Popis logistického konceptu pro řízení výroby na základě teorie úzkých míst (TOC - Theory of Constraints) se v poslední době stal bestsellerem odborných časopisů zaměřených na řízení výroby. Metoda drum-buffer-rope se stala notoricky známou a řada českých výrobních firem ji používá v každodenním životě. V našem článku se zaměříme na poněkud konkrétnější popis toho, jak je možné metodu DBR implementovat a jaká jsou s tím spojená rizika. V dnešním prvním díle se zaměříme na fázi DRUM metody DBR a v příštím čísle budou hlavním tématem zbývající dvě fáze - tedy BUFFER a ROPE.


Metodu Drum-Buffer-Rope lze stručně shrnout následovně:

. vytvoř hlavní plán výroby pro kritické místo výroby (drum - buben)
. ochraň propustnost výroby před nevyhnutelnými problémy umístěním časových zásobníků práce před relativně malé množství pracovišť ve výrobě (buffer - zásobník)
. odvoď práci všech nekritických pracovišť od kritického pracoviště (rope - lano)

V tomto článku se budeme zabývat první fází implementace metody DBR do výrobní firmy - fází DRUM. V příštím čísle IT System pak ukážeme zbývající dvě fáze implementace - fáze BUFFER a ROPE.

DRUM - BUBEN
Drum lze definovat jako detailní hlavní plán továrny, který určuje rytmus celé výroby. Musí být v souladu se zákaznickými požadavky na straně jedné a s fyzickými omezeními továrny na straně druhé. To vyžaduje, aby tento plán bral v úvahu kritická místa výroby (kritické výrobní zdroje). Je proto logické, že při odvozování rytmu práce výroby (sestavování hlavního plánu) je bezpodmínečně nutné identifikovat a vzít v úvahu kritické výrobní zdroje. V opačném případě nastanou situace, kdy plánované zatížení kritických pracovišť přesáhne jejich fyzickou kapacitu, a tím bude ohrožen plánovaný tok materiálu dílnou. To potom může způsobit, že skutečný tok výroby se bude opožďovat za plánovaným a dojde ke zpoždění zákaznických objednávek (snížení dodavatelské spolehlivosti).
 
Prvním krokem pro identifikaci kritického výrobního zdroje je při implementaci DBR sestavení detailního hlavního plánu těchto kritických zdrojů. Existují tři základní faktory, které je třeba při tvorbě plánu vzít v úvahu. Různé kombinace těchto tří faktorů budou určovat výkonnost továrny. Jsou jimi:

. určení priorit výroby
. procesní velikosti dávek
. přepravní velikosti dávek

Priority
Pokud kritické pracoviště nevyžaduje seřizování, jsou priority práce na něm v zásadě funkcí termínů dokončení jednotlivých zakázek, jak je požaduje zákazník, a času, který zbývá k dokončení zakázky poté, co rozpracovaná zakázka opustí kritické pracoviště. Kritické pracoviště musí pracovat v prioritách a v takových velikostech procesních dávek, které jsou dány zakázkami. Protože velikost procesní dávky je rovna velikosti zákaznické objednávky, jedinou otázkou je velikost přepravní dávky, tj. množství kusů, které by mělo být transportováno najednou. Menší přepravní dávky resultují v rychlejší tok výroby a nižší zásoby, ale mohou způsobit neúměrnou manipulaci s rozpracovanou výrobou. Větší přepravní dávky vyžadují méně přesunů rozpracované výroby, ale jsou příčinou vyšších zásob a delších průběžných dob výroby.

Procesní dávky
Vyžaduje-li kritické pracoviště seřizování mezi dvěma procesními dávkami, je situace složitější. Hlavním problém je určit, kdy přestat pracovat na jednom produktu a seřídit na jiný produkt. Jinými slovy, jaká je optimální velikost procesní dávky. Toto je navíc komplikováno faktem, že optimální procesní velikost dávky může být různá pro různé produkty a navíc se může v čase měnit.

Pokud je procesní dávka nastavena tak, že je rovna velikosti zákaznické objednávky, nemusí být výsledek vždy uspokojivý. Přesné dodržení sekvence práce na kritickém pracovišti (tak, jak to odpovídá požadovaným termínům od zákazníků) může způsobit nadměrný počet seřizování. Výsledkem je u prvních zakázek zpoždění, které progresivně roste a u pozdějších zakázek může narůst do nepřijatelných rozměrů.
 
Větší procesní dávky způsobují kratší nutnou dobu na seřizování celkem, což umožňuje větší propustnost (průtok) daného pracoviště. Ani tento přístup ovšem není ideální. Velké procesní dávky nutí slučovat zákaznické objednávky do jediné větší fiktivní výrobní zakázky. Nevyhnutelným důsledkem je, že některé ze zákaznických objednávek jsou vyrobené předčasně a jiné pozdě. Dalším negativním důsledkem je fakt, že rozpracované díly tráví delší dobu ve frontě před pracovišti, což prodlužuje průběžnou dobu výroby.
 
Výpočet optimální velikosti procesní dávky
Zde je jedna z možných metod pro stanovení optimální velikosti procesní dávky: Jakmile je identifikován kritický výrobní zdroj, provést tolik seřizování, kolik je možné, aniž je překročena dostupná kapacita zdroje. Známe dostupnou kapacitu a jednotkové časy práce. Čas, který je dostupný pro seřizování, je výsledkem rozdílu dostupné kapacity zdroje a součtu všech kusových časů vyplývajících z aktuální poptávky na dané období. Počet seřizování je potom roven podílu dostupného času pro seřizování a doby seřizování. Ukažme tento příklad konkrétně.

