Введение
Парадигма управления
Теория ограничений (TOC) – это парадигма управления, рассматривающая любую управляемую систему как ограниченную в достижении своих целей небольшим числом ограничений. Всегда существует как минимум одно ограничение, и TOC использует фокусирующий процесс для выявления этого ограничения и реструктуризации всей остальной организации вокруг него. TOC опирается на распространенную идиому «цепочка не прочнее своего самого слабого звена». Это означает, что организации и процессы уязвимы, поскольку самый слабый элемент или компонент всегда может повредить или разрушить их, или, по крайней мере, негативно повлиять на результат.
История
Теория ограничений – это всеобъемлющая философия управления, представленная Элияху М. Голдраттом в его книге 1984 года «Цель», которая призвана помочь организациям непрерывно достигать своих целей. Голдратт адаптировал эту концепцию к управлению проектами в своей книге «Критическая цепь», опубликованной в 1997 году. Ранее схожую концепцию продвигал Вольфганг Мьюз в Германии, опубликовав работы по теории управления, ориентированной на власть (Machtorientierte Führungstheorie, 1963), а затем разработав Energo Kybernetic System (EKS, 1971), позднее переименованную в Engpasskonzentrierte Strategie (Стратегия, ориентированная на узкие места) как более развитую теорию узких мест. Публикации Вольфганга Мьюза распространяются издательством FAZ Verlag, принадлежащим немецкой газете Frankfurter Allgemeine Zeitung. Однако, парадигма Теории ограничений была впервые сформулирована Голдраттом.
Основное предположение
Основная предпосылка теории ограничений заключается в том, что организации можно измерять и контролировать, используя три показателя и их вариации: пропускная способность, операционные расходы и запасы. Запасы – это все денежные средства, вложенные системой в приобретение товаров, предназначенных для продажи. Операционные расходы – это все денежные средства, которые система тратит на преобразование запасов в пропускную способность. Пропускная способность – это скорость, с которой система генерирует денежные средства посредством продаж. Прежде чем можно будет достичь самой цели, необходимо выполнить предварительные условия. Как правило, это безопасность, качество, юридические обязательства и т.д. Для большинства предприятий сама цель – получение прибыли. Однако для многих организаций и некоммерческих предприятий зарабатывание денег является необходимым условием для достижения цели. Независимо от того, является ли это целью или необходимым условием, понимание того, как принимать обоснованные финансовые решения на основе пропускной способности, запасов и операционных расходов, имеет решающее значение. Цель коммерческой организации: "Зарабатывать больше денег сейчас и в будущем", а ее измерения, согласно учету пропускной способности, следующие: пропускная способность, запасы и операционные расходы. Пять шагов фокусировки направлены на то, чтобы постоянные усилия по улучшению были сосредоточены на ограничениях организации. В литературе по ТОС это называется процессом непрерывного улучшения (POOGI). Эти шаги фокусировки являются ключевыми для разработки конкретных приложений, упомянутых ниже.
Разрушение ограничения
Если пропускная способность ограничения повышается до такой степени, что оно перестаёт быть ограничивающим фактором системы, говорят, что это "снимает" ограничение. Ограничивающим фактором становится теперь какая-то другая часть системы или может быть внешний фактор (внешнее ограничение). Это не следует путать с поломкой.
