Реинжиниринг операционного процесса

 

ЗАДАНИЕ, ЦЕЛИ И ИСХОДНЫЕ УСЛОВИЯ

 

Задание: 1.Предложить и обосновать варианты изменения операционного процесса, схема которого представлена на рис.1.1,с целью его ускорения, но без нарушения заданных технологических условий. 2. Нарисовать схемы найденных вариантов и провести их анализ, выявив причины ускорения операционного процесса.

Цели. Освоение студентом начальных представлений по работе и совершенствованию операционных систем с последовательным выполнением операций на технологическом уровне, т.е. на уровне рабочих мест. Студент должен обрести понимание, знания и умения, необходимые для анализа причин потерь времени при функционировании операционных систем, выявления возможностей ускорения процесса, а также для выбора и обоснования предложений по их совершенствованию, различая методы обычного улучшения и реинжиниринга.

При этом необходимо убедиться в том, что не только и не столько ускорение каждой отдельной операции, к чему они обычно стремятся, позволяет существенно уменьшить продолжительность выполнения всего процесса. Для этого надо фундаментально изменить операционную систему, преодолев складывающийся у исполнителя стереотип имеющейся технологии.

Исходные условия. Задана операционная схема выполнения операций Оп1-Оп7 обработки и передачи партии из 12 изделий на 7-ми рабочих местах М1-М7 (рис.1.1), где окружность изображает границы рабочего пространства.

При выполнении этого процесса должны быть соблюдены следующие технологические условия (ТУ):

ТУ 1. Операции (Оп) над изделиями должны быть произведены на всех рабочих местах, начиная от рабочего места М 1 и до рабочего места М 7.

ТУ 2. Передача изделий осуществляется по одному хотя бы один раз.

ТУ 3. Все изделия должны оказаться на рабочем месте М 7 с другой стороны рабочего пространства относительно рабочего места М 1.

М3. Оп.3

М5. Оп.5

М7. Оп.7

М2. Оп.2

М4. Оп.4

М7. Оп.7

М7. Оп.7

Прототип данного занятия взят из работы:“The Beanbag Exercise” in Christopher Meyer, Fast Cycle Time. - New York: The Free Press, 1993, pp. 54-57.

 

	Рис.1.1. Исходная схема операционного процесса

МЕТОД ВЫПОЛНЕНИЯ

Аналитическое моделирование процесса. Продолжительность процесса можно в данном задании измерять длиной пути передач каждого изделия, если они передаются по одному. В исходной схеме длина пути передачи изделий равна приблизительно 6-ти диаметрам (12-ти радиусам) круглого рабочего пространства. При передаче 12 изделий по одному на всех этапах длина пути будет равна 144-м радиусам.

М1. Оп.1

Рис.1. Исходная операционная схема процесса.

Улучшающие изменения процесса. Вначале обычно предлагают изменить очередность выполнения операций, чтобы устранить помехи перекрестной передачи изделий на противоположную сторону, не меняя при этом расстановку рабочих мест. Это позволит также уменьшить расстояния передачи, которые будут осуществляться, кроме одного раза, по периметру круга. Этот один раз передачи изделий на противоположную сторону (по диаметру) связан с необходимостью выполнения технического условия ТУ 3. В такой улучшенной схеме длина пути образуется из 5-ти хорд окружности, каждая из которых равна примерно одному радиусу, и одного диаметра.

При передаче 12 изделий по одному на всех этапах длина пути составит 84 радиуса. В результате процесс ускорится почти в 1,5 раза.

Реинжиниринг процесса. Р адикальное изменение схемы состоит в том, чтобы исключить из процесса ряд передач между рабочими местами за счет их переноса в центр рабочего пространства. Кроме этого, вникнув в смысл технологического условия ТУ 2, заключающийся в том, что предметы могут передаваться по одному не каждый раз, а всего один раз, следует воспользоваться этой возможностью и, выбрать такой этап, исключить излишние передачи изделий по одному.

Длина пути передач изделий в этом случае составит 13 радиусов, сократившись в результате в несколько раз.

