LAPPEENRANNAN TEKNILLINEN YLIOPISTO Teknistaloudellinen tiedekunta LUT Tuotantotalous

Transkriptio

1 LAPPEENRANNAN TEKNILLINEN YLIOPISTO Teknistaloudellinen tiedekunta LUT Tuotantotalous Diplomityön tekijä: Antti Miettinen ULKOMAALAISLUPAPROSESSIN LÄPÄISYAIKOJEN HALLINTA POLIISILAITOKSELLA Työn tarkastajat: professori Timo Pirttilä tutkijatohtori Petra Pekkanen Työn ohjaajat: professori Timo Pirttilä tutkijatohtori Petra Pekkanen

2 TIIVISTELMÄ Tekijä: Antti Juhani Miettinen Työn nimi: Ulkomaalaislupaprosessin läpäisyaikojen hallinta poliisilaitoksella Osasto: Tuotantotalous Vuosi: 2012 Paikka: Lappeenranta Diplomityö. Lappeenrannan teknillinen yliopisto. 87 sivua, 39 kuvaa, 15 taulukkoa ja 8 liitettä Tarkastajat: professori Timo Pirttilä, tutkijatohtori Petra Pekkanen Hakusanat: Oleskelulupa, poliisi, läpäisyaika, aikataulutus, määräaikahallinta, käsittelyjärjestys, seurantajärjestelmä Tämä diplomityö käsittelee Lappeenrannan teknillisen yliopiston ja Etelä- Karjalan poliisilaitoksen yhteistä kehitysprojektia, jonka tavoitteena oli tuottaa käytäntöön vietävissä oleva kehittämissuunnitelma ulkomaalaislupa-asioiden läpäisyaikojen hallintaan. Kehitysalueita on pyritty löytämään poliisilaitoksen henkilöstön haastatteluilla ja prosessianalyyseilla. Työ sisältää teoriaosion määräaikahallinnasta, yleiskatsauksen ulkomaalaislupa-asioista Suomessa sekä selvityksen ulkomaalaislupa-asioiden tilanteesta Etelä-Karjalan poliisilaitoksella. Työssä muodostettiin kolme kehittämisteemaa: seurannan kehittäminen, prosessien ja työtapojen kehittäminen ja yhteistyön kehittäminen. Tärkein kehittämistoimi oli Excel-pohjaisen seurantajärjestelmän suunnittelu, rakentaminen ja käyttöönottaminen. Seurantajärjestelmää voidaan hyödyntää tehtävien päivittäisessä ohjauksessa, määräaikatavoitteiden toteutumisen seurannassa sekä tilannekuvan ylläpitämisessä. Tavoitetilanteessa seurantajärjestelmän avulla hallitaan tilannetta siten, että hallitsemattomia hakemusruuhkia ei synny. Hankkeesta saatuja kokemuksia tehtäväjonojen hallinnasta ja suorituskyvyn mittaamisesta voidaan ajatella hyödynnettävän myös muissa prosesseissa.

3 ABSTRACT Author: Antti Juhani Miettinen Subject: Flow time management of foreign permit process in police department Department: Industrial Engineering Year: 2012 Place: Lappeenranta Master s thesis. Lappeenranta University of Technology. 87 pages, 39 figures, 15 tables and 8 appendices. Supervisors: professor Timo Pirttilä, postdoctoral reseacher Petra Pekkanen Keywords: Residence permit, police, flow time, scheduling, due date management, sequencing, monitoring system This master s thesis considers a joint development project of Lappeenranta University of Technology and South Karelia s police department. The aim is to present practical development plan to manage the flow time of foreign permit process. Areas of development have been searched by interviewing the staff and by doing process analysis. This thesis contain a theory chapter of due date management, overview of foreign permit issues in Finland and a description of the situation of foreign permit issues in South Karelia`s police department. Three themes of development were formed: development of monitoring, development of processes and work methods and development cooperation. The most important acts of development were the design and implementation of Excel based monitoring support system. The system can be used to control the applications, to monitor the achievement of the due date objectives and to maintain situational awareness of the process. The target situation is to manage the workflow with the monitoring support system in a way that no new congestion of applications arises. The project experiences of queue management and performance measurement can be useful in other similar processes as well

4 ALKUSANAT Diplomityöni on tehty Lappeenrannan teknillisen yliopiston ja Etelä-Karjalan poliisilaitoksen yhteisestä ulkomaalaislupapalveluiden toimintaa kehittäneestä hankkeesta. Työssä minulla on ollut tavoitteena löytää käytännönläheisiä ratkaisuja työskentelyä helpottamaan. Tahdon kiittää Etelä-Karjalan poliisilaitoksen lupapalvelusektorin johtajaa ylikomisario Seppo Immosta, ulkomaalaislupapalveluiden toimistosihteereitä Pirkko Lavia, Tiina Leermakersia, Tuire Teräväistä, Marja Tuovista, Riitta Kuosmaa ja Anne Aaltoa sekä muita työskentelyyn osallistuneita henkilöitä sujuvasta yhteistyöstä ja myötämielisestä suhtautumisesta kehityshankkeeseen. Työn ohjaajia professori Timo Pirttilää ja tutkijatohtori Petra Pekkasta Lappeenrannan teknilliseltä yliopistolta tahdon kiittää ohjauksesta ja neuvoista, joita sain työn aikana. Suuri kiitos myös vanhemmilleni, ystävilleni ja opiskelutovereilleni tuesta ja kannustuksesta, jota olen saanut koko opiskelujeni ajan. Opiskeluaika Lappeenrannassa on mennyt nopeammin kuin osasin kuvitella! Lappeenrannassa 5. kesäkuuta 2012 Antti Miettinen