Буферы
Буферы используются во всей теории ограничений. Они часто возникают в процессе разработки и подчиненных шагов пяти фокусирующих шагов. Буферы размещаются перед ключевым ограничением, тем самым гарантируя, что ограничение никогда не останется без работы. Буферы также размещаются после ограничения, чтобы предотвратить блокировку его выпуска из-за сбоев на последующих этапах. Буферы, используемые таким образом, защищают ограничение от колебаний в остальной части системы и должны учитывать нормальные изменения времени обработки, а также случайные помехи (эффект Мерфи) до и после ограничения. Буфер может представлять собой запас физических объектов перед рабочим центром, ожидающих обработки. В конечном счете, буферы дают время – время до того, как работа достигнет ограничения, и часто описываются как временные буферы. Перед ограничением всегда должно быть достаточно (но не избыточно) работы в очереди, а после ограничения – достаточно места для выгрузки. Буферы отличаются от небольших очередей перед каждым рабочим центром в системе канбан, хотя некоторая схожесть присутствует, если рассматривать конвейер как ключевое ограничение. Важным условием теории является то, что при наличии одного ограничения в системе все остальные ее части должны обладать достаточной производительностью, чтобы поддерживать темп работы у ограничения и наверстывать упущенное, если время было потеряно. В сбалансированной линии, как это принято в канбане, если один рабочий центр выходит из строя на срок, превышающий размер буфера, то вся система должна ждать его восстановления. В системе теории ограничений работа находится под угрозой только в том случае, если ограничение не может выполнять свою функцию (из-за поломки, болезни или "пробоины" в буфере – если происходит что-то, что временной буфер не может предотвратить). Таким образом, управление буферами является важнейшей характеристикой теории ограничений. Существует множество способов применения буферов, но наиболее распространенным является визуальная система, обозначающая буфер тремя цветами: зеленый (все в порядке), желтый (внимание) и красный (требуются действия). Создание такой наглядности позволяет всей системе согласовывать свои действия и подчиняться потребностям ограничения в целом. Это можно делать ежедневно в центральной диспетчерской, доступной для всех.
Типы растений
В лексиконе TOC существует четыре основных типа производственных объектов. Если изобразить поток материалов снизу страницы вверх, то получится схема, отражающая эти четыре типа. Они описывают общий поток материалов через систему и дают подсказки о том, где искать типичные проблемы. Этот тип анализа известен как VATI-анализ, поскольку он использует форму букв V, A, T и I, рассматриваемую снизу вверх, для описания типов производственных объектов. Четыре типа могут комбинироваться различными способами на крупных предприятиях, например, "объект типа А обеспечивает сырьём объект типа V". Объект типа V: общий поток материалов – один ко многим, например, предприятие, которое принимает одно сырье и может производить множество конечных продуктов. Классическими примерами являются мясокомбинаты или сталелитейные производства. Основная проблема на объектах типа V – это "перехват", когда одна операция (А) сразу после точки разделения потока "перехватывает" материалы, предназначенные для другой операции (B). После обработки на операции А материал не может быть возвращён и использован на операции B без значительной переработки. Объект типа A: общий поток материалов – многие к одному, например, предприятие, где множество узлов сходятся для окончательной сборки. Основная проблема на объектах типа A – синхронизация сходящихся потоков, чтобы каждый из них поставлял конечную точку сборки вовремя. Объект типа T: общий поток аналогичен потоку объекта типа I (или имеет несколько линий), который затем разделяется на множество сборок (многие ко многим). Большинство изготовленных деталей используются в нескольких сборках, и почти все сборки используют несколько деталей. Хорошими примерами являются индивидуальные устройства, такие как компьютеры. Объект типа T сталкивается как с проблемами синхронизации, характерными для объектов типа A (детали не все доступны для сборки), так и с проблемами перехвата, характерными для объектов типа V (одна сборка перехватывает детали, которые могли бы быть использованы в другой). Объект типа I: материал движется последовательно, как на конвейере. Основная работа выполняется в прямой последовательности операций (один к одному). Ограничением является самая медленная операция. Исходя из вышесказанного, можно заключить, что для систем, не связанных с материальными потоками, можно изобразить поток работ или поток процессов вместо физических потоков и получить аналогичные базовые структуры V, A, T или I. Например, проект представляет собой последовательность работ в форме буквы А, завершающуюся поставленным продуктом (то есть желаемым результатом проекта).
Приложения
Этапы фокусировки, этот процесс непрерывного улучшения, были применены в производстве, управлении проектами, а также в управлении цепочками поставок и дистрибуцией, что привело к разработке конкретных решений. Другие инструменты (преимущественно "процесс мышления") также позволили внедрить TOC в области маркетинга и продаж, и финансов. Решения, примененные в каждой из этих областей, перечислены ниже.