Рекомендации по проведению имитации процесса. Желательно, если имеется возможность, осуществить имитацию операционного процесса по схемам исходного и найденных вариантов. При ее проведении следует учесть следующие рекомендации:

1. На ознакомление с исходной операционной схемой и с требованиями к технологическому процессу следует выделить не более 5 мин. Для ее реализации требуется, в среднем, 35 сек. Повторение процесса позволяет сократить время его выполнения на 5-8 сек.

2. На поиск способа улучшения процесса желательно выделить
не более 2-х мин, а на поиск способа фундаментального изменения процесса, называемого реинжинирингом процесса и затрагивающего не только очередность выполнения операций, но и расположение рабочих мест, следует выделить - 8-10 мин. Активность поиска такого варианта повысится, если команде сообщить, что лучшее время выполнения этого операционного процесса составляет в среднем - 7 сек.

 

 

АНАЛИЗ И ВЫВОДЫ

1. Поиску радикального изменения операционного процесса препятствуют такие психологические особенности человека, как возникновение стереотипов привычной операционной схемы, от которой трудно сразу отказаться, а также поверхностное восприятие исполнителями операций технологических условий. Из этого должен быть сделан вывод о необходимости более тщательного рассмотрения технологических условий, чтобы избегать излишних операций. Очевидной должна стать необходимость написания внятных инструкций, правил и других подобных документов, обеспечивающего их однозначное восприятие. Из проведенного занятия должен быть также сделан вывод, что психологическими аспектами совершенствования операционного менеджмента, требующих для своего анализа и разрешения специальных методов, являются возникающие у людей и затем трудно преодолимые стереотипы схем работы, поверхностное восприятие технологических инструкций, конкурентные мотивы. Надо запомнить, что поиск путей совершенствования процесса ускоряется, если становится известно, что у конкурентов результаты значительно лучше. В этом случае проявляется свойственное людям желание быть, по крайней мере, не хуже других

2. Студенты должны обратить внимание на то, каковы причины ускорения процесса при его улучшающей корректировке и при реинжиниринге. Причиной некоторого ускорения процесса при изменении последовательности выполнения операций явилось уменьшение расстояний между рабочими местами и исключение вносящих помехи процессу перекрестных передач изделий. Причиной же значительного ускорения процесса при реинжиниринге, состоящем в изменении расположения рабочих мест, а также в исключении не требуемых инструкцией передач изделий по одному на каждом этапе, явилось существенное уменьшение количества передач и расстояний. Надо сделать вывод, что резкое ускорение процесса происходит не за счет уменьшения длины пути передач изделий, а за счет исключения из процесса ненужных операций передач изделий. И надо запомнить, что отличие реинжиниринга процесса от его обычного улучшения состоит в его коренном переосмысливании и фундаментальном изменении.

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ТЕСТ

1. Чем отличатся реинжиниринг процесса от его обычного улучшения?
2. Каковы психологические аспекты совершенствования процессов?
3. За счет чего был ускорен исходный процесс при первой попытке его улучшения?

4. Что обеспечило значительное ускорение процесса при реинжиниринге?

5. Какие особенности психологии людей затрудняют реинжиниринг, и какие из них стимулируют активность команды?

6. Какие требования должны предъявляться к технологическим инструкциям?

 

ТЕСТ

Т1.1. Результатом реинжиниринга операционной системы с последовательными операциями явилось радикальное уменьшение:

1. Затрат на обработку изделий. 2. Количества передач изделий.
3. Длины передач изделий. 4. Продолжительности обработки изделий.

Т1. 2. Какая психологическая характеристика людей является определяющей для их мотивации на фундаментальное изменение процесса? 1. Темперамент. 2. Дисциплинированность. 3. Умение взаимодействовать с сотрудниками. 4. Желание достичь результатов, лучших, чем у конкурентов.

Т1. 3. Какое требование к инструкциям способствует эффективному выполнению процесса:
1. Быть краткой. 2. Выделять общие и рекомендуемые действия.
3. Адекватно и однозначно отображать технологические требования.