5 SISÄLLYSLUETTELO 1 JOHDANTO Työn taustat Tavoitteet ja rajaus Työn toteutus Työn rakenne KEHITYSPROJEKTI ETELÄ-KARJALAN POLIISILAITOKSELLA Aikataulu ja projektin vaiheet Tiedon kerääminen MÄÄRÄAIKAHALLINTA Aikataulutusympäristön määrittely Aikataulutusympäristön ominaisuuksia Tavoitteiden asettaminen Käsittelyjärjestyssäännöt yhden palvelimen tapauksessa Määräaikoja ei huomioida Määräajat huomioidaan Käsittelyjärjestyssääntöjen vertailua Määräaikojen asettamissäännöt ULKOMAALAISLUPA-ASIAT Oleskelulupalajit ja Suomen kansalaisuus Oleskeluluvan myöntäminen Muutoksenhaku oleskelulupa-asioissa Ulkomaalaisten ohjaustarve oleskelulupa-asioissa ULKOMAALAISLUPA-ASIAT ETELÄ-KARJALAN POLIISILAITOKSELLA Prosessikuvaukset Ulkomaalaislupapalveluiden työnkulkukaavio Ulkomaalaislupaprosessi Lupamäärät Läpäisyaika-analyysit Lappeenranta ja Imatra vuonna Lappeenranta vuosina Kapasiteettitarkastelu KEHITTÄMISTEEMAT ETELÄ-KARJALAN POLIISILAITOKSELLA Seurannan kehittäminen... 58

6 6.2 Prosessien ja työtapojen kehittäminen Yhteistyön kehittäminen SEURANTAJÄRJESTELMÄ ETELÄ-KARJALAN POLIISILAITOKSELLA Tavoitteiden asettaminen Jononhallinta Raportointi ja tilastointi JOHTOPÄÄTÖKSET YHTEENVETO LÄHTEET LIITTEET Liite 1. Liite 2. Liite 3. Liite 4. Liite 5. Liite 6. Liite 7. Liite 8. Ulkomaalaislupapalveluiden työnkulkukaavio Ulkomaalaislupaprosessi Lappeenrannan ja Imatran vuoden 2011 läpäisyaikojen vertailu Lappeenrannan vuosien läpäisyaikojen vertailu Työskentelyssä ongelmia aiheuttavat tekijät Lappeenrannan teknillisen yliopiston kontaktihenkilöt Seurantajärjestelmän syöttö- ja jononhallintasivu Seurantajärjestelmän käyttö- ja ylläpito-ohje

7 KUVALUETTELO Kuva 1. Poliisilaitokset Suomessa... 6 Kuva 2. Etelä-Karjalan poliisilaitoksen toimipisteet... 7 Kuva 3. Projektin aikataulu ja vaiheet... 8 Kuva 4. Käsittelyprosessi ja määräaikahallinnassa käytettävät merkinnät Kuva 5. Yhden vaiheen toimintaympäristöt Kuva 6. Useamman vaiheen toimintaympäristöt Kuva 7. Täsmällisyyden ja viivästymisen ero Kuva 8. Valmistumisajasta riippuva kustannusfunktio Kuva 9. J(t)-funktio Kuva 10. Vierekkäisten tehtävien järjestyksen vaihtaminen Kuva 11. Maahanmuuttoviraston myöntämät oleskeluluvat hakuperusteittain Kuva 12. Oleskelulupalajit ja Suomen kansalaisuus Kuva 13. Päätösvastuut ulkomaalaislupa-asioissa Kuva 14. Oleskelulupa perhesiteen perusteella Kuva 15. Työntekijän oleskelulupaprosessi Kuva 16. Opiskelijan ensimmäisen oleskeluluvan hakuprosessi Kuva 17. Kouvolan hallinto-oikeuden käsittelyajat vuonna Kuva 18. Ulkomaalaislupa-asioiden määrä vuosina Kuva 19. Ulkomaalaislupa-asioiden määrä lupalajeittain vuosina Kuva 20. Ulkomaalaislupa-asioiden ABC-analyysi Kuva 21. Lappeenrannan ja Imatran palveluajat ulkomaalaislupa-asioissa Kuva 22. Ajanvarauksen kuormitus Lappeenrannassa Kuva 23. Kehittämistoimet teemoittain Kuva 24. Yhden kosketuksen periaate Kuva 25. Hakemuksen vastaanottaja käsittelee hakemuksen Kuva 26. Hakemukset ohjataan henkilökohtaisiin käsittelyjonoihin Kuva 27. Hakemukset ohjataan työparikohtaisiin työjonoihin Kuva 28. Hakemukset ohjataan lupakohtaisiin käsittelyjonoihin Kuva 29. Vanha ratkaisuluettelo Kuva 30. Uusi ratkaisuluettelo Kuva 31. Yhteyshenkilöt yliopiston ja poliisin välillä... 67

8 Kuva 32. Ulkomaalaisryhmä Kuva 33. Linkkipoliisi Kuva 34. Seurantajärjestelmän toiminnallisuuksien hyödyntäminen Kuva 35. Työnkierto Lappeenrannan ulkomaalaislupapalveluissa Kuva 36. Hakemusten käsittely ja seurantajärjestelmä Kuva 37. Jäljellä olevan määräajan visualisointi Kuva 38. Keskeneräisten hakemusten ikäjakauma Kuva 39. Hakemukset jäljellä olevan käsittelyajan mukaan... 80