Операции
В рамках производственных операций и управления производством, решение направлено на вытягивание материалов через систему, а не на их вталкивание в систему. Основная используемая методология – это «барабан-буфер-веревка» (DBR) и ее упрощенная вариация – «упрощенная барабан-буфер-веревка» (S DBR). DBR – это методология управления производством, основанная на том факте, что объем выпуска системы не может превышать объем выпуска на узком месте системы. Любая попытка произвести больше, чем может обработать узкое место, приводит лишь к накоплению избыточных запасов. Метод получил свое название по трем основным компонентам. «Барабан» – это скорость, с которой может работать физическое ограничение предприятия: рабочий центр, станок или операция, ограничивающая способность всей системы производить больше. Остальная часть предприятия следует за ритмом «барабана». Планирование по «барабану» определяет, что система должна производить, в какой последовательности и в каком объеме. Оно обеспечивает загрузку «барабана» работой и предотвращает потери обработанных материалов. «Буфер» защищает «барабан», обеспечивая постоянный приток работы к нему. Буферы в DBR предоставляют дополнительное время выполнения, сверх необходимого времени на подготовку и обработку, для материалов в производственном потоке. Поскольку эти буферы измеряются во времени, а не в количестве материала, система приоритетов работает строго на основе времени, когда заказ должен поступить к «барабану». Каждый производственный заказ имеет остаточный статус буфера, который можно рассчитать. На основе этого статуса заказы могут быть закодированы цветом: красный, желтый и зеленый. Красные заказы имеют наивысший приоритет и должны быть выполнены в первую очередь, поскольку они наиболее глубоко вошли в свои буферы, за ними следуют желтые и зеленые. Со временем этот статус буфера может измениться, и цвет, присвоенный конкретному заказу, изменится вместе с ним. Традиционная DBR обычно предполагает наличие буферов в нескольких точках системы: на узком месте, в точках синхронизации и при отгрузке. S DBR имеет буфер при отгрузке и управляет потоком работы через «барабан» с помощью механизма планирования загрузки. «Веревка» – это механизм выпуска работы на производство. Заказы выпускаются на производственную площадку за один «буферный период» до того, как они должны быть обработаны на узком месте. Другими словами, если буфер составляет 5 дней, заказ выпускается за 5 дней до его поступления на узкое место. Ввод работы в систему раньше этого «буферного периода» может привести к чрезмерному объему незавершенного производства и замедлению всей системы.
Высокоскоростные автоматизированные производственные линии
Автоматизированные производственные линии достигают высокой производительности и объемов выпуска благодаря использованию специализированных решений автоматизации. В зависимости от конструкции, эти машины работают с разной скоростью и мощностью, что определяет их различный уровень эффективности. Ярким примером служит применение автоматизированных линий в индустрии напитков. Системы розлива обычно состоят из нескольких машин, выполняющих отдельные этапы всего процесса – от наполнения первичной тары до вторичной упаковки и паллетирования. Для максимизации производительности линия проектируется с учетом узкого места. Это узкое место, как правило, является самой медленной и часто самой дорогой машиной на линии. Общая производительность линии определяется именно этой машиной. Все остальные машины могут работать быстрее и соединены между собой конвейерами, которые обычно оснащены буферными зонами для накопления продукции. В случае остановки любой машины, кроме узкого места, конвейер может накапливать продукт, позволяя узкому месту продолжать работу. Типичная схема работы предполагает, что конвейеры, предшествующие узкому месту, всегда загружены полностью, чтобы избежать его простоя, а конвейеры, следующие за ним, работают с минимальной загрузкой, чтобы предотвратить скопление продукции. Основная цель – не допустить влияния незначительных остановок на отдельных машинах на производительность узкого места. Поэтому, по мере удаления от узкого места, машины способны работать все быстрее, что создает V-образную кривую производительности.
