Под планированием оптимальной программы производства или ассортимента в многопрофильном предприятии следует понимать план производства или ассортимента, нацеленный на максимизацию прибыли. При выработке оптимальной программы руководствуется приоритетностью, согласно которой в первую очередь изготавливаются продукты или покупаются товары, обеспечивающие максимальные суммы покрытия издержек.
Планирование оптимальной программы производства или ассортимента зависит от имеющихся в распоряжении у предприятия мощностей. Поэтому сначала необходимо проверить, существует ли в процессе изготовления узкое место.
Под узким местом понимают недостаток производственных мощностей в цепи технологического процесса, определяемый каким-либо компонентом: машинным временем оборудования, производственной площадью, персоналом, материалами, транспортировкой и т.д.
Проверка на наличие узких мест осуществляется расчётным путём. Для этого максимальное количество планируемых к изготовлению изделий умножают на величину анализируемого компонента. Например, если речь идёт о машинном времени оборудования, планируемое к изготовлению количество деталей умножают на машино-часы работы станка, агрегата или аппарата. Рассчитанная величина не должна превышать значение, предельно допустимое инструкцией по эксплуатации оборудования. Аналогично рассчитываются ёмкости для хранения готовой продукции, потребление тепло- и эл. энергии, укомплектованность персоналом и т.д.
Если полученное значение превосходит имеющуюся в данный период мощность, говорят о наличии узкого места. В этой ситуации выработка оптимальной программы производства на основе сумм покрытия удельных издержек невозможна. Суммы покрытия удельных издержек должны быть поставлены в зависимость от требуемой нагрузки на узкое место. Таким способом рассчитывается относительная сумма покрытия (db отн. ), которая показывает отношение разницы между ценой (р ) и переменными издержками в расчёте на единицу продукции (k v ) к требуемой нагрузке на узкое место в производственной мощности:
На практике большее значение придаётся относительным, чем абсолютным суммам покрытия удельных издержек, т.к. загрузка узких мест обычно неодинаковая. Программа производства или ассортимент должна быть составлены таким образом, чтобы при максимально полной загрузке производственных мощностей достигался наивысший результат деятельности предприятия.
При планировании оптимальной программы производства или ассортимента необходимо различать три случая, которые представлены ниже:
Пример:
Предприятие изготавливает ассортимент продуктов А, В, С и D. Бухгалтерия располагает следующими данными за отчётный период:
a)Определите оптимальную программу производства и результат деятельности предприятия за отчётный период на основании
1)учёта полных издержек
2)счёта сумм покрытия издержек
b)Как изменится программа производства и результат предприятия, установленные счётом сумм покрытия издержек, если производственную мощность ограничить 35 000 часами, а изготовление единицы каждого продукта имело бы следующую потребность в машинном времени:
Решение:
а) 1. Учёт полных издержек:
При использовании системы учёта полных издержек критерием принятия управленческих решений является прибыль или убыток от изготовления и продажи единицы продукции: в программу производства принимаются все продукты приносящие прибыль, т.е. цена покрывает переменные и постоянные издержки в расчёте на единицу продукции (= себестоимость).
Согласно системе учёта полных издержек продукт A больше не должен изготавливаться, так как имеет отрицательный результат от продажи единицы продукции. При этом постоянные издержки, приходящиеся на данный продукт, поступают дальше, так как они не уменьшаются в течение короткого срока. Для того чтобы рассчитывать прибыль или убыток за отчётный период, необходимо учитывать долю постоянных издержек поступающих от продукта А в размере (140 € – 80 €) × 4.000 шт. = 240.000 €. Таким образом, результат деятельности предприятия за отчётный период составляет +/– 0 €.
2. Счёт сумм покрытия издержек:
Решение о выборе оптимальной программы производства принимается на основе счёта сумм покрытия издержек. Так как в данном случае узкие места отсутствуют, все продукты с положительными суммами покрытия удельных издержек принимаются в программу производства.
Продукт A остается в программе производства, так как имеет положительную сумму покрытия издержек и делает взнос в счёт покрытия собственных постоянных расходов. Из общей суммы покрытия издержек, приходящейся на продукты А, В, С и D, следует вычесть постоянные издержки в виде единого блока.
Результат деятельности предприятия в отчётном периоде составляет:
620.000 € – 420.000 € = 200.000 €.
b)Сначала необходимо проверить, имеется ли узкое место в процессе изготовления. Машинное время оборудования, необходимое для изготовления четырёх продуктов, имеет следующие значения:
Так как в распоряжении предприятия находится только 35.000 часов, для производства максимально необходимого количества изделий существует узкое место. Если управленческое решение принималось бы на основе абсолютных сумм покрытия издержек, программа производства планировалась бы исходя из иерархии (ранжирования) каждого продукта по суммам покрытия удельных издержек, т.е. в следующей последовательности: первых два места (ранг I) – продукты В и С (db = 100 €); третье место (ранг III) – продукт A (db = 50 €) и четвёртое место (ранг IV) – продукт D (db = 40 €). Таким образом, жертвой узкого места пал бы продукт D. При этом не принималось бы во внимание, что продукт D имеет, тем не менее, самое короткое время изготовления одного изделия.