Kritické pracoviště R vyrábí produkty A a B. Denní poptávka po každém z nich je 100 ks, kusový čas je 2 minuty a doba seřizování 80 minut. Pracoviště je k dispozici 8 hodin denně, tedy 480 minut. Pro stanovení optimální procesní dávky nejprve spočítáme čas nutný pro zpracování denní poptávky produktů A a B. Celková denní poptávka je 200 ks po dvou minutách, tedy 400 minut práce denně. Z disponibilní kapacity pracoviště zbývá 80 minut, které lze využít na seřizování. Proto lze v našem případě provést pouze jedno seřizování denně. Z toho vyplývá, že optimální procesní dávka je pro oba dva produkty rovna dvoudenní poptávce, tedy 200 ks.
 
Přepravní dávky
Zbývajícím komplikujícím faktorem je velikost přepravní dávky. Menší přepravní dávky znamenají plynulejší tok materiálu, nižší úroveň zásob a kratší průběžné doby výroby. Ale menší přepravní dávky také znamenají, že je nutné s materiálem více manipulovat mezi pracovišti. Při stanovení optimální velikosti jde o nalezení kompromisu mezi rychlejším tokem materiálu výrobou a náklady na častější transport rozpracované výroby. Nesmí se přitom zapomenout, že přínos rychlejšího toku materiálu není pouze v nižší úrovni zásob. Rychlejší tok materiálu má rovněž vliv na zkrácení průběžných dob výroby a zlepšenou kvalitu (kratší doba mezi vznikem zmetku a jeho objevením). To přináší nové příležitosti při snaze firmy o hledání konkurenční výhody.

Vztah priorita - procesní dávky - přepravní dávka
Priority práce na pracovištích, ani velikosti procesních a přepravních dávek nelze kalkulovat nezávisle na sobě. Především velikost optimální procesní dávky a priority práce na pracovištích jsou v úzkém vztahu. Změna ve velikosti procesní dávky způsobuje změnu ve výrobních prioritách, protože zvětšení procesní dávky je důsledkem slučování budoucích zákaznických objednávek se současnými.

Další komplikující faktory
Určení výrobních priorit je komplikováno různými faktory, z nichž nejjednodušší je existence seřizování, o kterém jsme hovořili. Některé z těchto komplikujících faktorů jsou například:

. složitá seřizování - například závislá seřizování, kde doba seřizování je různá a závisí na tom, z jakého typu výrobku na jaký typ výrobku se stroj seřizuje
. velmi odlišné poměry mezi dobou práce na kritickém pracovišti a celkovou průběžnou dobou výroby u různých výrobků
. díly, které jsou v průběhu výroby opakovaně zpracovávány na stejném kritickém pracovišti
. různé díly, které se zpracovávají na stejném kritickém pracovišti a jsou nutné pro montáž jediného finálního produktu

Důležitý je rytmus plánu na kritickém zdroji R2 i celého hlavního plánu. Rytmus je důležitý pro efektivní funkci bubnu (drum). Hlavní plán je bubnem, který udává rytmus celé výrobě. Technologické podmínky práce na kritickém zdroji pak určují, jak má být buben strukturován, aby vyhověl zákaznickým požadavkům a současně kapacitním omezením samotné výroby.

Analýza hlavního plánu
Jakým způsobem bychom měli analyzovat kvalitu hlavního plánu výroby? Mějme na paměti, že hlavní plán by měl být analyzován nikoliv z pohledu partikulárního výrobního zdroje, ale z pohledu výroby jako celku. Není-li plán schopen uspokojit zákaznickou poptávku nebo generuje-li příliš vysoké zásoby, je třeba analyzovat tok materiálu a identifikovat a odstranit problém. Je sekvence výroby nevhodná? Je naplánováno příliš mnoho seřizování? Je naplánováno příliš málo seřizování? Jsou přepravní dávky příliš malé nebo příliš velké? Stejně jako doktor ordinuje dávkování léku pacientovi podle toho, jak pacient na léčbu reaguje, musí být hlavní plán výroby (založený na sekvenci práce, procesních a přepravních dávkách) regulován podle toho, jak se celá výroba chová. Například pozorujeme-li, že některé zákaznické objednávky jsou dokončeny pozdě a jiné příliš brzy, znamená to obvykle, že procesní dávky jsou příliš velké, a je třeba je zmenšit. Přestože většina výrob reaguje na stejné podněty stejně, je zřejmé, že v reálném výrobním prostředí může být reakce výroby na podnět v plánu rozdílná. Výrobní ředitelé by proto měli mít hluboké znalosti očekávaného chování výroby, které vznikne jako reakce na změnu v sekvencování výroby nebo změnu ve velikosti výrobních dávek.

Snaha vytvořit hlavní plán výroby je ve skutečnosti snahou o maximalizaci výkonnosti výroby v rámci daných omezení systému. Jinými slovy je to snaha o nalezení vazby mezi realitou kritického výrobního zdroje (jeho kapacitou) a zákaznickou poptávkou a snaha o nejlepší možný plán pro danou sadu okrajových podmínek. Nelze-li vyhovět tržní poptávce plánováním kritického výrobního zdroje, je třeba pracovat s externí poptávkou nebo s interní kapacitou kritického zdroje.

Závěr
V okamžiku, kdy máme k dispozici hlavní plán výroby, je možné aplikovat zbývající kroky metodiky Drum-Buffer-Rope, tedy nastavit velikosti ochranných zásobníků práce a odvodit termíny pro uvolňování materiálu do výroby.

O tom, kde mají zásobníky práce být a jak mají být velké a o tom, jak se kalkulují termíny pro uvolňování materiálu do výroby, bude druhý díl v příštím čísle IT Systemu.

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