Následující článek představuje druhou etapu implementace metody Drum-Buffer-Rope ve výrobě. V minulém vydání IT System byla popsána funkce fáze Drum ve výrobě a způsob, jak je kalkulován hlavní plán výroby pro kritické výrobní zdroje. Dnešní pokračování je věnováno funkci etapy Buffer. Přesněji typu, velikosti a umístění časových a kusových zásobníků práce - bufferů. V příštím, posledním pokračování se budeme věnovat fázi Rope.



Definice časových a kusových zásobníků (bufferů)
Je důležité dobře rozumět rozdílům mezi časovým a kusovým zásobníkem práce. Velká část zásob rozpracované výroby na dílně je důsledkem nerozlišování "zásob" a zásobníků. Problém se dále zhoršuje, nerozlišuje-li firma mezi časovým a kusovým zásobníkem. Následující definice ukazují základní rozdíly mezi těmito dvěma typy zásobníků:
časový zásobník
reprezentuje přídavnou průběžnou dobu výroby, která umožňuje, aby materiál dosáhl plánovaného bodu výroby o plánovaný časový úsek dříve. Pokud jsou vhodně umístěny, zajišťují ochranu průtoku výroby před neplánovanými problémy, které se vyskytují v každé výroby.

kusový zásobník
zásoby hotových výrobků, rozpracované výroby nebo nakupovaného materiálu, které umožňují splnění zákaznických objednávek i v případě, že je dodací lhůta kratší než průběžná doba výroby. Zajišťuje zlepšení reakce výroby na specifické tržní podmínky.

Před detailnějším popisem obou typů zásobníků je třeba zdůraznit jednu skutečnost. Časové ani kusové zásobníky neznamenají zvýšení zásob systému ani prodloužení průběžné doby výroby. Ve většině firem znamenají přesunutí zásob do strategických míst výroby. Současně jejich implementace znamená eliminaci všech ostatních plánovaných zásob a nadbytečných průběžných dob. Jinými slovy, implementace kusových a časových zásobníků znamená ve většině firem snížení zásob a zkrácení průběžných dob výroby.

Kusové zásobníky
Kusové zásobníky umožňují výrobě uspokojovat zákaznické požadavky v kratší době než je průběžná doba výroby a to i v situaci, kdy tržní poptávka silně kolísá. Jsou potřeba v okamžiku, kdy fluktuace poptávky nebo dodávek od dodavatelů je nestabilní nebo nepredikovatelná.

1. hotové výrobky
nejběžnější příklad kusového zásobníku. Je potřeba v okamžiku, kdy firma dodává na trh "ze skladu". Příkladem jsou maloobchodní řetězce nebo výrobní firmy s existujícími sklady hotových výrobků. Tento typ zásobníku je potřeba, je-li nutné nebo vysoce žádoucí uspokojovat zákaznickou poptávku okamžitě nebo v blízké budoucnosti. Může být nutný rovněž v okamžiku, kdy průběžné doby výroby jsou delší než tolerance zákazníka.
 
2. rozpracovaná výroba
vhodný v případě nestabilních výrobních procesů a v situaci, kdy při nízké výtěžnosti procesu není k dispozici dostatečná doba pro započetí nové výrobní dávky (je-li v této situaci k dispozici dostatečná doba pro započetí nové dávky, je vhodnější časový zásobník namísto kusového). Je nutný rovněž v okamžiku, kdy průběžná doba výroby je delší než požadovaná dodací lhůta.

3. nakupovaný materiál
vhodný v okamžiku, kdy dodavatelská spolehlivost dodavatelů je konzistentně nízká, dodací lhůty jsou dlouhé, resp. kvalita dodávek kolísá.

Všeobecně řečeno, kusové zásobníky by měly být použity pouze na díly, které jsou standardizované a na které existuje vysoká poptávka. Toto platí zvláště pro zásobníky hotových výrobků.