9 TAULUKKOLUETTELO Taulukko 1. Projektin kehitysryhmä... 3 Taulukko 2. Projektissa haastatellut henkilöt... 9 Taulukko 3. Käsittelyjärjestyssääntöjen etuja ja haittoja Taulukko 4. Ohjeita käsittelyjärjestyssääntöjen valintaan Taulukko 5. ABC-luokkien osuudet Taulukko 6. Lappeenrannan ja Imatran vuoden 2011 läpäisyaikojen vertailu Taulukko 7. Lappeenrannan vuosien läpäisyaikojen vertailu Taulukko 8. Käsittelyjonojen muodostuminen Taulukko 9. Uusi lupatyyppijako ja läpäisyaikatavoitteet Taulukko 10. Käsittelymäärätavoitteiden asettaminen Lappeenrannassa Taulukko 11. Käsittelyvaiheet ja -tilat seurantajärjestelmässä Taulukko 12. Tapahtumat jononhallintajärjestelmässä Taulukko 13. Ratkaistujen hakemusten yhteenvetotaulukko Taulukko 14. Myönteiset ja kielteiset päätökset Taulukko 15. Ratkaistut hakemukset käsittelijöittäin... 83

10 LYHENTEET SPT FCFS SWPT LPT EDD MST ODD CR TWK NOP TWK & NOP SLK PPW UMA VITJA Lyhin käsittelyaika-käsittelyjärjestyssääntö (shortest processing time) Saapumisjärjestys-käsittelyjärjestyssääntö (first come, first served) Lyhin painotettu käsittelyaika-käsittelyjärjestyssääntö (shortest weighted processing time) Pisin käsittelyaika-käsittelyjärjestyssääntö (longest processing time) Aikaisin määräaika-käsittelyjärjestyssääntö (earliest due date) Pienin pelivara-aika-käsittelyjärjestyssääntö (minimum slack time) Aikaisin toimintamääräaika-käsittelyjärjestyssääntö (earliest operation due date) Kriittinen suhde-käsittelyjärjestyssääntö (critical ratio) Työn sisältö-määräaikasääntö (total workflow content due date rule) Vaiheiden määrä-määräaikasääntö (the number of operations due date rule) Työn sisältö ja vaiheiden määrä-määräaikasääntö (total work and number of operations due date rule) Yhtäläinen pelivara-aika-määräaikasääntö (equal slack due date rule) Käsittely- ja jonotusaika-määräaikasääntö (the processing plus waiting due date rule) Ulkomaalaisasioiden sähköinen asiankäsittelyjärjestelmä Rikosprosessin toiminnanohjauksen kokonaisuudistukseen tähtäävä hanke

11 MERKINNÄT a i d i u i r i p i C i Q i F i L i T i F = F i T = T i F max T max U k Saapumishetki (arrival date) Määrähetki (due date) Määräaika (flow allowance) Vapauttamishetki (release date) Käsittelyaika (prosessing time) Valmistumishetki (completion date) Jonotusaika (queue time) Läpäisyaika (flow time) Täsmällisyys (lateness) Viivästyminen (tardiness) Kokonaisläpäisyaika (total flowtime) Kokonaisviivästyminen (total tardiness) Maksimiläpäisyaika (maximum flowtime/makespan) Maksimiviivästyminen (maximum tardiness) Myöhästyneiden tehtävien määrä (tardy jobs) Joustoparametri (tightness parameter)

12 1 1 JOHDANTO 1.1 Työn taustat Suomen väestöstä maahanmuuttajia on noin 4 %, eli reilu henkeä, joista suurin osa on keskittynyt suuriin kaupunkeihin ja kasvukeskuksiin. Aika ajoin julkisuuteen nousee maahanmuuttoon liittyviä yksittäistapauksia, joista erityisesti käännytys- ja karkotusasiat päätyvät herkästi otsikoihin. Kiivasta keskustelua ovat Suomessa herättäneet esimerkiksi iäkkäiden omaisten tai kunniaväkivaltaa pelkäävien naisten käännytykset. Myös oleskelulupahakemusten käsittely asetetuissa määräajoissa on tuottanut useissa tapauksissa ongelmia. Etelä-Karjalan poliisilaitoksella ulkomaalaislupa-asioiden ruuhkautuminen ja pidentyneet käsittelyajat olivat syksyllä 2011 esillä mediassa. Vuoden lopulla pahin tilanne oli kansalaisuushakemuksissa, joiden käsittely poliisilaitoksella kesti pisimmillään lähes vuoden, jonka jälkeen kansalaisuushakemukset lähetettiin Maahanmuuttovirastolle ratkaistavaksi. Myös oleskelulupien jatkohakemuksissa ja oleskeluoikeuden rekisteröinneissä käsittelyä joutui odottamaan useita kuukausia. Käsittelyaikoihin liittyviä yhteydenottoja tuli poliisilaitokselle niin asiakkailta, kuin Poliisihallituksestakin. Myös Lappeenrannan teknillisellä yliopistolla oli kiinnitetty huomioita pitkiin käsittelyaikoihin opiskelijoiden oleskelulupien osalta. Yliopistolta oltiin yhteydessä Etelä-Karjalan poliisilaitokselle ja ehdotettiin yhteistä kehitysprojektia ongelmakohtien selvittämiseksi ja mahdollisten kehittämistoimien löytämiseksi. 1.2 Tavoitteet ja rajaus Lappeenrannan teknillisen yliopiston ja Etelä-Karjalan poliisilaitoksen yhteisen kehitysprojektin tavoitteena oli laatia käytäntöön vietävissä oleva kehittämissuunnitelma ulkomaalaislupa-asioiden läpäisyaikojen hallitsemiseksi. Hankkeessa on pyritty huomioimaan kehitystoimien toteutettavuus tietojärjestelmissä, esimerkiksi ulkomaalaisasioiden sähköisessä asiankäsittelyjärjestelmässä eli UMA:ssa. Projektissa ulkomaalaisluvista tarkasteltiin paikallispoliisin vastuulla olevia jatkolupia, oleskeluoikeuden