Критерием принятия управленческого решения в случае наличия узкого места является относительная сумма покрытия издержек. В данном случае таким критерием является сумма покрытия удельных издержек, приходящаяся на один час машинного времени оборудования.
Так как продукт В обнаруживает наивысшую относительную сумму покрытия удельных издержек, это даёт ему право быть изготовленным в полном объёме, т.е. 2.000 изделий. Для этого потребуется 10.000 часов машинного времени. Затем изготавливается продукт со второй по величине относительной суммой покрытия (C), также вплоть до максимальной границы возможной реализации. Следующим выпускается продукт D с третьим по уровню рангом. Остающихся 11.500 часов недостаточно, чтобы изготовить 4.000 изделий продукта A. Возможно изготовление лишь:
Сумма покрытия издержек, поступающих от изготовления продукта A, на 56.250 евро меньше при наличии узкого места, чем при его отсутствии. Эта сумма соответствует уменьшению производственного результата. Результат деятельности предприятия составляет:
563.750 € – 420.000 € = 143.750 €.
Внимание! В рассмотренном примере относительные суммы покрытия издержек рассчитывались делением абсолютных сумм покрытия на нагрузку узкого месте в производственной мощности (машинное время), приведённой к количеству изделий, т.е. часов/шт. Если показатель, характеризующий узкое место, выражен в виде, например, производительности, т.е. шт/час, то абсолютную сумму покрытия следует не делить, а умножать на значение этого показателя, т.к. он уже отнесён к потребляемой в узком месте производственной мощности.
Пример:
При планировании производственной программы промышленного предприятия необходимо учитывать следующие данные:
Постоянные издержки в отчётном периоде достигли уровня 100.000 €.
a)Определите с помощью счёта сумм покрытия издержек программу производства и результат предприятия на следующий период!
b)Имеющееся в распоряжении машинное время оборудования, на котором изготавливают продукты А, В и С, составляет 12.000 минут. Какие выводы можно сделать для определения оптимальной программы производства и результата предприятия?
c)Как изменится программа производства и результат предприятия, если цена продукта С увеличится до 230 евро, а минимально необходимое количество изделий составит 1.000 единиц?
Решение:
a)Определяющим критерием являются абсолютная сумм покрытия издержек (db), т.к. узкие места отсутствуют:
Продукты В и A делают наивысшие взносы в покрытие постоянных издержек. Изделие С следует исключить из программы производства, так как оно имеет отрицательную сумму покрытия издержек.
Определение результата деятельности предприятия:
b)1 шаг: Проверка наличия узкого места в процессе изготовления продукции:
Продукт С должен быть исключен уже из программы производства, так как он показывает отрицательный абсолютный взнос в покрытие постоянных издержек. Машинное время оборудования, необходимое для изготовления продуктов, составляет:
Так как машинное время ограничено 12.000 минутами, в производстве продуктов A и B имеется узкое место.
2 шаг: Определение относительных сумм покрытия издержек:
Машинное время, необходимое для изготовления продукта A, составляет 4.000 мин., т.е. на 6.000 минут меньше, чем продукта В. При этом относительная сумма покрытия издержек у продукта A выше, чем у продукта В. Предпочтение отдаётся продукту A.
3 шаг. Определение оптимальной программы производства:
Так как продукт A приносит более высокую относительную сумму покрытия издержек, ему предоставляется право быть изготовленным в максимальном объёме 2.000 единиц. Для этого требуются 4.000 минут производственной мощности (машинного времени оборудования).
Сен 30th 14 11:37
Рассмотрим такой сценарий: вы владеете автотранспортной компанией, и недавно у вас возникла проблема в процессе доставки товара вашему клиенту. Нагрузка на заводе гладко распределена, но как только ваши грузовики прибывают на склад, отлаженной системе дистрибуции приходит конец. Грузовики обычно ждут от шести до восьми часов, прежде чем работники смогут разгрузить их. Каждую минуту, пока ваши грузовики простаивают, ваша компания теряет деньги. Вы решаете провести расследование, чтобы выяснить, почему грузовики вынуждены ждать, и вы обнаружите нечто удивительное: причина, по которой они ждут, заключается в том, что никто не уведомляет склад о прибытии фуры. В результате, когда грузовик прибывает на склад, вилочный погрузчик занят в другом здании. Поэтому ваш грузовик должен ждать, пока погрузчик не освободиться.
Теперь вы начинаете задаваться вопросом - почему никто не уведомляет склад о том, что грузовики находятся в пути. Вы исследуете все более подробно и узнаете, что человек, который оповещал склад, покинул компанию несколько месяцев назад, а задача не была переведена на другого сотрудника. Таким образом, вы, сделав один телефонный звонок и делегировав полномочия, решили проблему на складе.