Z výše uvedeného je zřejmé, že kusové zásobníky jsou závislé na poměru mezi průběžnými dobami výroby a tolerancí zákazníka. Čím kratší průběžná doba výroby, tím rychleji výroba reaguje na požadavky trhu a tím slabší je potřeba kusových zásobníků.

Kusové zásobníky, jakkoli jsou nutné, jsou pořád zásoby. Management by měl neustále hledat možnosti snižování nebo eliminace jakýchkoliv zásob. Otázka zní: "Proč udržujeme tyto zásoby"? "Čemu tyto zásoby slouží?" Zároveň musí management identifikovat příčiny, které způsobují nutnost udržovat kusové zásobníky. V případě, že tyto příčiny lze odstranit, musí být jako druhý krok kusové zásobníky sníženy nebo odstraněny.
 
Kusové zásobníky vs. časové zásobníky
Aby se firma vyvarovala situací, kdy udržuje nadbytečné nebo nepotřebné zásoby, je nutné velikost a umístění kusových zásobníků neustále revidovat v souladu s vývojem poptávky. Je nutné je umisťovat velmi uváženě, protože jejich správné řízení je složité, nejsou tak flexibilní jako časové zásobníky a protože na rozdíl od časových zásobníků nereagují na výkyvy trhu automaticky. Ve většině případů jsou časové zásobníky dostačující a vhodnější řešení pro ochranu průtoku.

Koncept kusových zásobníků je velmi podobný principu pojistných zásob. Přesto platí, že paralela není vždy stoprocentní. Značná část pojistných zásob v klasickém pohledu nemusí být a neměla by být kusovým zásobníkem a v pohledu TOC je nahrazena časovým zásobníkem nebo zcela eliminována.
 
Časové zásobníky
Časový zásobník slouží k ochraně strategicky důležitých míst ve výrobě před neočekávanými fluktuacemi v oblasti výroby, která strategickému místu předchází. Pokud časový zásobník nastavíme jako nulový, pak neumožňujeme žádnou ochrannou průběžnou dobu výroby. Časový zásobník vlastně znamená dřívější dostupnost materiálu nebo rozpracovanosti před plánovanou prací na daném pracovišti.
 

Den Výrobní příkaz Díl Množství Práce na CCR (hod) Pondělí 101 C 100 3   102 A 40 2   104 E 30 1   106 G 20 2 Úterý 107 A 60 3   108 C 100 3   110 B 50 2 Středa 111 F 25 1   112 G 30 3   113 D 10 2   115 E 60 2 Čtvrtek 116 B 75 3   117 A 20 1   120 F 50 2   121 G 10 1   122 E 30 1 Pátek 124 B 25 1   125 H 90 3   127 A 20 1   128 D 15 3

Počáteční bod časového zásobníku představuje plán pracoviště, které je tímto časovým zásobníkem chráněno. Pro ilustraci mějme plán kritického pracoviště (CCR - Critical Constraint Resource) - viz.
 

Den Výrobní příkaz Díl Množství Práce na CCR (hod) Pondělí 101 C 100 3   102 A 40 2   104 E 30 1   106 G 20 2 Úterý 107 A 60 3   108 C 100 3   110 B 50 2 Středa 111 F 25 1   112 G 30 3   113 D 10 2   115 E 60 2 Čtvrtek 116 B 75 3   117 A 20 1   120 F 50 2   121 G 10 1   122 E 30 1 Pátek 124 B 25 1   125 H 90 3   127 A 20 1   128 D 15 3

Je-li velikost časového zásobníku jeden den, plánujeme příchod materiálu na CCR jeden den před plánovaným zpracováním. To znamená, že všechny výrobní příkazy, které jsou plánovány pro zpracování na CCR v pondělí, musí být před tímto pracovištěm nejpozději v pondělí ráno. Je-li časový zásobník 4 dni, musí být v pondělí ráno na pracovišti CCR všechny výrobní příkazy, které se na něm budou zpracovávat od pondělka do čtvrtka.

