Подписаться
Рубрикатор
Полный список
Развитие организации
Управление процессами
Моделирование процессов
Регламентация процессов
Автоматизация процессов
Бережливое производство
Менеджмент качества
Управление проектами
Дайджесты по Business Studio

Облако терминов
12-процессная модель 4PL ACM Activity diagram AQPC ARIS ARIS 9 ARIS eEPC Balanced Scorecard Big Data & Analytic BMPN BPA BPEL BPM BPM accelerator BPM CBOK BPM-система BPM-системы BPMN BPMS BPR BPWin BS Portal BSC Business Intelligence Business Performance Management Business Performance Management (BPM) Business Process Management Business Process Management Systems Business Process Manager Business Rules Business Studio Business Studio 3.6 Business Studio 4 Business Studio 4.0 Business Studio Portal CA ERwin Data Modeler Case Management Casewise Casewise Corporate Modeler CFFC Corporate Modeler CPM CRM Decision Management DFD Digital Directum

Разработка архитектуры бизнес-процессов компании в Business Studio
Опрос

Польза от регламентации процессов для бизнеса:

Библиотека

09.09.2013 21:20
  от автора
  Репин

Игра Э. Голдрата на Business Studio

Оценки за материал: 5.00 (3)

В своей хрестоматийной книге «Цель: процесс непрерывного улучшения» Элия Голдрат приводит описание игры в спички, которая помогла главному герою (директору производственного предприятия) понять несбалансированность производственной системы и отметить тот факт, что товарно-материальные запасы передвигаются от одного производственного участка к другому волнами. Так ли это на самом деле? Прав ли был Э. Голдрат?... Владимир Репин решил проверить этот вопрос, выполнив имитационное моделирование игры Э. Голдрата на Business Studio 4.0.
Суть игры

Игра в спички описана в Главе 14 книги Э. Голдрата «Цель: процесс непрерывного улучшения». Суть игры состоит в следующем. Пять мальчиков садятся за стол. Перед каждым ставится тарелка. Первый мальчик кидает кубик и берет из горки спичек выпавшее количество. Затем он кидает кубик еще раз. Выпавшее количество первый мальчик должен передать второму, но при этом он не может передать спичек больше, чем выпало на кубике. Второй мальчик берет спички, кладет в свою тарелку. Далее он, в свою очередь, кидает кубик и передает спички следующему и т.п. Количество спичек у каждого мальчика учитывается в таблице. Выигрывает тот, кто сможет передать большее количество спичек за несколько циклов игры.

Что же так вдохновило Голдрата по результатам этой игры?! Не пытаясь сказать лучше, просто приведу цитату из Главы 14 его книги «Цель: процесс непрерывного улучшения» (обратите внимание на подчеркнутый мной текст):

«… Я смотрю на таблицу. Я с трудом могу в это поверить. Я создал полностью сбалансированную систему. И тем не менее проход сократился. Уровень товарно-материальных ценностей вырос. А операционные затраты? Если бы мы несли затраты на хранение спичек, операционные затраты тоже возросли бы.
А что, если бы это был реальный завод с реальными клиентами? Сколько единиц мы смогли отправить? Мы предполагали отправить тридцать пять. Каков был наш действительный проход? Только двадцать. Около половины того, что нам требовалось. И крайне далеко от максимального потенциала каждой рабочей станции. Если бы это был реальный завод, мы бы опоздали с выполнением половины, если не больше, наших заказов. Мы никак не смогли бы пообещать клиентам конкретные даты поставки. А если бы и пообещали, от кредита доверия наших клиентов к нам не осталось бы и следа.
Знакомая картина, не так ли?
… Я ожидал более-менее регулярных взлетов и падений, нормальную синусоиду. Однако таблица выглядит так, будто я изучаю разрез Гранд-Каньона. Продвижение товарно-материальных ценностей через систему происходит не управляемым потоком, а волнами. Гора спичек в тарелке Дейва переходит к Эвену и наконец на стол только для того, чтобы на ее месте стала образовываться другая нарастающая волна. А система все больше и больше выпадает из графика…».

Таким образом, Голдрат сформулировал, на мой взгляд, два основных утверждения:
1. выход процесса почти на половину меньше входа («опоздали с выполнением… половины заказов»);
2. товарно-материальные ценности движутся через систему волнами.