Это узкое место было довольно легко исправить. Но вы никогда не обнаруживали узкое место в ваших бизнес-процессах? Их сложнее решить, т.к. их труднее идентифицировать.
Что такое узкое место или бутылочное горлышко?
Узкое место в процессе возникает, когда вход работает быстрее выхода. Термин сравнивает активы (информационные, материалы, изделия, человеко-часы) с водой. Когда вода выливается из бутылки, она должна пройти через горлышко бутылки. Чем шире горлышко, тем больше воды (вход / активы) можно вылить.
Есть два основных типа узких мест:
Краткосрочные узкие места, вызванные временными проблемами. Хорошим примером является ситуация, когда ключевые члены команды заболели или пошли в отпуск. Никто не обладает достаточной квалификацией, чтобы взять на себя его проекты, а это вызывает отставание в работе, продолжающееся до тех пор, пока он не вернется.
Долгосрочные узкие места. Они действуют постоянно. Примером может быть ситуация, когда отчетность компании откладывается каждый месяц, потому что только один человек может выполнить ряд трудоемких задач - и он не может даже начать, пока ему не дадут окончательные цифры за месяц.
Выявление и исправления узких мест - крайне важный процесс на предприятии, ведь они могут вызвать много проблем с точки зрения потерянного дохода, недовольных клиентов, потерянного времени, некачественной продукции или услуг, и высокого напряжения у членов команды.
Как выявить узкие места
Выявление узких мест в производстве, как правило, довольно легкий процесс - просто посмотрите на сборочную линию и определите где скапливается больше всего деталей. В бизнес-процессах СМК все сложнее. Начните с себя. Есть ли процедура или ситуация, которая регулярно провоцирует стрессовые ситуации? Эти дефекты могут стать важными показателями.
Например, представьте, что вы несете ответственность за рассмотрение доклада, который каждую неделю готовит ваш коллега. Как только вы закончите, вы отдаете отчет другому члену команды, который должен опубликовать его в интрасети компании. Однако, в связи с рабочей нагрузкой, доклад часто лежит на вашем столе нескольких часов, поэтому, человеку, размещающему его, приходится постоянно ходить и напоминать вам про него. Это провоцирует стресс для вас, а также для вашего коллеги. В этом случае, вы являетесь узким местом.
Вот некоторые другие признаки узких мест:
Длительное время ожидания. Например, ваша работа задерживается, потому что вы ждете продукта, отчета или получения дополнительной информации. Или материалы проходят длительный процесс согласования перед внедрением в производственный процесс. Накопившаяся работа, так же является признаком «бутылочного горлышка». Таким образом, система менеджмента предприятия находится под ударом.
Эти инструменты будут полезны для выявления узких мест:
1. Блок-схемы
Используйте блок-схему, чтобы определить узкие места. Технологические схемы разбивают систему, детализируя каждый шаг процесса, в удобном для восприятия схематичном виде. После того как вы наметите процесс, гораздо проще будет увидеть проблему. Сядьте и определите каждый шаг процесса, который нуждается в нормальном функционировании.
Например, в сценарии грузоперевозок, о котором мы упоминали ранее, блок-схема может выглядеть следующим образом:
Шаг 1 — Товары производятся на заводе.
Шаг 2 — Товары загружаются в фуру.
Шаг 3 — Склад уведомляется о времени прибытия грузовика.
Шаг 4 — Складское расписание вилочного погрузчика редактируется в соответствии со временем прибытия.
Шаг 5 — Грузовик прибывает на склад и незамедлительно начинается разгрузка.
В этом случае задержка произошла потому шаги 3 и 4 не проводились, и это привело к долгому ожиданию между шагами 2 и 5. Создание блок-схемы для исследования проблемы помог бы вам быстро увидеть, где происходит «излом» процесса.
Техника «5 почему»
Техника «5 почему» также поможет вам определить и разблокировать узкое место. Для начала, определите проблему, которую вы хотите решить. Затем, спросите себя, почему эта проблема возникает. Продолжайте спрашивать себя «Почему?» на каждом шаге, пока не дойдете до первопричины.
Давайте снова рассмотрим наш пример с грузоперевозками. Вернитесь к началу, и представьте, что вы понятия не имеете, почему грузовики задерживаются.
Проблема: Грузовики вынуждены ждать часами на складе.
Почему? Поскольку погрузчик не готов разгрузить транспорт, когда тот прибывает. Почему погрузчик не готов? Потому что есть только один погрузчик, и он используется для других вещей. Плюс к этому, склад не знает когда прибудет грузовик. Почему склад не знает о времени прибытия фур? Потому что никто не позвонил, чтобы сказать им. Почему же никто не звонит на склад? Поскольку сотрудник, занимающийся этим, уволился несколько месяцев назад, но никто не взял на себя эту обязанности.