Цепочка поставок и логистика
В целом, решение для цепочек поставок заключается в создании потока запасов для обеспечения большей доступности и устранения излишков. Решение по распределению TOC эффективно при применении к одному звену в цепочке поставок и еще более эффективно – ко всей системе, даже если она состоит из множества различных компаний. Цель решения по распределению TOC – создание конкурентного преимущества, основанного на исключительной доступности, за счет снижения потерь, вызванных перебоями в потоке товаров из-за дефицита и избытка. Этот подход использует несколько новых правил для защиты доступности с меньшими запасами, чем требуется обычно. Запасы хранятся в точке агрегации, максимально приближенной к источнику. Такой подход обеспечивает сглаженный спрос в точке агрегации, что требует пропорционально меньших запасов. Распределительные центры, хранящие агрегированные запасы, могут отправлять товары дальше по цепочке поставок к следующему звену значительно быстрее, чем производитель, работающий по индивидуальным заказам. Следование этому правилу может привести к переходу производителя, работающего по заказам, к производству на склад. Добавление запасов в точке агрегации значительно меньше, чем сокращение запасов в последующих звеньях. Во всех местах хранения устанавливаются первоначальные буферные запасы, которые фактически устанавливают верхний предел запасов в этом месте. Размер буфера равен максимальному ожидаемому потреблению в течение среднего времени пополнения ("RT") плюс дополнительный запас для защиты от задержек поставок. Иными словами, нет смысла хранить в каком-либо месте запасы больше, чем может быть потреблено до получения нового заказа и его доставки. Как правило, общая стоимость таких буферов на 25–75% меньше, чем текущий средний уровень запасов. Время пополнения (RT) – это сумма задержки после первого потребления после поставки до размещения заказа плюс задержка после размещения заказа до прибытия заказанных товаров в место заказа. После создания буферов заказы на пополнение не размещаются, пока количество входящих (уже заказанных, но еще не полученных) запасов плюс количество имеющихся в наличии запасов не станет равным или больше размера буфера. Следование этому правилу приводит к постепенному сокращению избыточных запасов по мере их потребления. Если по какой-либо причине запасы на складе плюс входящие запасы оказываются меньше буфера, заказы размещаются как можно скорее для увеличения входящих запасов и поддержания соотношения: запасы на складе + входящие = буфер. Для обеспечения правильного размера буферов даже при изменении темпов спроса и пополнения используется простой рекурсивный алгоритм, называемый "Управление буфером". Если уровень запасов на складе находится в верхней трети буфера в течение полного RT, буфер уменьшается на одну треть (и не забывайте правило 3). В противном случае, если запасы на складе находятся в нижней трети буфера слишком долго, буфер увеличивается на одну треть (и не забывайте правило 4). Определение "слишком долго" может быть изменено в зависимости от требуемых уровней обслуживания, однако, как правило, это 20% от RT. Увеличение буферов происходит легче, чем уменьшение, что обусловлено обычно большим ущербом от дефицита по сравнению с ущербом от избытка. После того, как управление запасами организовано, как описано выше, необходимо постоянно работать над сокращением RT, задержек поставок, минимальных объемов заказов поставщиков (как по SKU, так и по заказу) и пакетных заказов клиентов. Любые улучшения в этих областях автоматически повысят как доступность, так и оборачиваемость запасов благодаря адаптивности "Управления буфером". Место хранения, управляющее запасами в соответствии с TOC, может помочь клиенту, не использующему TOC (последующему звену в цепочке поставок, внутреннему или внешнему), управлять своими запасами в соответствии с процессом TOC. Такая помощь может быть реализована в форме управления запасами поставщиком (VMI). Компания, занимающаяся распределением TOC, просто распространяет свои методы определения размера и управления буферами на запасы своих клиентов. Это приводит к сглаживанию спроса со стороны клиента и сокращению размеров заказов по SKU. VMI обеспечивает лучшую доступность и оборачиваемость запасов как для поставщика, так и для клиента. Преимущества для клиентов, не использующих TOC, достаточны для достижения цели получения конкурентного преимущества, предоставляя клиенту причину для большей лояльности и увеличения объема бизнеса с вышестоящим звеном. Когда конечные потребители покупают больше, вся цепочка поставок продает больше. Однако следует учитывать одно предостережение. Первоначально и только временно цепочка поставок или конкретное звено могут продавать меньше, поскольку излишки запасов в системе распродаются. Однако увеличение продаж за счет повышения доступности является компенсирующим фактором. Текущий уровень излишков и дефицита делает каждый случай уникальным.
