Vì sao một thời gian chu kỳ trung bình sụp đổ khi các công việc dùng chung máy

Kế hoạch bạn không thể giải thích cho sàn xưởng

Kế hoạch của bạn giữ một con số cho mỗi thao tác: một thời gian chu kỳ trong một cột của bảng tính, một phút tiêu chuẩn trong ERP, một tốc độ dây chuyền tính bằng đơn vị trên giờ. Dù là thời gian cho một đơn vị hay nghịch đảo của nó, một tốc độ, thì đó cũng chỉ là một con số đại diện cho thao tác. Mọi công việc ở thao tác đó lấy thời gian của mình từ con số này. Trên sàn xưởng, con số ngừng giữ được. Công việc chạy lâu hơn kế hoạch ghi, hoặc nó chờ đợi ở nơi kế hoạch không hiển thị gì, và kết luận tự nhiên là dữ liệu xấu hoặc xui xẻo. Thường thì chẳng phải nguyên nhân nào trong hai. Vấn đề nằm ở chính sự trừu tượng hóa: một con số không thể mang thông tin máy nào chạy công việc nào, khi nào, hay việc tranh chấp cụm máy dùng chung được giải quyết ra sao. Một khi công đoạn có những máy chạy ở tốc độ khác nhau, chuyển đổi khác nhau, hay theo những lịch làm việc khác nhau, con số trung bình đơn lẻ ngừng đại diện cho công đoạn.

Một công đoạn với hai máy

Hãy lấy một công đoạn giả định nhỏ với hai máy. Máy A chạy ở 100 đơn vị/giờ, máy B ở 60 đơn vị/giờ. Người lập kế hoạch nhập một giá trị trung bình 80 đơn vị/giờ cho mỗi máy, vì kế hoạch chỉ giữ một con số cho mỗi thao tác. Một công việc 10.000 đơn vị cần đi qua công đoạn này. Bảng 1 chứa toàn bộ ví dụ. Mọi con số trong đó đều được tạo ra cho bài minh họa này; không con số nào được đo lường.

Bảng 1. Công đoạn hai máy giả định (chỉ để minh họa)

62,5 giờ trong kế hoạch trung bình là 10.000 chia cho 160: kế hoạch tính thời gian của công việc dựa trên toàn bộ công đoạn như một cụm năng lực 160 đơn vị/giờ, chia công việc ra cho cả hai máy. Nó không tính công việc theo một máy ở mức trung bình 80 đơn vị/giờ mỗi máy, vốn sẽ là 125 giờ; không máy nào trong ví dụ này chạy ở 80 đơn vị/giờ. Công việc mất 100 giờ trên riêng máy A và 167 giờ trên máy B (10.000 chia cho 60, làm tròn đến giờ nguyên). Thời gian chuyển đổi 90 phút trên B được liệt kê riêng để hiệu ứng chuyển đổi có dòng của riêng nó.

Hiệu ứng 1: công việc thực sự rơi vào máy nào

Trên một công đoạn có các máy chạy ở tốc độ khác nhau, cùng một công việc có thời lượng khác nhau trên mỗi máy. Việc lấy trung bình gộp cả hai máy vào một con số, và con số đó khớp với máy nào cũng không. Chính thời gian của kế hoạch cho thấy khoảng cách: nó cho công việc 10.000 đơn vị 62,5 giờ vì nó đọc công việc theo năng lực gộp 160 đơn vị/giờ của công đoạn. Kế hoạch sản xuất thay vào đó phải đặt công việc lên một máy ở đúng tốc độ thực của máy: 100 giờ trên A, 167 giờ trên B. Phần vượt quá không phải lỗi dữ liệu; đó là khoảng cách giữa một giá trị trung bình gộp và chiếc máy mà kế hoạch sản xuất sẽ thực sự dùng. Kế hoạch thậm chí không nói được đó là máy nào. Phân công máy, quyết định mà một kế hoạch sản xuất tồn tại để đưa ra, đã bị xóa sạch khi hai tốc độ trở thành một con số.

Hiệu ứng 2: khi nào mỗi máy rảnh (tranh chấp)

Hai công việc cùng cần máy A tại cùng một thời điểm sẽ tranh chấp máy đó: công việc này bắt đầu khi công việc kia kết thúc, với một lần chuyển đổi có thể xen giữa. Trong kế hoạch trung bình, công đoạn là một cụm 160 đơn vị/giờ duy nhất, nên cả hai công việc có vẻ tiến triển song song. Trên sàn xưởng, máy A xử lý mỗi lúc một công việc, nên công việc thứ hai phải xếp hàng chờ. Một công đoạn hạ nguồn sau đó được tính thời gian từ một mốc bắt đầu mà cụm máy không thể đáp ứng, vì kế hoạch không hiển thị sự chờ đợi ở nơi sự chờ đợi sẽ xảy ra. Tranh chấp là chuyện ở cấp máy: một công việc chờ đợi trên chiếc máy nó được phân công, và chỉ sự chiếm dụng của chính chiếc máy đó tạo ra sự chờ đợi. Kế hoạch xây dựng từ một con số cho mỗi thao tác không có chỗ để chứa hàng chờ, nên hàng chờ vẫn xảy ra, ngoài trang giấy.