13 2 rekisteröintejä sekä paikallispoliisin kautta Maahanmuuttovirastolle meneviä kansalaisuushakemuksia ja ilmoituksia. Tarkastelussa mukana olivat siis seuraavat ulkomaalaisluvat: 1. Oleskeluluvat Opiskelijat/tieteellinen tutkimus Työnteko/elinkeinonharjoittaminen Perheside Suomalainen syntyperä/paluumuutto 2. Kansalaisuushakemukset ja ilmoitukset 3. Oleskeluoikeuden rekisteröinnit 1.3 Työn toteutus Kehitysprojekti toteutettiin Lappeenrannan teknillisen yliopiston tuotantotalouden osastolla tehtävänä diplomityönä. Yliopistolta projektityöntekijänä toimi tutkimusapulainen Antti Miettinen ja ohjausryhmään kuuluivat professori Timo Pirttilä ja tutkijatohtori Petra Pekkanen. Etelä-Karjalan poliisilaitokselta projektissa olivat mukana lupapalvelusektorin johtaja Seppo Immonen, ulkomaalaisasioista vastaava toimistosihteeri Pirkko Lavi, silloinen ulkomaalaispoliisin tutkinnanjohtaja Jarmo Junna, Maahanmuuttovirastosta poliisilaitoksella työnkierrossa oleva toimistosihteeri Anne Aalto sekä erikoissuunnittelija Ari Pöllönen Hallinnon tietotekniikkakeskuksesta. Edellä mainitut henkilöt muodostivat projektin kehitysryhmän, jonka kokoonpano on esitetty taulukossa 1.

14 3 Taulukko 1. Projektin kehitysryhmä Projektin kehitysryhmä Organisaatio Nimi Tehtävä Lappeenrannan teknillinen yliopisto Etelä-Karjalan poliisilaitos Antti Miettinen Timo Pirttilä Petra Pekkanen Seppo Immonen Pirkko Lavi Anne Aalto Ari Pöllönen Jarmo Junna Projektityöntekijä Ohjausryhmä Lupapalvelusektorin johtaja (ylikomisario) Ulkomaalaisasioista vastaava toimistosihteeri Toimistosihteeri (työnkierrossa MIGRI:stä) Erikoissuunnittelija (HALTIK) ent. ulkomaalaispoliisin tutkinnanjohtaja (komisario) Projektityöskentely organisoitiin siten, että Lappeenrannan teknillisen yliopiston asiantuntijoiden rooli oli erityisesti kehitysteemojen ja -ideoiden tuottamisessa, kehityshankkeen etenemisen varmistamisessa sekä uusien näkökulmien tuomisessa työskentelyyn. Projektin kehitysryhmän yhteisissä palavereissa keskityttiin pääasiassa kehitysteemojen ja ideoiden tarkasteluun sekä jatkotoimenpiteistä päättämiseen. 1.4 Työn rakenne Kappale 1 on johdanto työhön. Kappaleessa 2 esitellään kehitysprojektin aikataulu, vaiheet ja tehdyt haastattelut. Työn teoriaosiossa kappaleessa 3 tutustutaan määräaikahallintaan, jota käytetään muodostetussa toiminnan seurantaan liittyvässä kehitysteemassa. Kappaleessa 4 on yleiskatsaus ulkomaalaislupa-asioista Suomessa, mikä antaa lukijalle tarvittavat taustatiedot ymmärtää kehittämishankkeen toimintaympäristöä.

15 4 Kappaleessa 5 on tarkasteltu ulkomaalaislupa-asioiden tilannetta Etelä-Karjalan poliisilaitoksella. Kappaleeseen 5 kuuluvat ulkomaalaislupaprosessikuvaus, lupamäärätarkastelu, läpäisyaika-analyysit ja kapasiteettitarkastelu. Kappaleessa 6 esitellään haastattelujen pohjalta suunnitellut kehittämisteemat; seurannan kehittäminen, prosessien ja työtapojen kehittäminen sekä yhteistyön kehittäminen. Pääpaino kehittämistoimissa oli ulkomaalaislupa-asioiden seurantajärjestelmän suunnittelussa, rakentamisessa ja käyttöönotossa. Kappaleessa 7 on kuvattu seurantajärjestelmän toimintaa ja periaatteita. Kappaleessa 8 on pohdittu miten Etelä-Karjalan ulkomaalaislupa-asioiden tilanteen kehittymistä tulisi seurata ja miten suunnitellun seurantajärjestelmän ominaisuuksia voitaisiin hyödyntää muissa prosesseissa. Kappale 9 on yhteenveto hankkeesta ja sen tuloksista.