Для проверки этих утверждений я решил разработать модель игры в Business Studio и провести имитационное моделирование.

Модель процесса

Модель процесса игры, разработанная в нотации ARIS eEPC, представлена на рис. 1. В игре Голдрата принимали участие пять мальчиков. Я сократил число участников игры до 3-х человек, поскольку это не принципиально. Играть будут: Иван, Петр, Сергей.
Экземпляры процесса запускаются событием «Начало цикла игры» через каждые 5 минут. Процесс выполняется круглосуточно без перерывов на обед.

Для выполнения имитации был определен ряд глобальный и локальных переменных. Глобальные переменные (используются для всех запускаемых экземпляров процессов):
• Общее количество спичек, поступивших на вход;
• Количество спичек, передвинутых Иваном;
• Количество спичек, передвинутых Петром;
• Количество спичек, передвинутых Сергеем;
• Количество спичек у Ивана;
• Количество спичек у Петра;
• Количество спичек у Сергея.

Локальные переменные (используются только в рамках конкретного экземпляра процесса):
• Число спичек на входе;
• Число спичек для передачи.


Рис. 1. Модель процесса игры Э. Голдрата в нотации ARIS eEPC.

На рис. 2. показано, как имитируется бросание кубика. Для этого используется генератор случайных чисел, который с одинаковой вероятностью выдает дискретные значения от 1 до 6 (по количеству граней кубика).

В начале процесса автоматически генерируется число спичек, которые получает Иван. Затем генерируется число спичек для передачи и т.д.


Рис. 2. Имитация кубика с шестью гранями.

Для того, чтобы имитация выполнялась корректно, необходимо было аккуратно присваивать значения переменным, как показана на рис. 3.


Рис. 3. Присвоение значений переменным по ходу выполнения экземпляра процесса.
      
За счет использования глобальных переменных, по ходу имитации игры можно отслеживать переданное и оставшееся количество спичек у каждого участника.

Результаты имитации

Прежде всего, я решил провести имитацию 11циклов игры, почти как это сделал Голдрат (10 циклов). Был получен следующий результат (см. рис. 4):

Количество спичек, поступивших на вход, - 35
Количество спичек, переданных Сергеем (последний в цепочке) – 25
Количество спичек у Ивана на конец игры - 1
Количество спичек у Петра на конец игры - 4
Количество спичек у Сергея на конец игры - 5


Рис.4 Визуализация экземпляров процессов при выполнении имитации в Business Studio.
      
Очевидно, что количество поступивших на вход спичек равно количеству спичек, переданных Сергеем, плюс количество спичек, оставшихся у всех участников к концу игры («закон сохранения»).

На рис. 5-1 показан график, показывающий количество спичек у каждого игрока. Хотя циклов игры было всего 11, на рис. 5 на горизонтальной оси показано 22 деления. Дело в том, что каждый участник сначала получает, а потом передает спички, т.е. выполняет шаг в 2 такта. Изменение количества спичек у каждого участника видно на графике.


Рис. 5-1. Количество спичек у игроков. 11 циклов игры.


Рис. 5-2. Количество спичек у Ивана. 11 циклов игры.

На рис. 5-2 видно, что количество спичек у Ивана к концу игры снижается.


Рис. 5-3 Количество спичек у Петра. 11 циклов игры.


Рис. 5-4. Количество спичек у Сергея. 11 циклов игры.

На рис. 5-3 и 5-4 видно, что количество спичек у Петра и Сергея к концу игры возрастает.

Итак, что же мы получили в результате имитации? Подтвердились ли утверждения Э. Голдрата? Действительно, мы запустили на вход 35 спичек, а на выходе получили всего 25 – «Проход сократился» (выход на 28,6% меньше, чем вход)… А график на рис. 5. показывает, что количество спичек у каждого участника действительно меняется волнами.

Но меня терзают смутные сомнения, что данный результат не подтверждает утверждение о несбалансированности системы и снижении «прохода». Попробуем выполнить имитацию большего количества циклов игры и посмотрим, что получится в этом случае.