Pro ilustraci použijeme
 

Den Výrobní příkaz Díl Množství Práce na CCR (hod) Pondělí 101 C 100 3   102 A 40 2   104 E 30 1   106 G 20 2 Úterý 107 A 60 3   108 C 100 3   110 B 50 2 Středa 111 F 25 1   112 G 30 3   113 D 10 2   115 E 60 2 Čtvrtek 116 B 75 3   117 A 20 1   120 F 50 2   121 G 10 1   122 E 30 1 Pátek 124 B 25 1   125 H 90 3   127 A 20 1   128 D 15 3

Obr. 1 a časový zásobník 4 dni. Obr. 2 ukazuje plán práce pro následující 4 dni, jak vypadá v pondělí ráno. Vodorovná osa reprezentuje plánované dny práce pro CCR. Svislá osa ukazuje, jak jsou výrobní příkazy zpracovávány na CCR v průběhu jednotlivých dnů. Například příkaz 101 je naplánován na pondělí na tři hodiny, příkaz 102 následující 2 hodiny atd. Protože časový zásobník je 4 dni, Obr. 2 ukazuje plánovanou strukturu časového zásobníku v pondělí ráno. Všechny uvedené výrobní příkazy by měly být před CCR a měly by tam přicházet z předchozích pracovišť přibližně v tomto pořadí.

Blokový diagram na Obr. 2 vizualizuje plán na CCR po dobu časového zásobníku a usnadňuje vyhodnocování plánu oproti skutečnosti.
 

Výr. příkaz, čas 8 106 110 115 122 7 121 6 104   108 113 120 5 102 4   112 117 3   101   107   116 2 1 111   Pondělí Úterý Středa Čtvrtek

Obr. 2: Plánovaný 4-denní časový zásobník na CCR v pondělí ráno

V důsledku neplánovaných, ale pravidelných výkyvů ve výrobě nebude skutečný zásobník totožný s plánovaným, protože některé výrobní příkazy budou do zásobníku dotékat později. Má-li se výrobní příkaz vyskytovat v zásobníku, ale není tam v důsledku neplánovaného zpoždění, nazýváme to "dírou" nebo penetrací zásobníku. Na Obr. 3 má časový zásobník sedm "děr" - příkazy 110, 113, 115, 116, 120, 121 a 122, které se dosud nenacházejí v zásobníku.

 

Výr. příkaz, čas 8 106 110 115 122 7 121 6 104   108 113 120 5 102 4   112 117 3   101   107   116 2 1 111   Pondělí Úterý Středa Čtvrtek

Obr. 3: "Díry" v plánovaném 4-denním časovém zásobníku v pondělí ráno

Analýza časového zásobníku
Pro rozumnou analýzu naplněnosti časového zásobníku je vhodné nastavit tzv. profil časového zásobníku. Tento profil ukazuje, jaké procento výrobních příkazů je v daném okamžiku přítomno v zásobníku.
 
Například na Obr. 3 jsou v zásobníku přítomny všechny výrobní příkazy pro pondělní práci kritického zdroje - tedy 100 %. Pro úterní práci schází příkaz 110 na 2 hodiny práce. Tato "díra" v zásobníku způsobuje, že naplněnost zásobníku pro úterý činí pouze 75 %. Obdobně naplněnost pro středu a čtvrtek je 50, resp. 12,5 %.
 
Do jaké míry by měl být zásobník průměrně naplněn? Co znamená, když je zásobník neustále naplněn na 100 %, to jest jsou-li všechny výrobní příkazy v zásobníku tak, jak byly plánovány? Neexistují tedy žádné odchylky od plánovaného toku materiálu a časový zásobník není zapotřebí a měl by být eliminován. Eliminace nadbytečných zásobníků zkracuje průběžné doby výroby a snižuje výši rozpracovanosti. Proto není žádoucí, aby naplněnost zásobníku byla vždy 100 %.
 
