В управлении производством и проектами узкое место — это процесс в цепочке процессов, ограниченная мощность которого снижает производительность всей цепочки. Результатом наличия узкого места являются остановки производства, избыточные запасы, давление со стороны клиентов и низкий моральный дух сотрудников. [1] Существуют как краткосрочные, так и долгосрочные узкие места. Краткосрочные узкие места являются временными и обычно не являются значительной проблемой. Примером краткосрочного узкого места может быть квалифицированный сотрудник, берущий несколько выходных. Долгосрочные узкие места возникают постоянно и могут в совокупности значительно замедлить производство. Примером долгосрочного узкого места является ситуация, когда машина недостаточно эффективна и в результате имеет длинную очередь. [2]
Примером может служить нехватка поставок на металлургические и нефтеперерабатывающие заводы , что создает узкие места на начальном этапе.
Другой пример — сборочная линия для поверхностного монтажа с несколькими единицами оборудования, выровненными. Обычно стратегия здравого смысла заключается в том, чтобы настроить и сместить элемент узкого места к концу процесса, заставляя лучшие и более быстрые машины всегда поддерживать подачу печатной платы (ПП), никогда не позволяя более медленным машинам полностью останавливаться; стратегия, которая может привести к пагубному (или разрушительному) и значительному общему недостатку в процессе.
Почти в каждой системе есть узкое место, даже если оно незначительное. Если бы каждая система работала на полную мощность, по крайней мере одна машина накапливала бы процессы. [3] Выявление узких мест имеет решающее значение для повышения эффективности производственной линии, поскольку позволяет определить область, где происходит накопление. Машина или процесс, которые накапливают самую длинную очередь, обычно являются узким местом, однако это не всегда так. Узкие места можно обнаружить с помощью: выявления областей, где происходит накопление, оценки пропускной способности, оценки того, используется ли каждая машина на полную мощность, и поиска машины с большим временем ожидания. [4] [5]
Когда входные данные поступают быстрее, чем скорость процесса, начинается накопление. Это означает, что машина либо не имеет достаточной мощности, либо не полностью загружена, либо имеет недостаточно квалифицированного оператора. Этот метод неэффективен для выявления узких мест, где очереди находятся на нескольких этапах процесса, поскольку есть несколько процессов с накоплением. [4]
Поскольку производственная линия напрямую связана с выходом машин, она позволяет выявить основное узкое место в производственном процессе. При изменении пропускной способности каждой машины можно будет оценить, какая машина больше всего влияет на общий выход, и, следовательно, определить узкое место в цепочке процессов. [6]
Используя процент использования каждой производственной единицы, можно определить машину, которая использует самый высокий процент своей мощности. Эта машина создает узкое место для других машин, «заставляя» их работать на более низкой мощности. Однако, если все машины в цепочке процессов работают на одинаковом уровне мощности, увеличение мощности самой низкой машины не приведет к значительному улучшению общего объема производства. [4]
В случае, когда несколько производственных единиц уже работают на полную мощность, отслеживание времени простоя машин позволит вам определить, какая машина является узким местом. Обычно узким местом является машина, предшествующая машине с наибольшим временем ожидания или простоя в цепочке процессов. Результатом этого является недоиспользование машины. [4]
Диаграмма «рыбьей кости» — это графическое средство для поиска возможных проблем в цепочке процессов. Собирая различные данные, связанные с проблемой, и вводя их в диаграмму , становится легче анализировать данные в том порядке, в котором они используются, и, следовательно, определять корень проблемы. Это обычно используется для поиска узкого места в цепочке процессов, поскольку позволяет точно определить машину, ответственную за задержку производства. [7]
Последствия наличия узких мест в производстве — возможные остановки производства, затоваривание, падение морального духа сотрудников и потеря клиентов. Узкие места могут привести к перегрузке машины. Перегрузка машины может привести к повреждению или износу оборудования, а результатом этого могут стать потенциальные периоды простоя в долгосрочной перспективе.