Hiệu ứng 3: khoản phạt chuyển đổi chỉ tồn tại khi đã biết thứ tự trên máy

Thời gian chuyển đổi thuộc về một máy và về một cặp nhóm sản phẩm nối tiếp nhau: máy B chuyển đổi mất bao lâu phụ thuộc vào thứ gì đã chạy trên B trước công việc tiếp theo. Cho đến khi một máy nắm giữ một chuỗi công việc, khoản phạt ấy không tồn tại. Giá trị trung bình theo thao tác không thể chứa nó, vì giá trị trung bình được tính trước khi bất kỳ máy hay thứ tự nào tồn tại; trong một con số đơn lẻ không có chỗ cho những phút ấy bám vào. Kết quả là thời gian sản xuất bị tính thấp đi: kế hoạch hiển thị số giờ chạy, bỏ qua những phút chuyển đổi, và thiếu đúng bằng khoảng thời gian chuyển đổi mà nó chưa bao giờ lập kế hoạch. Thời gian chuyển đổi 90 phút trên B là thời gian máy thực tế bất cứ khi nào thứ tự trên B đặt hai nhóm sản phẩm cạnh nhau, và một kế hoạch chỉ nắm giữ các giá trị trung bình thì không có cách nào biết những phút ấy tồn tại.

Hiệu ứng 4: mức sẵn sàng theo từng máy

Máy mang theo lịch làm việc: bảo trì theo kế hoạch, các cửa sổ vệ sinh, đóng cửa ngày lễ, khoảng trống giữa các ca. Một máy ngừng vào thứ Năm không thể xử lý công việc hôm đó, và một kế hoạch sản xuất mô hình hóa các máy sẽ né quanh khoảng trống. Một tốc độ trung bình cho mỗi thao tác không có chỗ để gắn dữ kiện ấy vào. Giá trị trung bình không thể phân biệt một thứ Năm khi cả hai máy chạy với một thứ Năm khi một máy ngừng, nên kế hoạch nạp công việc vào cửa sổ không khả dụng và thời điểm hoàn thành đã hứa bị đẩy trễ đi đúng bằng chiều dài của cửa sổ đó. Cụm máy vẫn giữ lịch làm việc của nó; kế hoạch thì không.

Khi giá trị trung bình vẫn hoàn toàn hợp lý

Không điều nào trong số này khiến giá trị trung bình trở nên vô dụng. Nó là đơn vị đúng cho một kiểm tra năng lực ở đúng tầm nhìn thời gian. Với những câu hỏi trung hạn về việc công đoạn có đủ năng lực cho khối lượng tháng sau hay không, một tốc độ tổng hợp là một công cụ hợp lý và chuẩn mực; lập kế hoạch phân cấp được xây dựng trên đúng mô hình đó, tổng hợp cho trung hạn rồi phân rã dần về kế hoạch sản xuất. Lập luận ở đây cố ý hẹp hơn: giá trị trung bình là đơn vị sai cho một kế hoạch sản xuất năng lực hữu hạn ở cấp máy trên một công đoạn không đồng nhất, một kế hoạch sản xuất mà toàn bộ việc của nó là nói rõ máy nào chạy công việc nào, và khi nào.

Mô hình hóa ở cấp máy thay đổi điều gì

Cách sửa thay đổi cấp độ của dữ liệu, không phải bản thân dữ liệu. Các thời gian tiêu chuẩn và tốc độ dây chuyền đằng sau giá trị trung bình vốn đã tồn tại. Nhập chúng theo từng máy và từng nhóm sản phẩm, mỗi máy với thời gian chuyển đổi và lịch làm việc riêng, đặt những con số giống hệt vào nơi chúng có thể quyết định việc phân công máy. Thuật toán lập kế hoạch sau đó đặt các công việc lên các máy, và tranh chấp không còn vô hình: các công việc trên cùng một máy được xếp hàng trên dòng thời gian, và kế hoạch sản xuất tối thiểu hóa tổng thời gian sản xuất của chúng.

Điều thay đổi với người đọc kế hoạch sản xuất nằm ở bước cuối. Nhóm kế hoạch sản xuất theo máy để mỗi máy là một làn riêng, và thời lượng chạy, các lần chuyển đổi giữa các công việc nối tiếp, sự chờ đợi, và các khoảng ngừng máy đều hiện ra đúng nơi chúng xảy ra. Bốn hiệu ứng trên từng vô hình vì kế hoạch không có một chiếc máy nào để gắn chúng vào; một làn cho mỗi máy chính là nơi chúng trở nên nhìn thấy được. Một kế hoạch sản xuất mà người quản lý sàn xưởng có thể chỉ vào, từng máy một, là kế hoạch sản xuất đã đặt tên cho các máy của nó. Các tài liệu hướng dẫn của sản phẩm trình bày chi tiết các bước nhập liệu và đọc kế hoạch sản xuất.

Bài học rút ra: một kế hoạch sản xuất năng lực hữu hạn đặt tên cho các máy của nó

Một con số cho mỗi thao tác là đơn vị đúng cho một kiểm tra năng lực và là đơn vị sai cho một kế hoạch sản xuất phải quyết định máy nào chạy công việc nào. Bốn hiệu ứng này là những gì một giá trị trung bình đơn lẻ không thể biểu diễn một khi công đoạn nắm giữ những máy khác nhau; vấn đề nằm ở sự trừu tượng hóa, không phải ở dữ liệu. Một kế hoạch sản xuất có thời gian phản ánh đúng cụm máy thực tế là kế hoạch sản xuất mô hình hóa cụm máy đó: các máy, tốc độ, các lần chuyển đổi, lịch làm việc, và thời gian ngừng máy, cùng vật liệu chảy giữa các công đoạn trong kế hoạch sản xuất. Không điều gì ngoài cụm máy được mô hình hóa đó được khẳng định.