4. Содержать примеры выполнения процесса.

 

Глава 2

ОПТИМИЗАЦИЯ ПЛАНА ВЫПОЛНЕНИЯ ПОТОКА РАБОТ

ЗАДАНИЕ, ЦЕЛИ И ИСХОДНЫЕ УСЛОВИЯ

Задание:1. Построить диаграмму Гантта для исходного варианта процесса, операционная схема которого представлена на рис. 2.1, и определить общее время Т выполнения всех заказов и время ТП простоев бригады 2. 2. Оптимизировать процесс выполнения заказов. Построить диаграмму Гантта для найденного варианта и определить для него показатели Т и ТП. 3. Проанализировать выполненное задание и сделать выводы, ответив на контрольные вопросы и тест.

Цели. Студент должен освоить методологию анализа и оптимизации процессов на уровне бригад, т.е. на организационном уровне, и обрести основы системного и операционного мышления.

Системность касается связи процесса и результата решения задач с заданными условиями, связи интересов субъектов, причастных к процессу, с целевыми функциями и ограничениями.

Операционное мышление основывается на понимании влияния очередности выполнения заказов на производственный результат, возможностей и условий его оптимизации при изменении очередности.

Студент должен приобрести также понимание, знания и умения, необходимые для выполнения следующих функций:

- анализа целей процесса, его функций и методов их реализации;
- моделирования процесса с помощью диаграммы Гантта;
- постановки и решения задачи оптимизации процесса;

- анализа влияния принятых решений на характеристики процесса;
- выбора, обоснования и применения методов выработки решений.

Исходные условия. У фирмы имеется план выполнения пяти заказов. Для каждого из них производятся две последовательные работы 1,2.

		Рис. 2.1. Операционная схема выполнения заказов

В арианты их проектнойдлительности (t_1i, t_2i) в месяцах по каждому i- му заказу указаны в табл. 2.1. При реализации данной операционной схемы должны соблюдаться следующие технологические условия:
ТУ 1. Не допускается параллельное выполнение работ 1,2 на одном заказе.
ТУ 2. Одна бригада не может работать одновременно на двух заказах.

Таблица 2.1 - Исходные данные для решения задачи

Вариант
Работа	1 2	1 2	1 2	1 2	1 2	1 2	1 2	1 2	1 2	1 2
Заказ 1	5 3	2 1	1 2	3 5	5 3	4 2	2 1	3 5	1 2	4 2
Заказ 2	4 2	3 5	2 1	4 2	2 1	5 3	4 2	5 3	3 5	2 1
Заказ 3	3 5	4 2	3 5	5 3	3 2	2 1	1 2	1 2	4 2	1 2
Заказ 4	2 1	1 2	4 2	1 2	4 3	3 5	5 3	4 2	2 1	3 5
Заказ 5	1 2	5 3	5 3	2 1	1 4	1 2	3 5	2 1	5 3	5 3

МЕТОД ВЫПОЛНЕНИЯ

 

При построении диаграммы Гантта студент должен учесть заданные выше технологические условия.

Заказ 1

Заказ 2

Заказ 5

Согласно ТУ 1 бригада 2, выполнив работу на предыдущем заказе, не может по условию задания перейти к работе на следующем заказе, если на нем не закончила свои работы бригада 1. Следовательно, у нее начнется простой. Согласно ТУ 2, бригада 2 не может одновременно заканчивать свою работу на предыдущем заказе и начинать работу на новом (хотя в реальности это возможно), даже если и имеется такая возможность (бригада 1 уже закончила свою работу на заказе). В данном случае на этом заказе работы не будут производиться до тех пор, пока бригада 2 не закончит свою работу на предыдущем заказе.

Данное задание сформировано на основе примера, взятого из книги В.Португала «Беседы об АСУ». На рис.2.2 работы изображены в виде линейных графиков: работа 1 - сплошной прямой, а работа 2 – прерывистой.Такие графики называются пофамилии их автора – Генри Гантта, предложившего этот способ моделирования в 1906 г, диаграммой Гантта.