16 5 2 KEHITYSPROJEKTI ETELÄ-KARJALAN POLIISILAITOKSELLA Poliisilaitos on poliisihallituksen alaisuudessa toimiva hallinnollinen paikallisyksikkö. Paikallispoliisi koostuu tällä hetkellä 24 poliisilaitoksesta, joilla on yhteensä 280 palveluyksikköä. Paikallispoliisin palveluverkkona on pääpoliisiasema, poliisiasemia, poliisin palvelupisteitä sekä yhteispalvelupisteitä. Paikallispoliisi vastaa toimialueensa asukkaiden lupapalveluista, joita on tarjolla noin 150 poliisilaitoksen toimipisteessä ja yli 80 yhteispalvelupisteessä ympäri maata. Poliisin lupapalvelut liittyvät vahvasti poliisin varsinaisiin ydintoimintoihin yleisen järjestyksen ja turvallisuuden ylläpitämiseen, rikosten ennaltaehkäisemiseen ja liikenneturvallisuuden edistämiseen. Poliisi myöntää vuosittain noin lupaa. Passit, ajokortit, aseluvat ja henkilökortit ovat yleisimpiä poliisin myöntämiä lupia. Kuvassa 1 on esitetty Suomessa olevat poliisilaitokset. (Sisäasiainministeriö 2012)

17 6 Kuva 1. Poliisilaitokset Suomessa Etelä-Karjalan poliisilaitos aloitti toimintansa Etelä-Karjalan poliisilaitos työllistää noin 200 henkeä, joista 150 työskentelee Lappeenrannan pääpoliisiasemalla ja 50 Imatran poliisiasemalla. Poliisiaseman keskeisimmät toiminnot on sijoitettu pääpoliisiasemalle, jossa työskentelevät mm. poliisipäällikkö ja esikunta, lupapalveluiden esimies sekä valvonta- ja hälytyspalveluiden ja rikostutkinnan sektorijohtajat. Etelä-Karjalan poliisilaitoksella lupa-asioita hoidetaan Lappeenrannan pääpoliisiasemalla, Imatran poliisiasemalla sekä Parikkalan, Luumäen, Savitaipaleen, Joutsenon ja

18 7 Ruokolahden palvelupisteissä. (Poliisi 2012) Kuvassa 2 on esitetty Etelä-Karjalan poliisilaitoksen toimipisteet. Kuva 2. Etelä-Karjalan poliisilaitoksen toimipisteet Etelä-Karjalassa ulkomaalaislupa-asioita voi hoitaa ajanvarauksella Lappeenrannan pääpoliisiasemalla sekä Imatran poliisiasemalla. Tällä hetkellä Lappeenrannassa ulkomaalaislupa-asioita käsittelee viisi henkilöä ja Imatralla yksi henkilö (Poliisi 2012). 2.1 Aikataulu ja projektin vaiheet Ensimmäinen yliopiston ja poliisilaitoksen yhteinen tapaaminen järjestettiin yliopistolla marraskuun lopussa 2011, jolloin projektin käynnistämisestä lopullisesti päätettiin. Projekti päätettiin aloittaa heti tammikuussa 2012, jolloin pidettiin ensimmäinen varsinainen projektipalaveri. Tällöin sovittiin kehitysprojektin tavoitteista ja rajauksesta. Tällöin projektin tavoitteeksi asetettiin tuottaa käytäntöön vietävissä oleva kehittämissuunnitelma ulkomaalaislupaasioiden käsittelyaikojen hallitsemiseksi. Projekti rajattiin koskemaan pelkästään

19 8 ulkomaalaislupa-asioita. Kehitysryhmän yhteisiä palavereita sovittiin pidettävän kerran kuussa. Kuvassa 3 on esitetty projektin aikataulu ja vaiheet Aloituspalaveri P1 Tavoitteen asetanta, rajaus, prosessit Seminaariesitys P2 Kehittämisteemoista päättäminen P3 Kehittämistoimenpiteiden tarkastelu P4 Seuranta- Järjestelmä ja muut kehittämistoimet P5 Kehityssuunnitelman arviointi ja koekäytön tulokset TAMMI HELMI MAALIS HUHTI TOUKO KESÄ Raportti valmis Haastattelujen tekeminen, tilannekuvan luominen ja kehittämisteemojen muodostaminen Seurantajärjestelmän ja muiden kehittämistoimien suunnittelu/ laatiminen sekä käsittelyaikaanalyysin tekeminen Seurantajärjestelmän käyttöönotto, muokkaus ja koulutus Raportin kirjoittaminen Kuva 3. Projektin aikataulu ja vaiheet Projekti aloitettiin laajoilla haastatteluilla ja tilannekuvan luomisella. Haastattelujen pohjalta muodostettiin kehittämisteemoja. Seurannan kehittäminen ja seuranjärjestelmän rakentaminen nousivat projektin pääasiallisiksi kehittämisalueiksi, minkä vuoksi järjestelmän suunnitteluun, rakentamiseen ja käyttöönottoon käytettiin runsaasti aikaa. Toukokuun alussa järjestettiin seurantajärjestelmän käyttökoulutus kaikille ulkomaalaislupa-asioiden toimistosihteereille, minkä jälkeen järjestelmä vietiin koekäyttöön. Kesäkuun alussa järjestettiin vielä seurantajärjestelmän ylläpitokoulutus ja muokattiin järjestelmää koekäytössä esille tulleiden muutostoiveiden mukaisesti. Kesäkuu varattiin raportin kirjoittamiselle. 2.2 Tiedon kerääminen Tilannekuvan luominen ja kehittämisteemojen kartoitus päätettiin toteuttaa laajoilla henkilökohtaisilla teemahaastatteluilla, jotka koskivat Etelä-Karjalan poliisilaitoksen ulkomaalaislupapalveluiden työntekijöitä. Haastatteluihin päätettiin ottaa mukaan myös Etelä-Karjalan poliisilaitoksen ulkomaalaispoliisit, jotka ovat hoitaneet tiettyjä ulkomaalaislupa-asioita oman toiminnan ohella loppuvuodesta 2011 lähtien. Haastateltavana olivat myös Poliisihallituksen ulkomaalaisasioiden asiantuntija sekä Lappeenrannan teknillisen yliopiston