Итак, запускаем 100 циклов игры и получаем следующий результат:

Количество спичек, поступивших на вход, - 343
Количество спичек, переданных Сергеем (последний в цепочке) – 307
Количество спичек у Ивана на конец игры - 13
Количество спичек у Петра на конец игры - 7
Количество спичек у Сергея на конец игры - 16

Таким образом, на выходе оказалось всего на 10,5% спичек меньше, чем на входе. Посмотрим, как будет выглядеть график изменения количества спичек у участников игры. Он показан на следующем рис. 6-1.


Рис. 6-1. Количество спичек у игроков. 100 циклов игры.


Рис. 6-2. Количество спичек у Ивана. 100 циклов игры.


Рис. 6-3. Количество спичек у Петра. 100 циклов игры.


Рис. 6-4. Количество спичек у Сергея. 100 циклов игры.

На графиках рисунков 6-2 – 6-4 действительно видно, что количество спичек у каждого игрока меняется волнами.
      
Интересно было посмотреть, что будет если увеличить количество циклов игры на порядок. При 1256 циклах игры получаем следующую картину:

Количество спичек, поступивших на вход, - 4468
Количество спичек, переданных Сергеем (последний в цепочке) – 4365
Количество спичек у Ивана на конец игры –78
Количество спичек у Петра на конец игры - 8
Количество спичек у Сергея на конец игры - 17

Таким образом, на выходе оказалось всего на 2,31% спичек меньше, чем на входе.

Выводы

Итак, я провел несколько экспериментов по имитационному моделированию игры Э. Голдрата на Business Studio 4.0. В результате можно сделать следующие выводы:

1. при большом количестве циклов игры (экземпляров процесса) число спичек на выходе приближается к числу спичек на входе;
2. количество спичек у игроков меняется волнами, причем у последнего игрока количество спичек возрастает к концу игры;

В целом, можно сделать вывод, что Э. Голдрат был не прав, говоря о несбалансированности производственной системы по итогам анализа результатов 10 циклов игры («35 на входе, 20 на выходе»). При достаточно большом количестве циклов, практически все поступившие на вход спички попадают на выход. Видимо, ошибка Голдрата связана с небольшим количеством циклов игры, которое сопоставимо с количеством участников (5 человек) и граней кубика (6).

Что же касается движения товарно-материальных ценностей по системе волнами, то тут Голдрат был, бесспорно, прав. Этот факт наглядно показывают графики 5 и 6.

Для тех читателей, которые захотят проверить расчеты самостоятельно, к данной статье я приложил файл xml с настроенной имитационной моделью для импорта в Business Studio.

В.В. Репин, к.т.н., Исполнительный директор и партнер ООО «BPM Консалтинг Групп», доцент кафедры Бизнес-информатики и систем управления производством МИСиС.

Сентябрь 2013 г.

Файл xml с результатами расчетов можно импортировать в стандартную базу Business Studio4.0.
После импорта не забудьте:
• обновить справочник субъектов;
• для каждого участника игры выбрать круглосуточный календарь работы;
• установить шаг имитации 1 секунда.

Прикрепленные файлы

Просматривать прикрепленные файлы могут только зарегистрированные пользователи. Вы можете зарегистрироваться здесь.

Комментарии

Оценки: /1
10.09.2013 13:59
  от автора
  Дмитрий Пинаев
Да, соглашусь с уточненными выводами, сделанные Владимиром.
В рамках данной модели, количество поступающих на вход системы спичек (1-6) соответствует максимальной возможной пропускной способности системы (6). А вот если бы поступало (1-7) спичек, то был бы стабильный рост операционных запасов, что, наверное, и хотел показать Голдрадт. В книге, насколько я помню, рассказывалось о горах операционных запасов вокруг рабочих центров. А просходили это потому что партии деталей в обработку запускались бездумно: больше чем надо и не те, что надо.
Оценки: /
10.09.2013 15:02
  от автора
  Репин
Ну это же легко проверить - провести имитацию, когда на вход подается 7 и более спичек...

Возможно, кто-то из посетителей этого портала проведет такой эксперимент
Оценки: /
10.09.2013 15:23
  от автора
  Дмитрий Пинаев
Более 7 не надо, достаточно 7
Оценки: 1/1
10.09.2013 16:15
  от автора
  Алексей Игнатюк
Интуитивно, при прочтении Цели-1 не вдавался в подробности этой имитации, т.к. знаю, что модель Голдрата - усеченная версия или частный случай Производственной системы Тойоты, Бережливого мышления.
Т.е. это в какой то степени плагиат, не самый удачный. Зря он сюда полез со своим самоваром... Поэтому, даже не обратил на это внимания.