Replenishment Time (RT) is the sum of the delay, after the first consumption following a delivery, before an order is placed plus the delay after the order is placed until the ordered goods arrive at the ordering location. Once buffers have been established, no replenishment orders are placed as long as the quantity inbound (already ordered but not yet received) plus the quantity on hand are equal to or greater than the buffer size. Following this rule causes surplus inventory to be bled off as it is consumed. For any reason, when on hand plus inbound inventory is less than the buffer, orders are placed as soon as practical to increase the inbound inventory so that the relationship on Hand + Inbound = Buffer is maintained. To ensure buffers remain correctly sized even with changes in the rates of demand and replenishment, a simple recursive algorithm called Buffer Management is used. When the on hand inventory level is in the upper third of the buffer for a full RT, the buffer is reduced by one third (and don't forget rule 3). Alternatively, when the on hand inventory is in the bottom one third of the buffer for too long, the buffer is increased by one third (and don't forget rule 4). The definition of "too long" may be changed depending on required service levels, however, a rule of thumb is 20% of the RT. Moving buffers up more readily than down is supported by the usually greater damage caused by shortages as compared to the damage caused by surpluses. Once inventory is managed as described above, continuous efforts should be undertaken to reduce RT, late deliveries, supplier minimum order quantities (both per SKU and per order) and customer order batching. Any improvements in these areas will automatically improve both availability and inventory turns, thanks to the adaptive nature of Buffer Management. A stocking location that manages inventory according to the TOC should help a non TOC customer (downstream link in a supply chain, whether internal or external) manage their inventory according to the TOC process. This type of help can take the form of a vendor managed inventory (VMI). The TOC distribution link simply extends its buffer sizing and management techniques to its customers' inventories. Doing so has the effect of smoothing the demand from the customer and reducing order sizes per SKU. VMI results in better availability and inventory turns for both supplier and customer. The benefits to the non TOC customers are sufficient to meet the purpose of capitalizing on the competitive edge by giving the customer a reason to be more loyal and give more business to the upstream link. When the end consumers buy more, the whole supply chain sells more. One caveat should be considered. Initially and only temporarily, the supply chain or a specific link may sell less as the surplus inventory in the system is sold. However, the sales lift due to improved availability is a countervailing factor. The current levels of surpluses and shortages make each case different.
Финансы и бухгалтерский учет
Целостное мышление, применяемое к финансовым задачам, получило название учета пропускной способности. Учет пропускной способности предлагает анализировать влияние инвестиций и операционных изменений с точки зрения их воздействия на пропускную способность предприятия. Он является альтернативой традиционному учету затрат. Основными показателями при использовании теории ограничений (ТОС) в финансах и учете являются: пропускная способность, операционные расходы и инвестиции. Пропускная способность рассчитывается как разница между выручкой от продаж и "полностью переменными затратами", при этом полностью переменные затраты обычно определяются как стоимость сырья, использованного для производства проданной продукции.
Управление проектами
В этой области используются методы управления проектами по критической цепи (CCPM). CCPM основан на идее, что все проекты устроены как A-заводы: все виды деятельности сходятся к конечному результату. Следовательно, для защиты проекта необходимо использовать внутренние буферы для защиты точек синхронизации и итоговый буфер проекта для защиты всего проекта в целом.
Маркетинг и продажи
Изначально специализируясь на производстве и логистике, TOC расширил свою деятельность, включив управление продажами и маркетинг. Его роль явно признана в области разработки процессов продаж. Для эффективного управления продажами можно применить метод «Барабан-Буфер-Веревка» к процессу продаж, аналогично его применению в операциях (см. ссылку на книгу «Реинжиниринг процесса продаж» ниже). Этот метод целесообразен, когда узким местом является сам процесс продаж, или если вам просто нужна эффективная методика управления продажами, охватывающая вопросы управления воронкой продаж и коэффициентов конверсии.
Развитие и практика
TOC был инициирован Голдраттом, который вплоть до своей смерти оставался основной движущей силой развития и применения TOC. Во всем мире существует сеть специалистов и небольших компаний, неформально объединенных как практики. TOC также известен как "управление узкими местами". TOC представляет собой обширную базу знаний, основанную на четкой философии роста.
Утвержденная субоптимальность барабанной буферной веревки
Хотя теория ограничений (TOC) успешно сравнивается с методами линейного программирования, Д. Триеч из Оклендского университета утверждает, что методология DBR уступает другим конкурирующим методологиям. Линхарес из Фонда Гетулио Варгаса показал, что подход TOC к определению оптимального ассортимента продукции вряд ли приведет к оптимальным результатам, поскольку это подразумевает, что P=NP.
Сертификация и образование
Международная организация по сертификации теории ограничений (TOCICO) – это независимая некоммерческая организация, учрежденная в форме общества, которая проводит экзамены для обеспечения единого уровня квалификации. Деятельностью организации руководит совет, состоящий из академических и практических экспертов. Кроме того, TOCICO ежегодно организует международную конференцию, материалы которой составляют основную базу актуальных знаний в данной области.