И есть решение. Вы уже определили причину - отсутствие ответственного за оповещение склада. Легко исправить данную ситуацию, делегировав задачу кому-то еще. Определяя причины, вы можете ясно увидеть то, что вам нужно изменить, чтобы устранить проблему.
Как преодолеть препятствия
У вас есть два основных варианта разгрузки узкого горлышка:
Повысить эффективность.
Уменьшить вход в узкое горлышко.
В нашем примере о грузоперевозках, очевидным решением было повышение эффективность, путем уведомления склада о приезде грузовика. Сможете ли вы повысить эффективность в других ситуациях, во многом будет зависеть от характера соответствующего процесса.
Другой вариант - уменьшать вход, конечно, это может прозвучать глупо. Но если одна часть процесса имеет потенциал производить больше продукции, чем вам, в конечном счете, нужно, возможно стоит избавиться от этого процесса.
Например, камеры контроля скорости могут «поймать» большое количество водителей, которые превышают ограничение скорости. Тем не менее, любое нарушение скорости должен быть обработано, а это влечет за собой расход человеческих ресурсов. Камеры могут поймать гораздо больше водителей, чем отделы обработки может справиться. Так, многие камеры запрограммированы для идентификации только тех водителей, которые превышают скорость только на определенное число, или для работы только в определенное время суток или в определенные дни недели. В результате, количество входов в систему снижается до уровня, который может быть обработан.
Выводы
Узкие места могут вызывать серьезные проблемы для любой компании, и выявления причин их возникновения является критическим. Ищите типичных признаков узких мест, например, накопившаяся работа, ожидание (людей, материалов или документов), и высокого напряжения, относящиеся к задаче или к процессу. Чтобы убедиться, что вы определили причину, а не только один из эффектов, используйте блок-схема или технику «5 почему».
Чтобы исследовать балансировку процесса и решение проблемы узких мест более подробно, прочитайте книгу «Цель» Элияху M Голдратта и Джеффа Кокса.
1В статье рассматривается метод анализа и устранения узких мест технологических, логистических и организационных бизнес-процессов. Для исследования технологических, логистических и организационных бизнес-процессов применяется подход мультиагентных процессов преобразования ресурсов. Для моделирования процессов преобразования ресурсов требуется все больше вычислительных ресурсов. В связи с этим является актуальным выявление и использование новых принципов построения и анализа мультиагентных моделей процессов преобразования ресурсов. Метод анализа и устранения узких мест мультиагентного процесса преобразования ресурсов основан на интеграции модели процесса преобразования ресурсов, операционного анализа вероятностных сетей, мультиагентного подхода и экспертных систем. Метод анализа и устранения узких мест мультиагентного процесса преобразования ресурсов программно реализован в автоматизированной системе выпуска металлургической продукции.
автоматизированная информационная система
технологические операции
процесс преобразования ресурсов
узкое место
мультиагентное моделирование
1. Аксенов К.А., Аксенова О.П., Ван Кай. Планирование портфеля проектов в строительстве на основе мультиагентного имитационного моделирования // Научно-технические ведомости СПбГПУ № 6 (162) 2012. Информатика. Телекоммуникации. Управление. г. С.-Петербург С. 171–174.
2. Аксенов К.А., Антонова А.С., Спицина И.А., Сысолетин Е.Г., Аксенова О.П. Разработка автоматизированной системы анализа, моделирования и принятия решений для металлургического предприятия на основе мультиагентного подхода // Автоматизация в промышленности. – М., 2014. – № 7. – С. 49–53.
3. Аксенов К.А., Ван Кай, Аксенова О.П. Решение задачи планирования портфеля проектов и анализа узких мест бизнес-процесса на основе мультиагентного моделирования и метода критического пути // Современные проблемы науки и образования. – 2014. – № 2; URL: www..04.2014).
4. Аксенов К.А. Модель мультиагентного процесса преобразования ресурсов и системный анализ организационно-технических систем. // Вестник компьютерных и информационных технологий. - 2009. - № 6. - С. 38–45.
5. Бородин А.М., Мирвода С.Г., Поршнев С.В. Анализ современных средств прототипирования языков программирования // Программная инженерия. – 2014. – № 12. – С. 3–10.
6. Бородин А.М., Мирвода С.Г., Поршнев С.В. Особенности тестирования устойчивости к сбоям корпоративных информационных систем методом генерирования отказов // Современные проблемы науки и образования. – 2014. – № 5. – URL: www..02.2015).
7. Литвин В.Г., Аладышев В.П., Винниченко А.И. Анализ производительности мультипрограммных ЭВМ. M.: Финансы и статистика. - 1984. - 159 c.
8. Томашевский В., Жданова E. Имитационное моделирование в среде GPSS. М.: Бестселлер. - 2003. - 416 c.