Na druhou stranu zásobník musí být schopen plnit hlavní příčinu své existence ochránce firemního průtoku. Proto by měl být k dispozici materiál, resp. výrobní příkazy v první fázi času téměř vždy ve 100% výši. Vždy 100% naplněnost je ideální z pohledu plánu, ale náklady na její dosažení jsou zbytečně vysoké. 95% úroveň je přijatelná z pohledu výše nákladů i spolehlivosti plánu.

Naopak většina výrobních příkazů plánovaných pro poslední etapu zásobníku by v něm měla chybět. Prostřední část zásobníku by měla být mezi těmito dvěma extrémy.

 

% plánované práce přítomných v zásobníku 100           75   50   25   0       Pondělí Úterý Středa Čtvrtek

Obr. 4 je ideální a byl by i za předpokladu, že by naplněnost v prvním období klesla na 95 %.

 

% plánované práce přítomných v zásobníku 100           75   50   25   0       Pondělí Úterý Středa Čtvrtek

Obr. 4: Ideální profil obsahu časového zásobníku

Příklady nadměrných a nedostatečných časových zásobníků
Obr. 5 ukazuje zbytečně naplněný zásobník. Jeho naplněnost signalizuje, že původně předpokládaná narušení toku materiálu ve výrobě nejsou tak vážná. Firemní průtok je tak zbytečně silně chráněn, což prodlužuje průběžné doby a zvyšuje náklady na udržování zásob. Zásobník je nutné redukovat tak, aby pouze jeho první polovina byla naplněna zcela nebo téměř. Zásobník je tedy třeba redukovat na jednu polovinu a jeho naplněnost poté ukazuje Obr. 6.
 

% plánované práce přítomných v zásobníku 100           75   50   25   0     1 2 3 4   Den

Obr. 5: Profil nadměrného časového zásobníku

 

% plánované práce přítomných v zásobníku 100       75   50   25   0     1 2   Den

Obr. 6:Profil nadměrného časového zásobníku po redukci na 2 dni

Obr. 7 ukazuje nedostatečný časový zásobník, který je penetrován víc než je žádoucí a ohrožuje tak průtok rozpracovanosti kritickým výrobním zdrojem. Zvětšení zásobníku na 5 dní má za výsledek zlepšení profilu - viz. Obr. 8.
 

% plánované práce přítomných v zásobníku 100             75   50   25   0       1 2 3 4 5   Den

Obr. 7: Profil nedostatečného časového zásobníku

 

% plánované práce přítomných v zásobníku 100             75     50   25     0       1 2 3 4 5   Den

Obr. 8: Profil nedostatečného časového zásobníku po zvětšení na 5 dní

Velikost časových zásobníků
Další klíčovou otázkou je, jak má být zvolena startovací velikost časových zásobníků. Protože hlavním důvodem existence časových zásobníků je chránit výrobu před neočekávanými narušeními, je zřejmé, že velikost zásobníků závisí na míře fluktuace procesu od standardu. Teoreticky vzato lze velikost zásobníku matematicky spočítat na základě detailní znalosti typu fluktuace a její směrodatné odchylky v dané oblasti výroby. V praxi je toto ovšem prakticky nepoužitelné.

Proto se používá jednoduché empirické pravidlo pro určení startovací velikosti zásobníku, jenž je stanoven na úrovni jedné poloviny aktuálně dosahované průběžné doby výroby. Má to dvě základní výhody:

. poskytuje dostatečnou rezervu pro uspokojivé plnění zákaznických termínů
. obvykle podstatným způsobem zkracuje dosahované průběžné doby

Pro ilustraci uvažujme aktuální průběžnou dobu ve výši čtyř týdnů (160 hodin). Je téměř pravidlem, že součet jednicových dob práce je nižší než 10 % celkové průběžné doby. Proto předpokládejme, že součet časů práce a seřizování na daný produkt činí 15 hodin. Celkový čas pro zásobníky obsahuje čas pro zásobník před kritickým zdrojem (CCR buffer) a před zákazníka (shipping buffer). Startovací velikost zásobníku je dva týdny (80 hodin) a je rozdělen do dvou různých míst výroby (před kritický zdroj a před sklad hotových výrobků). To by mělo poskytnou dostatek času pro pokrytí neočekávaných disrupcí v toku materiálu. Nová průběžná doba výroby činí 95 hodin.