В этом примере изменялась очередность выполнения заказов, и были получены парадоксальные, на первый взгляд, результаты. Оказалось, что, во-первых, общее время всех работ зависит от очередности выполнения заказов, и, во-вторых, 2-й вариант очередности позволяет, несмотря на 1 месяц простоя по работе 2, на 1 месяц сократить общее время выполнения всех заказов.

Вариант 1

Объект	Раб.1	Раб.2	Янв	Февр	Март	Апр	Май	Июнь	Июль
ОС1
ОС2

Вариант 2

Объект	Раб.1	Раб.2	Янв	Февр	Март	Апр	Май	Июнь	Июль
ОС2
ОС1

Рис. 2.2. Диаграммы работ для двух вариантов очередности заказов

На рис.2.3. подобная д иаграмма построена для исходной очередности выполнения заказов, заданной в табл.2.1 порядком следования строк. Показатели этого процесса: общая продолжительность выполнения всех работ Т = 18 мес., продолжительность простоев бригады 2, выполняющей работу 2 - Т_П = 2мес.

В задании требуется оптимизировать этот процесс. Для этого нужно, прежде всего, назначить критерий оптимальности и целевую функцию, позволяющую рассчитать определяемую критерием характеристику варианта.

Месяц

Заказ 1

Заказ 2

Заказ 3

Заказ 4

Заказ 5

Рис. 2.3. Пример построения диаграммы Гантта по заданию

Критерий оптимальности определяет, какой вариант решения считается лучшим. Этот критерий конкретизирует вид экстремальности характеристики: минимум, максимум, минимакс, максимин. Но надо знать, для кого он лучший - для Заказчика или для Исполнителя работ. У них разные интересы, которые могут быть выражены разными критериями. У Заказчика критерием оптимальности является минимум общей продолжительности процесса, а у Исполнителя – минимум затрат. Эти критерии отражают их отличающиеся интересы. Использование этих критериев приводит к разным вариантам процесса.

В данном задании в качестве критерия оптимальности должен быть назначен минимум общей продолжительности выполнения работ по всем заказам. В этом случае целевая функция представляет собой сумму Т времени выполнения работы 1 по всем заказам и времени выполнения работ 2 после окончания всех работ 1.

Общая продолжительность процесса и простоев зависит от очередности выполнения заказов. Она является управляемым параметром при совершенствовании процесса. Поэтому следует попытаться изменить очередность таким образом, чтобы общая продолжительность процесса стала минимально возможной.

Студент должен обратить внимание на то, что в этой задаче уменьшение времени простоев, возникающих из-за необходимости соблюдения технологических условий ТУ 1,2, может не приводить к минимизации общего времени выполнения заказов. Возможны варианты очередностей, при которых время простоев бригады 2 будет больше, чем при других вариантах, а общее время выполнения процесса будет меньше.

Проанализировав диаграмму Гантта, можно сделать вывод, что для уменьшения Т необходимо в последнюю очередь выполнять заказ, у которого наименьшее время по работе 2, а в первую очередь выполнять заказ, у которого раньше должна начаться работа 2. Для этого у данного заказа должно быть наименьшее время по работе 1.

Такой анализ позволяет выработать так называемые э вристические правила. Ониоснованы на логике и опыте практического формирования плана работ. Однако применение таких правил не гарантируют оптимальность найденного решения, т.е. не гарантируют, что это решение является наилучшим по заданному критерию оптимальности и целевой функции. В этом состоит ограниченность эвристических правил и методов планирования. В этой задаче возможное количество вариантов равно факториалу от числа имеющихся заказов. При пяти заказах это – 120 вариантов очередности, а при 10-ти заказах – более 3,6 млн. вариантов.

Гарантию оптимальности решения может дать либо перебор всех возможных вариантов и выбор из них наилучшего, либо применение математической теории, в которой имеется доказанный метод решения задачи. Понятно, что при таком количестве вариантов их перебор невозможен в приемлемое время. Поэтому необходимо искать математический метод. Для данной задачи таким является метод Джонсона.