9. Aksyonov K.A., Bykov E.A., Aksyonova O.P. Application of Multi-agent Simulation for Decision Support in a Construction Corporation and its Comparison with Critical Path Method // Applied Mechanics and Materials Vols. 278-280 (2013) Trans Tech Publications, Switzerland. doi:10.4028/www.scientific.net/AMM.278-280.2244. pp. 2244–2247.
Существующие методы анализа и имитационного моделирования технологических, логистических и организационных бизнес-процессов часто сталкиваются с объектами, в которых количество элементов превышает сотни. В связи с этим для проведения имитационного эксперимента таких моделей требуется все больше вычислительных ресурсов и машинного времени. Технологические, логистические и организационные бизнес-процессы относятся к процессам преобразования ресурсов. Спецификой данных типов процессов является существование в их составе подпроцессов (операций) принятия и согласования решений, подпроцессов или элементов управления, лиц, принимающих решения (ЛПР). Для формализации моделей ЛПР и сценариев принятия (управления и согласования) решений в данной работе предлагается использовать аппарат мультиагентных и экспертных систем. В связи с этим является актуальной задача разработки нового метода анализа и устранения узких мест мультиагентных процессов преобразования ресурсов (МППР) .
Метод анализа и устранения узких мест мультиагентного процесса преобразования ресурсов
Рассмотрим два основных элемента процесса МППР (операцию и агента) , используемых для анализа и устранения узких мест процессов предприятия (технологических, логистических, организационных бизнес-процессов). В качестве теоретической основы метода использован операционный анализ вероятностных сетей .
Для оценки выполнения операции Op процесса МППР рассмотрим следующие ее параметры: среднюю очередь заявок к операции QOp_ср, среднюю загруженность операции UOp_ср, простой операции из-за отсутствия средств PMechOp, простой операции из-за отсутствия входных ресурсов PResOp:
,
,
где T END - время наблюдения (длительность интервала наблюдения за процессом),
N - количество выполнений операции Op за время наблюдения T END ,
T OP - длительность выполнения операции Op ,
Tact - единица измерения времени,
Count_ Mech_ UnLock - количество единиц средства, не заблокированное при выполнении текущих операций,
Count_ Mech_ Use - количество единиц средства, необходимое для запуска операции Op ,
Count_ Res - текущее количество единиц ресурса,
Count_ Res_ In - количество единиц ресурса, необходимое для запуска операции Op .
Аналогично оценке очереди проводится оценка среднего состояния ресурсов (как входных, так и выходных по отношению к определенной операции или правилу агента). Для оценки использования средства в операциях процесса рассмотрим среднюю загруженность средства UMech_ср:
,
где Count_Mech_Lock - количество единиц средства, заблокированное при выполнении текущих операций,
Count_Mech - общее количество единиц средства.
Статистику функционирования агента будем анализировать исходя из средней очереди заявок к агенту QAg_ср и средней загруженности агента по обработке заявок UAg_ср:
,,
где
AgSolutIf - условия агента «Если»,
AgSolutThen - условия агента «То».
Представим правила анализа параметров процесса МППР и устранения узких мест (правила изменения (свертки / развертки)) в виде диаграмм поиска решений (рисунок 1). Вершины графа имеют следующие обозначения: 0 - нулевое значение, М - малое значение, С - среднее значение, В - высокое значение соответствующего объекта графа (очереди, загруженности или простоя). Пунктирные линии переходов графа соответствуют решениям для нулевой и малой очередей заявок к операции, сплошные линии - решениям в оставшихся случаях.
В результате проведения эксперимента формируется статистика выполнения операций, функционирования агентов, расходования и формирования ресурсов и заявок и использования средств в операциях процесса МППР. По результатам анализа экспериментов диагностируются узкие места, принимается решение о свертке/развертке процесса МППР (устранении узких мест). Критерием остановки метода анализа и устранения узких мест процесса преобразования ресурсов является снижение времени ожидания до допустимых значений по всем блокам.
Изменение процесса МППР осуществляется следующими действиями: либо удалением операции, либо добавлением параллельной операции; добавлением/удалением (увеличением/уменьшением количества) средств используемых операцией(операциями); увеличением/уменьшением количества ресурсов; добавлением или удалением правила агента, удалением агента.
Рис.1. Диаграммы поиска решений применения правил анализа и устранения узких мест процесса МППР
Метод программно реализован в автоматизированной системе выпуска металлургической продукции (АС ВМП) . Предварительным этапом работы метода являются создание и доработка (модификация) модели процесса предприятия в модуле создания моделей процессов (СМП). На рисунке 2 представлена блок-схема метода анализа и устранения узких мест процесса МППР. Сокращения, используемые на рисунке:
ИМ - модуль интеграции моделей;
КЗ - модуль конструктор запросов;
ОПП - модуль оптимизации процессов предприятия;
СМП - модуль создания моделей процессов;
ТБПИ - типовой постоянно действующий бизнес-процесс металлургического предприятия по изменению производственных процессов.