Самое сильное и ценное в его теории - это 5 логических инструментов-деревьев, описанные, кстати, в книги ДЕТМЕРАhttp://metodika.org/node/55 - его ученика
А Репину Владимиру Владимировичу за проделанную работу - респект и громкие овации!!!
Оценки: 1/
10.09.2013 17:04
  от автора
  Репин
Спасибо, Александр!

Но не согласен в том, что ТОС вырос из Lean. Как я понял Голдрата, ТОС - это методика системного анализа узких мест в производственной деятельности и разрешение конфликтов для увеличения эффективности всей системы. Хотя общее есть, например выравнивание нагрузки в Lean - это устранение узкого места в ТОС...

Очевидно, что Lean на порядок сложнее ТОС. Но не всегда нужно внедрять Lean, чтобы получить быстрый результат.

Смотрел видео-лекции Голдрата. Там он использует диаграмму текущей реальности и проч. Видимо, у него просто не хватило времени/желания написать книгу об используемых инструментах...
Оценки: 2/
21.09.2013 21:46
  от автора
  gleybovich
Большое спасибо автору за предоставление материала модельного эксперимента и напоминание о замечательной книге Цель. Помню, когда 10 лет назад я её прочитал, она произвела на меня очень сильное впечатление и существенно изменила направление моих собственных интересов. Именно из уважения к автору книги я стараюсь, в меру моих скромных возможностей, прояснять неверные или ограниченные толкования Теории ограничений и известных мне работ по Теории ограничений. И, кстати, хочу отметить, что книга была написана более 20 лет назад. Теперь к статье. Далее следует исключительно IMHO:

1. При построении игры со спичками Алекс (Голдратт) изначально выбирает сбалансированную цепочку ресурсов (станков) с одинаковой вариабельностью. Они сбалансированы по производительности, в то время, как при анализе передвижения лыжников он имел дело с несбалансированной последовательностью, в которой ресурсы (лыжники) имели разную производительность (скорость). Его интересовало поведение именно сбалансированной последовательности при наличии вариабельности и взаимозависимости. Так что никакого вывода о несбалансированности он не делал в принципе. А что имеет в виду автор статьи под сбалансированностью - не определено.

2. Хочу обратить внимание на то, что в действительности так обеспокоило Алекса, когда он увидел выход после 10 циклов игры. Для читателя, далёкого от производства (всё-таки, это роман, хоть и бизнес-), это выпуск на 43% ниже запланированного. Но мы-то лучше разбираемся в вопросе, правда? В системе "застряло" 15 единиц, что соответствует, в среднем, 4.3 запускам, или 4.3 циклам (напомню, что по построению игры за один цикл каждый ресурс выполняет только один такт обработки количества деталей, равного числу на брошенной кости). То есть, каждая последующая партия выйдет из системы не за один, а за 4.3 цикла. Это важно для дальнейшего анализа результатов.
Кроме того, из-за малой забуференности системы на этом этапе игры столь сильно проявляется взаимовлияние, и так бстро вырос запас WIP, или I в нотации Голдратта. При дальнейшем росте буферов взаимовлияние ослабевает и этот рост снижается, что мы увидим из материалов статьи.
Что же это означает, что пугает Алекса? Система нестабильна (не путать этот термин с несбалансированностью), непредсказуема, что лишает менеджера возможности ею управлять.

3. Действительно, сравним рост количества WIP в системе с ростом числа циклов. 11 циклов - 10 единиц (28.6% от входа); 100 циклов - 36 единиц (10.5 %); 1256 циклов - 2.31 %
Посмотрим более пристально на эти проценты, которые показались успокаивающими (всего 2,31% от входа). Возьмём последний результат. После 1256 циклов в системе накопилось в виде буферов 103 единицы. Теперь внимание: Система выпускает при каждом цикле в среднем 3.5 единиц (поскольку выход в среднем приближается к входу) благодаря наличию буфера, превосходящего производительность цикла в 29 раз. Это означает, что партия из, в среднем, 3.5 единиц выйдет из системы через 29 циклов!!!
Конечно, если речь идёт о копеечном производстве и таких циклов за смену происходит тысячи, то можно ((может быть) потерпеть. В противном случае, такое производство существовать не может.