Остановка производства может быть результатом того, что одна машина замедляет всю цепочку процессов и постоянно оставляет другие машины неспособными продолжать работу, пока она накапливает большую очередь. Эта неэффективность значительно замедляет производство, поскольку многие ресурсы, такие как время, люди и машины, оплачиваются за ожидание. [1]
В случае накопления в долгосрочной перспективе производительность, с которой работает узкое место машины, может быть настолько низкой, что накопленные ресурсы, находящиеся в очереди, необходимо будет хранить. Стоимость хранения ресурсов значительна, поскольку требуются ресурсы для транспортировки материалов туда и обратно, а также требуется пространство, что является еще одной потенциальной стоимостью. [1]
Результатом узких мест может стать необходимость в большем объеме работы сотрудников, а также в более продолжительном рабочем дне. Кроме того, есть фактор стресса и разочарования из-за узкого места и его оператора. Это может привести к потере эффективности, поскольку сотрудники могут быть не очень мотивированы на работу. [4]
После того, как узкое место выявлено, оценка степени узкого места имеет решающее значение для определения того, как управлять узким местом. Узкое место может быть как незначительным, так и серьезным. Незначительные узкие места, возможно, не требуют немедленного устранения, в то время как серьезные узкие места должны быть устранены немедленно. Существует несколько способов устранения узких мест. Вот некоторые способы сделать это: добавление ресурсов к операции узкого места (больше людей), [8] минимизация простоев, [9] исключение неценных видов деятельности, инвестирование в большее количество оборудования, которое выполняет то же действие, и оптимизация работы узких мест. [10] [11] Другие источники также предполагают, что после того, как узкое место выявлено, лучше всего обеспечить его хорошее обслуживание, [12] обеспечить постоянный буферный запас выше узкого места, сократить время, затрачиваемое на настройку и переналадку, и обучить больше операторов для узких машин. [13] [14] Это более подробно объясняется ниже. Наличие производственного графика для оптимизации эффективности является еще одним способом эффективного использования узких машин. Это сводит к минимуму вероятность того, что производственная квота не будет выполнена. Планирование также уменьшает количество ситуаций, когда производство останавливается из-за нехватки персонала, из-за возросшей организации и большего запланированного производства. Это также позволяет в полной мере использовать имеющееся время, поскольку можно найти карманы времени, чтобы поддерживать работу машины в течение как можно большего количества часов в неделю. [15]
Увеличение числа операторов или увеличение числа сотрудников может быть выгодным по нескольким причинам. Увеличение числа операторов может повысить эффективность, так как все они могут работать в разные смены, и, следовательно, машина с узким местом может работать дольше. [14] Кроме того, если один работник заболел, не может работать или увольняется, всегда найдется кто-то, кто сможет его заменить. Увеличение числа сотрудников может быть выгодным для повышения эффективности. [16] Это связано с тем, что их можно переназначить на работу над частями операций машины с узким местом, которые можно разбить на более мелкие виды деятельности и переназначить, чтобы уменьшить рабочую нагрузку машины, тем самым уменьшая накопление. [10] [11] [13] Переназначение другой работы на другие машины позволяет уменьшить накопление или задержку для машины с узким местом. Это значительно ускоряет производство, так как сокращает время ожидания машин на более поздних этапах цепочки процессов, увеличивая производительность. [17]
Чтобы компенсировать то, что машина является самым слабым звеном в цепочке процессов, узкое место должно работать в течение более длительных периодов времени. Время переналадки и настройки должно быть сведено к минимуму, чтобы машины могли работать немного дольше, уменьшая влияние узкого места. [14] Минимизация простоя путем запуска узкого места с более раннего до более позднего времени является распространенной стратегией для решения проблемы, однако это увеличивает вероятность того, что машина будет перегружена и потребует регулярного обслуживания. [10]
Удаляя все не имеющие ценности действия, вы уменьшаете количество избыточных задач, выполняемых узким местом машины, и, следовательно, максимизируете эффективность. Удаляя ненужные операции, вы сокращаете время цикла, что позволяет машине завершать каждый процесс за меньшее время. [10]