Рис. 2. Общая схема метода анализа и устранения узких мест мультиагентного процесса преобразования ресурсов
Рассмотрим основные этапы метода. Предлагаемый метод состоит из следующих этапов (нумерация этапов в соответствии с нумерацией блоков рисунка 2).
1. Если модель процесса предприятия была ранее построена в модуле СМП, то переходим на следующий этап. При построении имитационной модели процесса предприятия (в модуле СМП) строятся следующие подмодели:
1) генерации объектов (единиц продукции (ЕП) / проектов / заказов), такой объект в модели МППР представим в виде экземпляра заявки (транзакта) с набором атрибутов;
2) процессов прохождения объектов (технологических, логистических и организационных бизнес-процессов, связанных с обработкой единиц продукции на агрегатах и оборудовании, транспортировке ЕП и выполнением заказов / этапов проекта / производственных операций), в модели МППР маршрут обработки заявки формируется цепочкой блоков, состоящих из преобразователей (операций и агентов);
3) поставок потребляемых ресурсов (сырья, материалов и полуфабрикатов), в модели МППР маршрут поставки ресурсов формируется цепочкой блоков, состоящих из операций и агентов;
4) работы средств (станки, оборудование, агрегаты, транспорт, персонал).
2. С целью актуализации модели текущим процессам предприятия в модуль ОПП предварительно необходимо обновить значения переменных модели путем взаимодействия с модулями КЗ и ИМ.
4. Планирование эксперимента в соответствии с выдвинутыми гипотезами. Составление плана экспериментов заключается в выборе таких входных (управляемых) параметров модели, значения которых оказывают наибольшее влияние на значения выходных (оцениваемых) параметров модели.
5. Имитационные эксперименты проводятся в модуле ОПП. Эксперименты проводятся согласно плану экспериментов до нахождения оптимального или эффективного решения.
6. При диагностике узких мест анализируются следующие параметры процесса МППР:
1) коэффициент использования операции, средства, агента;
2) среднее время заявки в очереди к операции, агенту;
3) простой операции из-за отсутствия средств и/или входных ресурсов. Для оценки динамики работы операции и агента анализируются средняя очередь заявок к операции, агенту, а также среднее состояние ресурсов.
7. В результате проведения эксперимента формируется статистика выполнения операций, функционирования агентов, расходования и формирования ресурсов и заявок и использования средств в операциях процесса МППР. По результатам анализа статистики экспериментов диагностируются узкие места и принимается решение об изменении (свертке/развертке) процесса МППР. На данном этапе осуществляется выбор оптимального решения.
Критерием остановки метода также может являться снижение времени ожидания до допустимых значений по всем блокам модели. Данный этап направлен на решение задачи распараллеливания параллельных процессов во времени по производству единиц продукции, входящих в заказ(заказы) (в блоках имитационной модели могут возникать ситуации с параллельной обработкой заявок).
8. Если на предыдущем этапе было найдено оптимальное решение, то переходим на 12-й этап, иначе на 11-й (см. рисунок 2).
9. В случае, если на этапе 9 не было найдено оптимальное решение, то осуществляются корректировка плана экспериментов и переход на этап 5.
10. В случае, если на этапе 9 было найдено оптимальное решение, то осуществляется выдача рекомендаций по изменению процесса. Данный этап инициирует запуск ТБПИ по совершенствованию процесса предприятия (технологического, логистического, организационного бизнес-процесса) с целью устранения узких мест.
Метод прошел апробацию на задаче балансировки ресурсов бизнес-процесса .
Заключение
Задача разработки метода анализа и устранения узких мест мультиагентного процесса преобразования ресурсов решена в результате интеграции операционного анализа вероятностных сетей, мультиагентного подхода, модели процесса преобразования ресурсов и аппарата экспертных систем. Разработаны правила анализа и устранения узких мест (правила изменения) мультиагентного процесса преобразования ресурсов, построенные на основе диаграмм поиска решений. Метод программно реализован в автоматизированной системе выпуска металлургической продукции.
Работа выполнена в рамках договора № 02.G25.31.0055 (проект 2012-218-03-167) при финансовой поддержке работ Министерством образования и науки Российской Федерации.
Рецензенты:
Поршнев С.В., д.т.н., профессор, заведующий кафедрой Радиоэлектроники информационных систем, ФГАОУ ВПО «Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина», г. Екатеринбург;
Доросинский Л.Г., д.т.н., профессор, заведующий кафедрой Теоретических основ радиотехники, ФГАОУ ВПО «Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина», г. Екатеринбург.
Библиографическая ссылка
Аксенов К.А. МЕТОД АНАЛИЗА И УСТРАНЕНИЯ УЗКИХ МЕСТ МУЛЬТИАГЕНТНОГО ПРОЦЕССА ПРЕОБРАЗОВАНИЯ РЕСУРСОВ // Современные проблемы науки и образования. – 2015. – № 1-1.;URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=18538 (дата обращения: 09.02.2020). Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
Термин «узкое место» является достаточно распространённым и популярным. Большая часть деятельности в lean как раз направлена на выявление и устранение и , препятствующих идеальному выполнению той или иной работы, функционированию того или иного . В любом процессе и в любой работе даже невооружённым взглядом всегда можно найти множество и . Термин «узкое место» как раз и отвечает на вопрос «с чего же начать? » Начните именно с него.