Метод Джонсона позволяет найти оптимальную очередность выполнения заказов по критерию minТ, применив следующую циклическую последовательность действий с исходными данными табл.2.2:

1. Найти в табл.2.2 минимальное значение t_ji, где j Є{1.2}.

2. Если минимальное значение t_ji находится в столбце работа 1, то номер строки, содержащей это значение, надо поместить в начало очереди, если же - в столбце работа 2, то номер этой строки следует поместить в конец очереди.

3. Исключить из таблицы строку с найденным минимальным значением t_ji и перейти к пункту 1.

Таблица 2.2 – Исходная очередность выполнения заказов
и плановые длительности t_ji работ 1,2, мес.

№ строки	Заказы	Работа 1	Работа 2
	Заказ 1
	Заказ 2
	Заказ 3
	Заказ 4
	Заказ 5

Если имеются одинаковые значения времени в двух столбцах, то безразлично, с какого из них начинать реализацию алгоритма. Соответствующие им заказы однозначно попадут на свои места в формируемой очередности их выполнения.

В табл.2.3 показаны результаты применения этого метода для определения очередности заказов, при которой будет минимальной общая продолжительность выполнения заказов. В исходном состоянии, до применения алгоритма строка очереди не заполнена. Выполнив 1-е действие алгоритма, увидим, что минимальным является t_ji=1 в 1-м столбце 4-й строки. Учитывая это, согласно 2-го действия номер этой строки (4) следует поместить в начало очереди, что и сделано в цикле 1.

После исключения из табл.2.2, в соответствии с 3-м действием алгоритма, данной строки, будет выполняться цикл 2. Его результатом будет помещение номера строки 5 в конец очереди.

Таблица 2.3 – Формирование очередности заказов

Циклы алгоритма

Очередность номеров заказов

Цикл 1
Цикл 2
Цикл 3
Цикл 4

Далее циклы повторяются, пока не заполнятся все клетки таблицы очередности (цикл 4). Метод Джонсона гарантирует, что эта последовательность выполнения заказов обеспечит минимальную продолжительность времени. Чтобы определить Т и Т_П, следует построить диаграмму Гантта для найденной очередности. Она представлена на рис.2.4. Из нее следует, что продолжительность выполнения заказов сократилась на 2 месяца по сравнению с исходным планом и стала равной Т = 16 мес. При этом время простоев бригады 2 не изменилось: Т_П = 2 мес.

Месяц

Заказ 4

З4

Заказ 1

З1

Заказ 3

З3

Заказ 2

З2

Заказ 5

З5

Рис.2.4. Диаграмма Гантта для оптимальной очередности заказов

В операционном менеджменте объектом управления является не просто процесс, как сеть операций, а определенным образом организованный процесс, когда решено, какие и сколько организационных единиц будут его выполнять, как будут распределены по ним операции, какова будет очередность выполнения заказов. От этого будут зависеть постановка и выбор методов решения управленческих задач. Чтобы это проиллюстрировать, на рис.2.5 представлены варианты параллельного выполнения заказов, описанных в табл.2.2.

В варианте 1 все работы по заказам выполняют 4 бригады. При управлении такой операционной системой нужно обеспечить своевременную поставку материальных ресурсов одновременно для четырех бригад. Готовность заказов: один – через 3 месяца, два – через 6 месяцев, два – через 8 месяцев. Сумма продолжительности кредитования по заказам составляет не более 8 месяцев.

В варианте 2 по каждому виду работ используются 3 специализированные бригады. Здесь возникает задача определения очередности выполнения заказов. Готовность заказов: один – через 6 месяцев, два – через 8 месяцев, один – через 9 месяцев. В выбранном ее варианте требуется дополнительно один месяц по сравнению с предыдущим вариантом и не более, чем 9 месяцев кредитования. Преимуществом здесь является то, что одновременно надо поставлять материальные ресурсы только трем бригадам.