20 9 kansainvälisten palveluiden työntekijöitä. Haastattelujen avulla pyrittiin keräämään kehittämisideoita ja kohteita mahdollisimman laajasti, sekä osallistamaan työntekijöitä kehittämistoimintaan. Haastattelut olivat Lappeenrannan teknillisen yliopiston kansainvälisten palveluiden haastattelua lukuun ottamatta yksilöhaastatteluja, joiden kesto vaihteli puolesta tunnista reiluun kahteen tuntiin. Taulukossa 2 on esitetty haastatellut henkilöt. Taulukko 2. Projektissa haastatellut henkilöt # Organisaatio Kesto (h) 1 EK PL Seppo Immonen Lupapalvelusektorin johtaja ,5 2 EK PL Pirkko Lavi Vastaava toimistosihteeri (Lpr) ,0 4 EK PL Tiina Leermakers Toimistosihteeri (Lpr) ,0 3 EK PL Tuire Teräväinen Toimistosihteeri (Lpr) ,5 5 EK PL Marja Tuovinen Toimistosihteeri (Lpr) ,5 6 EK PL Anne Aalto Toimistosihteeri (Lpr, MIGRI) ,5 7 EK PL Seija Hannonen Osastosihteeri (Imatra) ,0 8 EK PL Riitta Kuosma Toimistosihteeri (Imatra) ,5 9 HALTIK Ari Pöllönen IT-henkilö (HALTIK) ,0 Ulkomaalaispoliisin 10 EK PL Jarmo Junna tutkinnanjohtaja (ent.) ,0 11 EK PL Anne Kallio Ulkomaalaispoliisi ,0 12 EK PL Simo Innanen Ulkomaalaispoliisi ,5 13 EK PL Joni Saaristo Ulkomaalaispoliisi ,5 14 EK PL Mikko Värri Ulkomaalaispoliisi ,0 Nimi Tehtävä Päivämäärä 15 EK PL Helvi Seppänen Ulkomaalaispoliisi ,0 Poliisihallitus Ulkomaalaisasioiden 16 Teemu Mikkola asiantuntija ,0 17 LUT Useita Kv-palvelut ,0 Yhteensä 22,5 Osaan haastatteluista kuului prosesseihin ja tietojärjestelmiin tutustumista, mikä lisäsi haastattelun kestoa. Haastatteluissa esitetyt kysymykset kuuluivat seuraavien teemojen alle: ulkomaalaislupaprosessien tilanne yleisesti oman työn kehittäminen muut kehittämistarpeet prosessissa

21 10 työyhteisön ja muiden viranomaisten yhteistyö seuranta ja tavoitteet tietotekniikan hyväksikäyttäminen odotukset projektilta. Haastatellut henkilöt toivoivat projektilta konkreettisia, työtä helpottavia parannuksia, jotka auttaisivat jonojen hallinnassa. Myös prosessien ja viranomaisrajapintojen läpikäymistä toivottiin. Tämän lisäksi projektin toivottiin lisäävän avointa keskustelua ja herättävän henkilökunnan mielenkiinnon prosessien kehittämiseen.

22 11 3 MÄÄRÄAIKAHALLINTA Keskinocak & Tayur (2004) määrittelevät määräaikahallinnan (due date management) koostuvan käsittelyjärjestyssäännöistä (sequencing rules) ja määräajan asettamissäännöistä. Perinteisesti aikataulutusongelmat on nähty tiettyjen rajoitteiden vallitessa tehtäviksi optimointitehtäviksi, joiden ratkaisemiseen liittyy tavoitteiden asettaminen objektifunktion muodossa ja sopivan ratkaisumallin valinta. (Baker & Trietsch, 2009 s ) Aikataulutusongelmien ratkaisemiseksi on kehitetty paljon erilaisia algoritmitekniikoita ja heuristisia menetelmiä. Ei ole kuitenkaan selvää, kuinka kaikkea tätä tietoa voidaan soveltaa todellisissa aikataulutusongelmissa. Käytännössä mitä enemmän toimintaympäristössä on satunnaisuutta, sitä yksinkertaisempia aikataulutussääntöjen tulisi olla. (Pinedo, 2008, s. 427) Määritellään ensin määräaikahallinnan toimintaympäristö ja tarkastellaan erilaisten toimintaympäristöjen ominaisuuksia. Tämän jälkeen tarkastellaan aikataulutukseen liittyviä tavoitteita. Käsittelyjärjestyssäännöt ja määräajan asettamissäännöt ovat keinoja, joilla pyritään asetettuihin tavoitteisiin. Käsittelyjärjestyssääntöjen tarkastelu on jaettu määräajat huomioiviin ja huomioimattomiin sääntöihin. Lopuksi tarkastellaan tekniikoita määräaikojen asettamiseen. 3.1 Aikataulutusympäristön määrittely Bobrowski (1989) esitteli kolmivaiheisen käsittelyprosessin, jonka tarkoituksena oli helpottaa määräaikojen määrittämistä. Prosessin vaiheita ovat: vastaanotto (order entry), tehtävän vapauttaminen käsittelyyn (order release) ja tehtävän käsittely (shop floor). Vastaanoton yhteydessä tehtävälle asetetaan määrähetki, jonka jälkeen se laitetaan jonoon odottamaan käsittelyä. Tehtävät vapautetaan käsiteltäväksi tietyn periaatteen mukaisesti ja samalla se osoitetaan kuuluvaksi tietylle resurssille. Käsittelyvaiheessa käsittelyjärjestyssäännöt ja työvaiheiden