В переводе с английского, узкое место или bottle neck переводится как «горлышко бутылки». Это отличная аналогия для того, чтобы понять суть термина. Представьте, что вы хотите вылить воду или высыпать песок из бутылки. Вы не сможете сделать это быстро, бутылка будет медленно опустошаться по мере вытекания воды (высыпания песка) через узкое горлышко бутылки. Чем уже горлышко, тем медленней скорость опустошения бутылки. Если проделать то же самое со стаканом (опустошить его), подобных проблем вы не встретите. Цилиндрическая форма стакана позволит выплеснуть всё содержимое без каких либо задержек. Возвращаясь к бутылке, представьте, что она имеет искажённую форму, например в виде песочных часов, т.е. у неё есть несколько таких горлышек разной величины (разного диаметра). При опустошении такой бутылки, или для того, чтобы высыпать песок из песочных часов вам понадобиться не меньше времени, т.к. вам придётся ожидать пока всё содержимое пройдёт через самое узкое горлышко (узкое место). Этот же принцип применим к любому процессу .
В производстве узкое место – это место (операция, работник или этап процесса), после которого работа обрывается и замедляется. Если взять несколько последовательных операций, то узким местом будет являться та операция (или несколько операций), которой превышает , определённого потребностью Заказчика. Например, если время цикла трёх операций 10, 15 и 10 секунд соответственно. Время такта составляет 12 секунд, следовательно, операция №2 является явным узким местом, т.к. как бы безупречно не работали две других операции, в конечном итоге они будут ожидать операцию №2, а Заказчик будет получать единицу готового изделия не через 12, а через 15 секунд.
Узкое место в операциях наглядно видно, если представить загрузку в виде . В масштабах потока при помощи можно также увидеть узкие места: там, где по различным причинам завышено . Причинами может быть не только технология выполнения самой операции, но и наличие огромного количество потерь внутри неё, а также наличие периодически возникающих проблем, также увеличивающих фактическое время цикла. Индикатором наличия узкого места в потоке создания ценности всегда являются запасы. Они образуются перед операциями, время цикла которых объективно больше времени цикла остальных операций. Они появляются перед особо проблемными операциями, которые часто останавливаются ввиду частых (поломок, проблем с качеством и т.п.).
Рассмотрев любой , вы всегда можете увидеть узкое место, то есть тот его этап, который сдерживает весь процесс, не даёт ему работать быстрее и эффективнее. Помимо , и часто для определения узкого места достаточно просто понаблюдать за процессом, обратить внимание на наличие индикатора (запасов).
Для окончательного понимания сути узкого места, приведём пример из жизни. Три друга собираются пойти на футбол, договорившись встретиться у стадиона в назначенное время, но один из них опаздывает и остальным приходится его ждать, пропуская интересное начало матча.
В завершение ещё раз повторим, зачем нам нужно отдельное понятие. А точнее, зачем следует уметь определять узкие места. Вернитесь к приведённым выше примерам и подумайте, есть ли смысл улучшать другие операции, работать над другими проблемами, если не заниматься узким местом? Конечно, нет. Умение правильно определить узкое место и сконцентрировать внимание на нём – начинать улучшения или решение проблем именно с него, – является неким принципом расстановки приоритетов в lean. Это логично, понятно и очевидно, однако на практике часто встречаются улучшения (в проектах и текущей работе), направленные куда угодно, но не на узкое место.
Другой часто встречающейся постановкой задач исследования сложных объектов в целях совершенствования организационного управления является изучение возможностей повышения производительности технологической схемы объекта за счет максимально возможного сокращения простоев оборудования аппаратов обслуживания, отдельных каналов и/или фаз. Количественную оценку простоев оборудования можно получить имитационным моделированием функционирования объекта объекта в течение представительного промежутка времени, получением и анализом соответствующих временных характеристик.
Целевая функция организационного управления в указанных случах имеет вид, аналогичный (9.36):
v =min (9.39),
где время простоя аппарата обслуживания (или канала, или отдельной фазыпри соответствующем выборе индексов) перед поступлением на обслуживаниеi -го требования из общей партии вN требований.
Так, для одноканальных однофазных объектов суммарная величина простоев аппарата обслуживания для всей партии изN требований определяется выражением (9.8), поэтому целевая функция организационного управления, в том числе автоматизированного, в этом случае имеет вид:
v
=
[ 1sign(+)]min
(9.40).
Аналогичные выражения можно получить для многофазных и/или многоканальных объектов как систем массового обслуживания на основе (9.16), (9.26) или (9.34).
