Позамовне виробництво: чому термінова робота не завершується раніше

Термінова ремонтна деталь надійшла в понеділок. Ви поставили її першою в чергу на шліфувальний верстат, і до обіду її вже відшліфували. А потім вона два дні простояла перед піччю термообробки — за партією, яка чекала там із вихідних. Відвантажили її в четвер, того самого дня, що й без жодного втручання.

Це не невезіння. Так поводиться позамовне виробництво. Календарне планування позамовного виробництва (job shop) — це задача впорядкування робіт, кожна з яких іде власним маршрутом через спільний набір верстатів, так, щоб замовлення завершувалися вчасно і цех не захаращувався незавершеним виробництвом (WIP). Уся заковика — у словах «власним маршрутом»: рішення на одному верстаті змінює чергу на кожному іншому.

Чим відрізняється позамовне виробництво

На потоковій лінії кожен виріб проходить ті самі верстати в тому самому порядку, і питання лише в послідовності. У позамовному виробництві робота 1 іде фрезерний → шліфувальний, робота 2 — шліфувальний → фрезерний, робота 3 — пила → фрезерний → термообробка → шліфувальний. Верстати спільні, маршрути перетинаються, і більшу частину свого життя робота чекає на наступний верстат.

Це очікування — час очікування в черзі, і в багатьох позамовних цехах він становить більшу частину тривалості циклу. Сама обробка — менша частина.

Приклад календарного планування: 4 роботи, 2 верстати

Два верстати: фрезерний (M) і шліфувальний (G). Чотири роботи, усі запущені в годину 0:

• J1: M 3 год → G 2 год
• J2: G 4 год → M 1 год
• J3: M 3 год → G 3 год
• J4 (термінова робота): G 2 год → M 2 год

Кожен верстат працює за принципом «першим прийшов — першим обслужений», а за рівності перевагу має менший номер роботи.

План A: без пріоритету. Шліфувальний: J2 0–4, J4 4–6, J1 6–8, J3 8–11. Фрезерний: J1 0–3, J3 3–6, J2 6–7, J4 7–9. Час завершення: J1 8, J2 7, J3 11, J4 9.

План B: J4 першою лише на шліфувальному. Шліфувальний: J4 0–2, J2 2–6, J1 6–8, J3 8–11. Фрезерний: J1 0–3, J3 3–6, J4 6–8, J2 8–9. Час завершення: J1 8, J2 9, J3 11, J4 8.

J4 обійшла чергу на шліфувальному на чотири години, а завершилася лише на годину раніше. Чому? Вона дійшла до фрезерного в годину 2 і чекала до години 6 за J1 і J3. Очікування перемістилося, але не зникло. А J2 тим часом утратила дві години.

План C: J4 позначено терміновою на всьому маршруті. Шліфувальний — як у плані B. Фрезерний: J1 0–3, J4 3–5, J3 5–8, J2 8–9. Час завершення: J1 8, J2 9, J3 11, J4 5.

Тепер J4 завершується на чотири години раніше, ніж у плані A. Її тривалість циклу скорочується з 9 годин (4 — обробка, 5 — очікування) до 5 годин (4 — обробка, 1 — очікування). J3 і далі завершується в годину 11, бо її слот на шліфувальному не змінився. J2 платить ті самі дві години, що й у плані B.

Висновок: пришвидшення роботи на одному верстаті дає рівно стільки, скільки дозволяє наступна черга. Якщо вже пришвидшуєте роботу, то на всьому її маршруті — і заздалегідь вирішіть, яка робота за це заплатить.

Час очікування в черзі на прикладі аеропорту

Контроль безпеки в аеропорту — це позамовне виробництво з одним маршрутом. Коли лінії завантажені наполовину, ви проходите відразу. Коли вони майже заповнені, утворюється черга, геть непропорційна кількості пасажирів.

Математика за цим така: очікування зростає приблизно як u ÷ (1 − u), де u — завантаження. За завантаження 80 % коефіцієнт дорівнює 0,8 ÷ 0,2 = 4. За 95 % — 0,95 ÷ 0,05 = 19. Плюс пʼятнадцять пунктів завантаження — і майже впʼятеро довше очікування.

Ось чому, запускаючи в цех більше робіт, ви не відвантажуєте більше — роботи просто довше чекають. Закон Літтла вкладає ту саму думку в один рядок: тривалість циклу = WIP ÷ пропускна здатність.

Міф: завантаження 100 % — добрий знак

У прикладі шліфувальний верстат був зайнятий 11 годин з 11, тобто на 100 %. І саме через нього за кожне пришвидшення мусила платити інша робота. Не було жодної вільної години, щоб щось поглинути.

Верстат, завантажений на 100 %, не доводить, що завод ефективний. Зазвичай це означає, що цей верстат — вузьке місце і перед ним вишикувалися всі роботи цеху. Фрезерний, зайнятий 9 годин з 11, мав часовий резерв, а саме часовий резерв дає змогу пришвидшити роботу, не зірвавши двох інших замовлень. Як знайти і захистити справжнє обмеження, розповідає стаття оптимізація виробництва починається з вузького місця.

Практичне правило: свідомо тримайте верстати, які не є вузьким місцем, нижче повного завантаження і не запускайте більше робіт, ніж вузьке місце здатне завершити.

Чотири звички добрих планувальників позамовного виробництва

1. Плануйте операції, а не замовлення. Термін виконання належить замовленню, а затримки виникають на операціях.
2. Дивіться на один верстат уперед. Перш ніж переставити роботу на шліфувальному, перевірте чергу на її наступному верстаті.
3. Контролюйте запуск. Раніше розпочата робота рідко завершується раніше — вона лише подовжує чергу.
4. Вирішіть, хто платить. Кожне пришвидшення має ціну. Назвіть роботу, яка зсунеться, до того, як пришвидшувати, а не після.

Загальні принципи, як-от зворотне планування і замерзла зона, описано в посібнику з календарного планування виробництва. Як оператор вибирає наступну роботу, коли їх чекає кілька, — окреме питання, про нього йдеться в статті про диспетчеризацію.

Як це виглядає у factory.online

У платформі factory.online кожна операція стоїть на рядку діаграми Ганта свого верстата з урахуванням обмежених потужностей, тож планувальник бачить смугу J4 на шліфувальному і на фрезерному водночас. Пересуньте J4 вперед на шліфувальному — і проміжок перед її фрезерною операцією одразу видно на діаграмі. Сценарій планування дає змогу порівняти план B і план C, зокрема що станеться з J2, ще до того, як виробничі завдання потраплять у цех.

Якщо ваші термінові роботи раз у раз відвантажуються того самого дня, що й без поспіху, погляньмо на ваші маршрути разом.