4. Посмотрим более подробно на время прохождения партии (или индивидуальной детали, неважно). После 11 циклов это время оказывается равным 2.9 цикла (10/3.5), после 100 циклов - 10.3 цикла (36/3,5), после 1256 циклов - 29,4 (103/3.5). На всякий случай поясню, что вошедшие детали не выйдут до тех пор, пока не пройдут все детали буферов (накопленные WIP).
Но нужно ещё принять во внимание, что буферы изменяются. Пока все ресурсы забуферены, суммарный буфер в среднем не меняется, срок выхода можно указать довольно точно (другое дело, устраивает ли он). Но как только истощается буфер входа - общий буфер может начать снижаться, а при истощении буфера выхода - увеличиваться. Как мы видели на графике для 100 циклов, это периодически (апериодически, происходит. Тогда даже те предсказательные возможности, которые были, пропадают. Интересно было бы посмотреть на графики для 1256 циклов.

5. И последнее. К построению диаграмм временных последовательностей нужно относиться аккуратнее. Возьмём диаграммы первых 11 циклов. Если они строятся для анализа, то нужно сразу разносить данные из разных генеральных совокупностей на разные графики, то есть, графики, соответствующие тактам получения и тактам передачи. Наложенный периодический процесс затемняет суть. Если оставить, например, состояния после передачи (кажды чётный такт), то можно увидеть, что нет ни роста, ни спада, а есть нереход к другой генеральной совокупности, из которой берутся данные: до появления буфера - один тип поведения со своим средним значением, после появления - другой тип. На приводимых графиках, после разделения входного графика и выходного графика каждого ресурса видно именно это.

Полагаю, что автор статьи, имея в запасе модель и больший объём данных может сделать дополнительно ряд выводов, например, посмотреть на паттерны такой модели, что было бы интересно.

Открыт для обсуждения в рамках наличия времени .

PS По поводу последнего комментария. Именно применение ТОС упорядочивает применение Lean, показывая где и когда нужно применять. Правда, при правильном понимании обеих. А что значит сложнее? Труднее для восприятия или для реализации?

PPS По поводу первого комментария. Голдратт показал именно то, что хотел. Врядли его интересовал случай дурака на входе, подающего количество, заведомо превышающее производительность даже одного ресурса.

С уважением,
Георгий Лейбович
Оценки: 1/
22.09.2013 14:27
  от автора
  Репин
Спасибо Георгию за подробные комментарии.

1. согласен с замечанием; не совсем точно сформулировал комментарии к выводам;

2. На мой взгляд, вывод о нестабильности системы (43% от плана на входе) нельзя делать на основе 10 циклов, как это сделал Голдрат.
Если у нас эти 10 циклов осуществляются за 1 час, то проблемы никакой нет..

3. все относительно... 29 это много или мало?

4. а зачем стоить разные графики?!
На моем графике как раз видно состояние количества спичек у каждого участника в динамике. Если учесть, что выполнение операции передачи тоже занимает время, то графики являются информативными.

"...Если оставить, например, состояния после передачи (кажды чётный такт), то можно увидеть, что нет ни роста, ни спада..."

- не увидел эту закономерность на графиках. На каком именно графике она возникает?