23 12 kapasiteetin säätely ohjaavat käsittelyä. Kuvassa 4 on esitetty tehtävien käsittelyprosessi ja määräaikahallinnassa käytettävät merkinnät. Kuva 4. Käsittelyprosessi ja määräaikahallinnassa käytettävät merkinnät Aikataulujen suunnittelussa käytettävät tiedot voidaan jakaa tietoihin, jotka tiedetään ennen aikataulun toteutumista ja tietoihin, jotka voidaan laskea vasta aikataulun toteutumisen jälkeen. Tiedot on jaettu myös hetki- ja aikatietoihin, joista hetki kuvaa yksittäistä ajanhetkeä ja aika taas kahden hetken väliä. Ennen aikataulun toteutumista tiedettäviä tietoja kuvataan pienillä kirjaimilla. Saapumishetki (arrival date) (a i ) Hetki, jolloin tehtävä i otetaan vastaan Määrähetki (due date) (d i ) Hetki, jolloin tehtävän i käsittely tulee olla valmis

24 13 Määräaika (flow allowance) (u i ) Tavoiteaika tehtävän i läpäisyajalle (F i ) Vapauttamishetki (release date) (r i ) Hetki, jolloin tehtävä i vapautetaan käsittelyyn Käsittelyaika (prosessing time) (p i ) Tehtävän i käsittelyyn tarvittava aika Aikataulun toteutumisen jälkeen laskettavia tietoja kuvataan isoilla kirjaimilla. Läpäisyaika kuvaa tehtävän viettämää aikaa systeemissä. Täsmällisyys kuvaa tehtävän määräajan toteutumista. Negatiivinen täsmällisyys tarkoittaa tehtävän valmistumista etuajassa ja positiivinen täsmällisyys taas määräaikatavoitteen ylittämistä. Ainoastaan positiivista täsmällisyyttä kuvaava suure on viivästyminen. Valmistumishetki (completion date) (C i ) Hetki, jolloin tehtävä i on valmis Jonotusaika (queue time) (Q i ) Aika, jonka tehtävä i on systeemissä ennen käsittelyä Q i = F i p i = C i r i p i Läpäisyaika (flow time) (F i ) Aika, jonka tehtävä i on systeemissä: F i = C i r i Täsmällisyys (lateness) (L i ) Aika, joka lasketaan tehtävän i valmistumishetken ja määrähetken erotuksena: L i = C i d i Viivästyminen (tardiness) (T i ) Tehtävän i täsmällisyys, jos se ylittää määrähetken ja muulloin nolla. T i = max {0, L i } Aikatauluja ja tavoitteiden toteutumista arvioidaan usein yhteenlasketuilla tunnusluvuilla, joissa huomioidaan kaikki tehtävät. Tavoitteiden toteutumisen arvioinnissa voidaan käyttää myös keskiarvoja. Alla on esitetty tunnuslukuja tapauksessa, jossa käsiteltävänä on n kappaletta tehtäviä. Kokonaisläpäisyaika (total flowtime) F =

25 14 Kokonaisviivästyminen (total tardiness) T = Maksimiläpäisyaika (maximum flowtime/makespan) F max = max {F i } Maksimiviivästyminen (maximum tardiness) T max = max {T i } Myöhästyneiden tehtävien määrä (tardy jobs) U= ( ), jossa (x) = 1 jos x > 0 ja muulloin nolla 3.2 Aikataulutusympäristön ominaisuuksia Alla on esitetty ominaisuuksia, joilla voidaan erotella erilaisia toimintaympäristöjä toisistaan. Esimerkiksi tuotanto- ja palveluorganisaation ominaisuudet eroavat toisistaan. Alla on kuvattu aikataulutusympäristön ominaisuuksia: palvelimien ja tasojen määrä staattinen/dynaaminen deterministinen/stokastinen kapasiteetti keskeytyksien salliminen. Prosessin käsittelyvaihe voi olla yksi- tai useampivaiheinen. Palvelimilla tai koneilla tarkoitetaan prosessissa tarvittavia resursseja, joita myös voi olla yksi tai useampia. Palvelimet voivat olla identtisiä tai ne voivat erota toisistaan. Yhden vaiheen ympäristöt voidaan jakaa yhden ja useamman palvelimen tilanteisiin. Näissä tapauksissa kaikkia tehtäviä voidaan käsitellä kaikilla palvelimilla. Kuvassa 5 on esitetty yhden vaiheen toimintaympäristöt. (Kemppainen, 2005, s. 54)