Обратим внимание на то, что в данном случае целевая функция v организационного управления является комплексным критерием, который учитывает, кроме рассматриваемых простоев оборудования, и другие факторы, поскольку в него входят интервалы поступления требований, периоды занятости аппаратаов, каналов и фаз, а также иные временные характеристики. Поэтому, если реализовать в данном объекте указанные в предыдущем подпараграфе мероприятия, приводящие к сокращению времен ожидания требованиями, это также приведет и к увеличению загрузки оборудования технологических объектов, что делает во многих практических случаях особенно удобным выбор именно рассматриваемого в настоящем подпараграфе критерия эффективности организационного управления сложными объектами.
3. Выявление и ликвидация "узких мест"
В производственных системах "узким местом" в технологической схеме называют аппарат, имеющий производительность ниже, чем технологическая схема в целом, поэтому именно он и является лимитирующим звеном общего обслуживания в объекте. Выявление "узких мест" позволяет поставить и решить задачу повышения производительности объекта особенно рационально, реализуя комплекс организационно-технических мероприятий применительно к одному, данному аппарату, являющемуся "узким местом", а не ко всей технологической схеме в целом, поскольку последнее несомненно сложнее, дольше и обычно намного дороже.
Часто "узкое место" является переменным "во времени и пространстве", т.е. в зависимости от технологического режима и условий функционирования объекта или его отдельных звеньев либо технологической природы отдельных групп или классов требований (другими словами, в зависимости от конкретной ситуации в объекте в данный промежуток времени) "узким местом" может оказаться то один, то другой аппарат (или канал) обслуживания или даже отдельная фаза. В таких случаях выявление "узких мест" имитационным моделированием является важным направлением исследования объекта с целью обоснования, разработки и последующей проверки эффективности управленческих решений. Понятно, что под ликвидацией “узкого места” имеется ввиду комплекс организационно - технологических мероприятий, после реализации которых аппарат, бывший “узким местом” больше не является таковым и не сдерживает функционирования производства в целом.
Признаком наличия "узких мест" в технологической схеме объекта, интерпретируемого как СМО, является образование очереди или задержки на предыдущих агрегатах или фазах перед аппаратом (или фазой), являющихся "узким местом", и, наоборот, простой аппаратов (или фаз) непосредственно после него.
Представим ситуацию с наличием "узкого места" в объекте в формализованном виде, используя методику, рассматривавшуюся выше в настоящей главе.
Пусть, например, объект как одноканальная СМО состоит из нескольких последовательно расположенных одноканальных однофазных аппаратов обслуживания, технологическая схема которого соответствует рис.9.5.
Рис.9.5. Схема многоаппаратной одноканальной СМО.
Аппараты обслуживания технологической схемы данной СМО обозначены индексом k и именноk -ый из них является "узким местом". Пустьi -ое требование находится на обслуживании в указанномk -ом аппарате в течение времени, причем оно поступило в этот аппарат с интерваломпо отношению к ранее пришедшему требованию.
На предыдущем (k 1)-ом аппарате находящееся там требование уже закончило обслуживание и ждет освобожденияk -го аппарата; возможно, на входе в (k 1)-ый аппарат уже находится еще одно требование в ожидании обслуживания. Таким образом, ситуация на (k 1)-ом аппарате отражается временной характеристикой (9.4):
= +при+>для (9.41);
Следующий, (k +1)-ый аппарат находится в состоянии простоя, поэтому для него в общем случае на основании (9.8) будем иметь:
= при>+для [k +1, ...,n ] (9.42).
Что же касается непосредственно k -го аппарата технологической схемы, являющегося "узким местом", то конкретно для него может быть справедливо как соотношение (9.41), так и (9.42), в зависимости от того, что конкретно лимитирует его функционированиелибо начало обслуживания требования (т.е. вход аппарата; может быть, начальные фазы обслуживание, если оно многофазно, и т.д.), либо его состояние (внутренние элементы, связи между ними, заключительные фазы и т.п.
Целевая функция организационного управления v , направленного на ликвидацию "узкого места" и увеличение за счет этого производительности всей технологической схемы, имеет следующий общий вид:
v
=
(9.43).
Аналогично можно получить выражения при других структурах объекта и других дисциплинах обслуживания. Реализовав имитационную модель исследуемого объекта на ЭВМ применительно к различным условиям его функционирования и получив в количественном виде значения критериев (9.41) и (9.42) для каждого компонента и/или технологической схемы, что всегда можно сделать, по этим полученным результатам легко установить, имеет ли место в данной технологической схеме "узкое место" и какой конкретно компонет объекта и в каких конкретно условиях им является. После чего можно предлагать комплекс организационно - технических мероприятий по ликвидации “узкого места” (распараллеливание обслуживания требований в этом месте технологической схемы производства, ускоренные технологии, т.е. с существеннно более быстрым обслуживанием и соответственно меньшим средними т.п.), а также затем проверить их эффективность на той же имитационной модели объекта.