Nemusí být zřejmé, že vložení časového zásobníku ve výši 50 % původní průběžné doby výroby způsobí tak razantní zkrácení průběžné doby výroby. Hlavním důvodem je, že drtivá většina průběžné doby výroby je vyplýtvána na čekání výrobku ve frontách před pracovištěmi. V metodě DBR je jediná plánovaná fronta práce - a to v časovém zásobníku před kritickým zdrojem.

Zásobníky - způsoby použití
Až dosud jsme hovořili o typu, umístění a velikosti časového zásobníku. Skutečná hodnota zásobníků spočívá v tom, že nabízejí řadu velice užitečných funkcí pro reálnou dílnu. Zásobníky:

1. stabilizují každodenní realizaci plánu na dílně
2. snižují nutnost "urgentního" řízení
3. dávají návod pro stanovení priorit výrobních dávek na dílně

Stabilizace
Neočekávaná narušení jsou nevyhnutelné v každé reálné továrně. Penetrace zásobníků ("díry") jsou tedy nevyhnutelnou realitou. Pokud je profil penetrace podobný jako bylo ukázáno na Obr. 2, pak plán pro kritický výrobní zdroj nebude v pondělí ohrožen. Proto není nutné žádné "urgentní" řízení - "urychlování" výrobních příkazů. V praxi to znamená, že většinu běžných narušení plánu lze ignorovat.

Časové zásobníky umožňují ignorovat běžná vnitřní narušení, zatímco kusové zásobníky umožňují ignorovat výkyvy v poptávce. Schopnost minimalizovat manažerské úsilí při urychlování zakázek představuje jednu z hlavních předností teorie zásobníků.
 
Zásobníky a urgentní řízení
Se správně nastavenými zásobníky lze ignorovat většinu narušení reality oproti plánu. Přesto, chybí-li výrobní příkaz na brzkou budoucnost (jako v našem příkladě 102), může být nutné provést akce pro urychlení výroby příkazu 102 směrem ke kritickému pracovišti. Proto je užitečné rozdělit zásobník do tří zón - urgentní zóna, pozorovací zóna a bezpečná zóna. Obr. 9 je ukazuje v našem příkladě. Relativní velikosti zón se mohou lišit podle umístění zásobníku i v čase. Urgentní zóna reprezentuje oblast, která nejvíce ohrožuje práci kritického pracoviště. Penetrace urgentní zóny znamená okamžitou manažerskou intervenci ve prospěch chybějícího výrobního příkazu. Zdůrazněme, že v DBR se stále jedná o akce pro ochránění budoucnosti, není tedy ještě pozdě.

 

Výr. příkaz, čas 8 106 110 115 122 7 121 6 104   108 113 120 5 102 4   112 117 3   101   107   116 2 1 111   Pondělí Úterý Středa Čtvrtek

Obr. 9: Různé zóny časového zásobníku

Pozorovací zóna zásobníku
Pozorovací zóna zásobníku je oblastí, kde určitá penetrace je normální a neškodlivá. Znamená, že některé výrobní příkazy byly významně ovlivněny narušeními v dosavadním průběhu výroby.
 
Identifikace neustále penetrujících výrobních příkazů může pomoci identifikovat příčiny zpoždění.

Identifikace příčin umožňuje následně zmenšit velikost zásobníku a dále redukovat průběžné doby výroby výši rozpracovanosti.

Bezpečná zóna zásobníku
Bezpečná zóna reprezentuje nejvzdálenější budoucnost v rámci zásobníku. Předpokládá se, že v dané oblasti zásobníku bude velké množství penetrací. Přesto tyto penetrace (díry) nepředstavují problémy s vysokou prioritou. Dokud se penetrace neprohloubí do žluté nebo červené zóny, není nutné přijímat žádné akce.

Poznámka: Autor pracuje jako konzultant TOC/APS společnosti APStec.