Вариант 1

Месяц

Заказ 4 Заказ 5

з4

з5

Заказ 1

Заказ 3

Заказ 2

Вариант 2

Месяц

Бриг1 Бриг4 Бриг1 Бриг4

з1

з5

Бриг2 Бриг5

з3

Бриг3 Бриг6 Бриг3 Бриг6

з2

з4

Рис.2.5. Варианты организации выполнения заказов

Для сравнения, в варианте организации выполнения заказов, приведенном на рис.2.4, используются 2 специализированные бригады, что упрощает управление поставкой ресурсов. Здесь требуется 28 месяцев кредитования работ. При этом надо учесть еще, что была проведена оптимизация очередности, так как в ином случае эта продолжительность была бы больше. Недостатком здесь является также то, что возникают простои (2 месяца), оплата которых увеличивает производственные затраты.

 

АНАЛИЗ И ВЫВОДЫ

1. Простои бригады 2 возникают из-за того, что она, освободившись от предыдущего заказа, не может перейти к следующему заказу, если на нем еще не закончила свою работу бригада 1(а, согласно ТУ1, совмещение двух работ на одном заказе не допускается). Это приводит к увеличению общей продолжительности выполнения заказов.

А если, наоборот, бригада 1 уже закончила свою работу, а бригада 2 еще не освободилась, то на данном заказе работы временно прекращаются до тех пор, пока 2-я бригада не закончит работу на предыдущем заказе (согласно ТУ 2 запрещается работа бригады одновременно на двух заказах).

2. При выборе вариантов плана интересы участников процесса формулируются с помощью целевой функции, содержащей критерий оптимальности и функцию, позволяющую рассчитать определяемую критерием характеристику варианта.

3. В отличие от эвристических методов выбора решений, математические методы гарантируют оптимальность выбора. Но при этом надо знать, что границы применения оптимизационных методов обусловлены используемой математической теорией, моделью и методом решения задачи. Имеющиеся в них математические доказательства оптимальности получаемого результата обоснованы только для заданных ограничений и целевой функции, которые, однако, могут не соответствовать реальным условиям.

4. Ограниченность метода Джонсона состоит в том, что он может быть применен только для решения задач, в которых надо минимизировать продолжительность процесса с двумя последовательными операциями. При этом он не учитывает также ограничений на поставку ресурсов и поэтому не может применяться при планировании одновременной работы многих бригад с ограниченной поставкой ресурса.

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ТЕСТ

1. Как влияют организационно-технологические требования на процесс, а также на длительность выполнения заказов и ожидаемые простои?

2. Как связаны критерии выбора операционных решений с интересами субъектов, причастных к операционной системе (заказчиков, исполнителей и других)?

3. Каковы отличия и ограниченности эвристических и оптимизационных методов выбора операционных решений, в частности, метода Джонсона?

4. Как влияет очередность выполнения заказов на интегральные характеристики процесса?

5. Как сформировать варианты операционных схем процесса и определить возможное их количество?

6. Что означают требования к процессу с операционной точки зрения?

7. На что можно и нужно воздействовать, чтобы уменьшить общую длительность работ по всем заказам или, иначе, что является при этом управляемым параметром?

8. Проанализировать возможные критерии выбора оптимальной очередности у Заказчика и у Исполнителя заказов. Чем они отличаются?

 

ТЕСТ

Т2.1. Количество вариантов очередности выполнения заказов равно:
1. Количеству заказов. 2. Факториалу количества заказов.
3. Квадрату числа заказов. 4. Сумме арифметической прогрессии.

 

Т2.2. Метод Джонсона предназначен для изменения:
1. Количества ожидаемых простоев. 2. Технологии операций. 3.Скорости
выполнения каждой работы. 4. Очередности выполнения заказов.

Т2.3. Применение метода Джонсона ограничено тем, что необходимо:

1. Использовать компьютер. 2. Учитывать очередность заказов.

3. Выполнять заказы только с двумя последовательными работами.

4. Выполнять заданное число заказов.

 

Т2.4. Какое из требований удовлетворяет метод Джонсона?
1. Для заказа необходимо выполнять более двух последователь