Увеличение производительности труда. Сравниваем поточное и дискретное производство.
Увеличение производительности труда достигается разными способами. Один из способов – это организация поточного производства. Что такое потоки производства, мы рассмотрели в статье Потоки производства. Для сравнения, мы формируем математическую модель в симуляторе Simul8. Учитывая, что симулятор не поддерживает русский язык, использованы следующие обозначения: модель цеха с непрерывным производством flow shop, а модель цеха, работающего в обычном, дискретном режиме job shop.
Дискретное производство по своей природе гораздо более хаотично, чем потоковые производство. В этой статье мы более подробно и количественно рассматриваем этот эффект. Используя симулятор, мы формируем две системы и пытаемся сделать их как можно более идентичными. Одна система будет цехом с поточным (непрерывным) производством (далее называем Цех), а другая — цех без формирования потока (т.е. дискретное производство) (далее называем Мастерская).
Поточное производство (поточный цех)
Идея в точ, чтобы рассмотреть в симуляторе 2 системы в равных условиях. Мы постарались сделать две системы как можно более идентичными, для качественного сравнения. Имитировать поточное производство цеха было очень легко. Мы формируем последовательность процессов с буферами FIFO между ними. (FIFO – первым пришёл — первым ушёл). Ниже показан пример модели с 5 процессами, хотя мы варьировали количество процессов от 1 до 50. Все процессы имели одинаковое время цикла в 10 единиц времени, распределенных случайным образом с использованием гамма-распределения. Перед каждым процессом стояла очередь FIFO с максимальной вместимостью 10 деталей. Но для модели предложение, и спрос установили бесконечными.
Дискретное производство (мастерская)
Для мастерской мы сохранили систему как можно более идентичной, за исключением того, что была изменена маршрутизация. Каждая прибывающая часть была случайным образом назначена одному из различных процессов. Счетчик отслеживал, как часто деталь уже была обработана. После 5 итераций деталь покидает систему. Это дает ту же рабочую нагрузку, что и в поточном цехе. Детали, которые еще не были обработаны 5 раз, возвращаются к назначению случайного процесса. Части, которые возвращаются, имеют приоритет над частями, которые еще не были обработаны вообще. Чтобы избежать блокирующих ситуаций, эти части, которые были обработаны хотя бы один раз, возможно, придется ждать в отдельной очереди перед установкой приоритета и случайным назначением. Подобно потоковому цеху, мы также смоделировали системы от 1 итерации с 1 процессом до 50 итераций с 50 процессами.
Дополнительная очередь на возврат деталей немного увеличит складские запасы и, следовательно, время выполнения заказа. Однако это было необходимо, чтобы избежать блокировки.
Увеличение производительности труда или нет?
Давайте сначала посмотрим на производительность. Синяя линия на графике ниже — это средняя загрузка в потоковом цехе. Опять же, все процессы имеют одинаковое распределение времени цикла, то есть все они имеют одинаковую скорость. Имея большой промежуточный буфер, эти процессы могут работать практически полный рабочий день с коэффициентом использования от 99,6% до 99,9%. Производства с более длинным потоком имеют немного более низкую загрузку. Хотя это не имеет большого значения. Конечно, в действительности ваши процессы будут иметь немного другое время цикла. У вас могут быть остановки, а ваши буферы могут быть не такими большими, что приведет к меньшему использованию ресурсов.
Однако использование в мастерской значительно снизилось по мере увеличения количества процессов. Загрузка самой большой системы с 50 процессами составила 79,9%. Опять же, это без каких-либо поломок, и с идеально равными процессами и одинаковой нагрузкой на них. На самом деле коэффициент полезного действия был бы намного ниже.
Время такта в разных моделях.
На приведенном ниже графике те же данные показаны в другом виде. Вместо использования он показывает такт линии (т.е. Среднее время между завершением производства деталей). Поскольку процесс сам по себе имел среднее время цикла в 10 единиц времени, сама система не может быть лучше этих 10 единиц времени. Поточному цеху удалось уложиться в эти 10 единиц времени, и на изготовление одной детали ушло около 10,04 единиц времени. С другой стороны, мастерской требовалось все больше времени для завершения 1 части. При 50 процессах деталь выполнялась каждые 12,5 единиц времени… и опять же, это при идеальных условиях с совершенно идентичными процессами без каких-либо поломок.
В целом, поточный цех может производить товары быстрее, чем мастерская. На самом деле, для поточного цеха количество процессов имело лишь незначительное значение, а увеличение такта и уменьшение использования были чрезвычайно малы. Конечно, в действительности ваша система может вести себя не так хорошо, как наша симуляция, но даже в этом случае я уверен, что поточная мастерская будет работать лучше, чем аналогичная мастерская.
Управление запасами и время выполнения заказа.
Мы также рассмотрели запасы в системе и связанное с этим время прохождения детали через систему. И здесь поточный цех показал себя намного лучше. На графиках ниже показаны общие запасы в системе для разного количества процессов. Чтобы сделать поточный магазин и рабочий магазин как можно более сопоставимыми, мы использовали одинаковые размеры буферов. Эти буферы отделяют колебания от процессов (для производственных цехов и производственных цехов) и различия в последовательности процессов 8 (только для производственных цехов).
Однако первый буфер в потоковом цеху не приносит никакой пользы системе. Так как у нас неограниченный запас, первый буфер в потоковом цеху всегда будет полон. Удаление этого буфера сократит запасы на 10 единиц. Таким же образом уменьшится время выполнения заказа. Чтобы показать полную картину, на графике ниже показаны запасы в потоковом цехе как с первым буфером, так и без него. Если вы включите первый буфер, количество изделий цеха всегда будет на 10 штук больше.
Основываясь на запасах и времени такта, мы можем использовать закон Литтла. Используя формулу мы получим время выполнения заказа. Это показано ниже. По аналогии с изделиями поточный цех моделируем как с первым буфером, так и без него. Так как первый буфер всегда состоит из 10 частей, разница всегда будет ровно в 10 тактов.
Время выполнения заказа намного лучше для поточного цеха, чем для мастерской. Если исключить первый буфер, то и время выполнения заказа, и запасы в поточном цеху будут примерно в два раза меньше, чем в мастерской. Это существенная разница. Вы можете сократить время выполнения заказов вдвое, если перейдете с дискретного производства на поточное (по крайней мере, теоретически)!
Заключение об увеличении производительности труда
Увеличение производительности труда может быть достигнуто за счет формирования поточного производства. Но необходимо учитывать, что при небольшом количестве операций эффект будет не значительным.
Важно: то что мы показали, это компьютерное моделирование.
В реальности, у вас будет намного больше отличий. Некоторые из этих эффектов уменьшат разницу между поточным цехом и мастерской. Например, ваша маршрутизация может быть не такой совершенно случайной, как в этой симуляции. Другие эффекты, однако, сделают мастерскую еще хуже, чем поточнй цех. Например, работу мастерской почти всегда сложнее понять и управлять ею. В действительности вам, возможно, придется тратить время на поиск деталей для работы или искать работу для рабочих. Будет гораздо больше трений и ошибок, а значит, и потерь только на то, чтобы знать, что, где и когда делать. У поточного цеха таких проблем будет гораздо меньше. Но в целом, надеюсь, данная статья мотивирует вас на построение поточного производства.