Чтобы оптимизировать использование машины, машина должна работать как можно дольше и, следовательно, никогда не должна ждать материалов или запасов, чтобы повысить производительность. Этого можно достичь, разместив буферный запас, чтобы у машины всегда была какая-то задача, которую она может выполнить. Недостатком этой стратегии является то, что для хранения буферного запаса потребуется место на складе, когда машина, стоящая перед ней в цепочке процессов, работает. [10]
Предотвращение узких мест было бы идеальным решением, чтобы избежать необходимости управлять ими и устранять их в будущем. Существуют способы обойти их при планировании производственной среды . Предоставление сотрудникам свободы в принятии незначительных решений позволит им принимать решения, которые они считают наиболее эффективными, а будучи операторами машины, их опыт позволит им со временем стать специалистами в использовании машины. [18] Перекрестное обучение сотрудников увеличит адаптивность производственной линии и, следовательно, сократит потенциальное время простоя в будущем. Наем высокопроизводительных сотрудников снизит вероятность образования узких мест из-за неэффективных сотрудников, которые неэффективно используют назначенное им оборудование. [19] Планирование более высокого потенциального объема производства при проектировании производственной среды имеет решающее значение в долгосрочной перспективе для случаев крупных заказов, когда необходимо запустить все оборудование. Работа всего оборудования на полную мощность не всегда идеальна из-за ситуаций, когда происходят неисправности и производство останавливается. Наличие вдохновляющих лидеров, которые имеют четкое понимание того, как поддерживать бесперебойную работу производства, позволит лучше контролировать все различные процессы в цепочке производства. Принимая во внимание расположение различных процессов, можно также повысить эффективность, поскольку это минимизирует задержку, вызванную на этапе транспортировки. Использование правильного расположения может снизить накладные расходы машин и сократить время обработки материалов. [20]
Установление стандартизированных протоколов обмена может минимизировать потенциал для возникновения будущих узких мест за счет минимизации времени простоя. Это повышает эффективность за счет снижения любой потенциальной путаницы между различными секторами и, следовательно, снижает вероятность задержек прибытия сырья. [21]
Статическое узкое место — это место, где не происходит случайных или неожиданных колебаний (например, тех, которые могут произойти во время переключения или поломки системы). Статическая система не меняет своего поведения, и, следовательно, система остается постоянной. Найти узкое место в статической системе очень просто, это просто машина или процесс с самым длинным постоянным временем цикла. Статических систем не существует в реальности, поскольку, несмотря ни на что, всегда будет небольшое колебание времени цикла. Это происходит потому, что нет способа предотвратить возникновение всех колебаний, чтобы замедлить систему. Примером этого может быть нехватка электроэнергии или стихийное бедствие. [22] Поведение любой системы уязвимо для любого случайного события, и, следовательно, все системы являются динамическими. Динамические системы можно разделить на две основные группы: стабильные и нестабильные. Существенное различие в контексте динамических систем заключается в том, что узкие места могут смещаться. Скорость, с которой смещается узкое место, зависит от буфера между процессами. [22] Узкие места смещаются, когда меняется местоположение рабочего центра в производственной зоне, и это приводит к проблемам управления из-за значительной задержки в выпуске продукции. Смещение узких мест является результатом неизбежных, неожиданных событий, для которых невозможно никакое планирование. [23]
Для избежания или предотвращения смещения узких мест предлагаются следующие шаги:
Шаг 1) При принятии нового заказа повторно оцените максимальную загрузку каждого станка, процесса или рабочего центра.
Шаг 2) Найдите узкое место в системе и определите его избыточную мощность.
Шаг 3) Заполните узкие места избыточными мощностями.
Шаг 4) Узнайте время выпуска материала с учетом новых узких мест в расписании.
Благодаря выполнению этих шагов изготовление заказа будет завершено в кратчайшие сроки. [24]