С уважением
Владимир Репин
Оценки: /
04.05.2016 20:30
  от автора
  NataliX
Выражаю благодарность Владимиру Владимировичу за толчок к более вдумчивому прочтению учебника "Цель" (я настаиваю - все три "Цели" являются учебниками, написанными в форме бизнес-романа сократовским языком) и после моделирования игры в MS Excel и при всем уважении вынуждена полностью поддержать возражения Георгия Лейбовича.
1. в книге победителем считался не тот, как сказано у автора в статье " кто сможет передать большее количество спичек за несколько циклов игры", а тот, кто проведет раунды наиболее эффективно, т.е. выполнит норму - 3,5 спички. Победитель освобождался от мытья посуды. Как оказалось, победа оказалась возможной только для первого игрока в цепочке, независимо от количества раундов.
2. действительно, Георгий прав, никакого вывода о сбалансированности цепочки игроков Голдратт не делал в принципе, в игре исследуется явление ковариации - воздействия одной случайной величины на другую в цепочке зависимых событий с учетом ограничения по времени "Привал закончился, нам пора выходить".
3. Приближение к 100% эффективности с увеличением количества циклов при моделировании автора достигается только кратным увеличением незавершенных запасов относительно пропускной способности, по выражению Лейбовича - "забуференности". Проще говоря, если гора запасов - возможны 100% приема-передачи. Если нет, то нет.
Если произвольно оценить каждую спичку в $10, то при приближении к 100% эффективности передач по цепочке в запасах оказываются замороженными чудовищные деньги. В модели автора чтобы только иметь возможность выпускать каких то в максимум 6 спичек общей стоимостью $60 за цикл, у автора в модели у трех игроков забуферилось и "заморозилось" в запасах 103 спички * $10= $ 1030 Это выше максимальной пропускной способности цепочки в 103/6= 17 раз, а средней пропускной способности, как справедливо отметил Георгий Лейбович - в 103/3,5= 29 раз. Вот автор спрашивает Георгия Лейбовича - все относительно, 29 циклов это много или мало? Для моделирования 1256 циклов с шагом в 1 секунду конечно, немного. Но ведь в книге то дети делали 1 ход за 24 секунды! Через 30 раундов в составе 5 человек прошел час, они так и не успели усреднить свои эффективности - у них закончилось время, пора была идти дальше. В торговле и финансах например, цикл называется "оборачиваемость в днях". Японцы в своих супермаркетах с помощью канбанов ухитрялись стабильно торговать с оборачиваемостью в 1 день, это лучшие существующие показатели, т.е. не в статистических играх, а в суровой реальности цикл в 1 день - это чудо оборачиваемости. На финансовых биржах оборачиваемость может быть 0,5 дня. А представьте себе 29 циклов в производстве с длиной цикла в 4 недели? 29 * 4 недели = 2 с лишним года, когда вернутся вложенные вначале деньги. Поэтому, как правильно заметил Лейбович, в реальности никакое производство с параметрами модели автора существовать не может. У него закончатся либо деньги, либо время. А представьте себе цепочку из 15 игроков, как производство с 15-ю переделами?
Автор своей моделью уводит читателей "Цели" от главного - от факта, что закон среднего из математической статистики в системах, ограниченных временем и ресурсами не работает, система разваливается, ей не хватит ресурсов, чтобы поддерживать среднее для всех участников цепочки. Голдратт в своих работах не раз повторял, что любая теория справедлива только в тех системах, для которых она была разработана. Теория ограничений действует в системах с одновременным присутствием вариабельности, взаимозависимости событий и ограничений во времени и ресурсах. Голдратт не спорит с теорией математической статистики, он ограничивает ее справедливость для систем с факторами времени и ресурсов. Посему замечание, что "Голдратт был не прав" безосновательно.
3. И еще к модели автора. В обсуждении было замечание, сколько спичек подавать на вход. После имитации в Excel c параметрами, заданными в книге определилось, что масштаб производства (7, 100 или 1000 спичек на вход) не имеет никакого значения - правила Голдратта работают для финансовых, производственных или торговых систем любого масштаба. Значение имеет, какова длина цепочки, каков размах колебаний и сколько доступно времени. В книге размах генерировал кубик. В прилагаемом файле Excel можно варьировать размах в большую и меньшую сторону, задавать количество игроков, раундов и ограничивать время игры.
На странице "Зависимости" - можно будет увидеть, цепочка только из 3 генерирующих отклонения игроков, значительно снижает степень их взаимовлияния и только поэтому автор при моделировании получил "успокаивающие" цифры.
Файл предложен в версии MS Excel 2010

Добавить комментарий

Комментировать материалы могут только зарегистрированные пользователи. Вы можете зарегистрироваться здесь.
©  2010-2014 В.В. Репин. Сайт основан 3 февраля 2001 г.

Все права защищены. Частичное или полное копирование информации данного ресурса возможно только с разрешения владельца.

Регистрация
О Портале
Правила
Контакты
Новости
Библиотека
Энциклопедия
Литература и сайты
Группы
Мои страницы
Тесты
Форум
Доска объявлений