26 15 1) Yksi vaihe ja yksi palvelin (one-stage with one processor) 2) Yksi vaihe ja useita palvelimia rinnakkain (one-stage with multiple processors) Vaihe 1 tehtävä Vaihe 1 1 Palvelin 1 tehtävä 1 2 Palvelin 1 Palvelin 2 n Palvelin n Kuva 5. Yhden vaiheen toimintaympäristöt Ympäristöt, joissa sekä palvelimia että käsittelyvaiheita on useita, voidaan jakaa massatuotantolinja- (flow shop) ja konepaja-tyyppisiin (job shop) ympäristöihin. Massatuotantolinja-tyyppisessä ympäristössä kaikki tehtävät käyvät läpi samat vaiheet samassa järjestyksessä. Konepaja-tyyppisessä ympäristössä jokainen tehtävä menee erilaisten työvaiheiden läpi. (Kemppainen, 2005, s. 54) Kuvassa 6 on esitetty useamman vaiheen massatuotanto ja konepaja toimintaympäristöt. 3) Massatuotanto (multi-stage flow shop) 4) Konepaja (multi-stage job shop) Palvelin 1 Tehtävä A Vaihe 1 Vaihe 2 Vaihe n tehtävä 1 2 n Palvelin 1 Palvelin 2 Palvelin n Tehtävä B Tehtävä C Kuva 6. Useamman vaiheen toimintaympäristöt Staattisessa ympäristössä käsiteltävien tehtävien joukko ei muutu ajan kuluessa. Staattisessa ympäristössä aikataulutustehtävät voidaan nähdä yksittäisinä erillisinä tilanteina. Dynaamisessa ympäristössä tehtäviä tulee lisää ajan kuluessa ja aikataulutustehtävät ovat jatkuvia. Useimmat käytännön toimintaympäristöt ovat dynaamisia. Staattisia ympäristöjä tarkastelemalla voidaan kuitenkin löytää

27 16 periaatteita, joita voidaan hyödyntää myös dynaamisissa tilanteissa. (Baker & Trietsch, 2009, s. 4) Deterministisessä ympäristössä aikataulutustiedot, kuten käsittelyajat, oletetaan tiedettävän varmuudella. Stokastisessa ympäristössä nämä aikataulutustiedot eivät ole tiedossa. Kaikissa tapauksissa tehtävän käsittelyyn tarvittavaa aikaa ei tiedetä edes tehtävän saapumishetkellä. Tällöin oletetaan usein, että käsittelyajat noudattavat jotakin tunnettua todennäköisyysjakaumaa tietyllä odotusarvolla ja hajonnalla. (Baker & Trietsch, 2009, s. 4) Palvelimien kapasiteetti voi pysyä samana ajan kuluessa tai se voi vaihdella. Tuotantoympäristössä kapasiteetin muutos voi johtua esimerkiksi konerikoista ja palveluympäristössä taas henkilöstön sairastumisista. Joissakin ympäristöissä tehtävä tulee suorittaa käsittelyn alettua loppuun ilman keskeytyksiä. Jos tehtävän käsittely keskeytetään, tulee tehtävä aloittaa alusta. Toisaalta joissakin ympäristöissä käsittelyn keskeytykset sallitaan ja käsittelyä voidaan jatkaa ilman, että työvaiheita tarvitsee toistaa. (Keskinocak & Tayur, 2004, s. 6-7) 3.3 Tavoitteiden asettaminen Baker & Trietsch (2009) mukaan kolme vallitsevaa päätöksentekotavoitetta aikataulutuksessa ovat läpäisyaika, täsmällisyys ja suoritusteho. Läpäisyajalla mitataan tehtävän käsittelyyn kuluvaa aikaa. Täsmällisyydellä taas mitataan tehtävälle asetetun määräajan toteutumista. Suoritusteho mittaa käsiteltyjen tehtävien määrää aikayksikössä. Valittavana on useita ristiriitaisia tavoitteita, joita voidaan edistää erilaisilla tehtävien hallintapolitiikoilla. Russel & Taylor (2011) esittävät mm. seuraavia aikatauluille asetettavia tavoitteita: määräaikojen pitäminen kokonaisläpäisyajan minimointi kokonaisviivästymisen minimointi maksimiviivästymisen minimointi keskeneräisen tuotannon minimointi käsiteltyjen tehtävien määrän maksimointi

28 17 palvelimien käytön maksimointi. Tilanteita, joissa on tavoitteena minimoida tehtävien kokonaisläpäisyaika, nimitetään F-ongelmiksi. Kokonaisviivästymisajan minimointitehtäviä nimitetään taas T-ongelmiksi. Samaa logiikkaa voidaan käyttää myös muiden ongelmien nimeämisessä. (Baker & Trietsch, 2009, s. 13) Palvelutasotavoitteet liittyvät läpäisyaikaan ja täsmällisyyteen. Palvelutasotavoitteita voivat olla esimerkiksi ylärajat viivästyneiden tehtävien osuudelle, keskimääräiselle viivästymisajalle tai keskimääräiselle läpäisyajalle. (Keskinocak & Tayur, 2004, s. 7) Kuvassa 7 on esitetty ero kahden määräaikaan perustuvan tavoitteen täsmällisyyden ja viivästymisen välillä. Täsmällisyydellä kuvataan määräajan ja valmistumisajan välistä eroa. Viivästyminen ottaa huomioon ainoastaan tapaukset, joissa määräaika ylitetään. Jos tehtävä valmistuu ennen määräaikaa, tulee viivästymisen arvoksi nolla. (Kemppainen, 2005, s ) Tehtävän i täsmällisyys L i Tehtävän i viivästyminen T i L i T i L i = C i -d i T i = max{0,l i } d i C i d i C i Kuva 7. Täsmällisyyden ja viivästymisen ero Usein käytännössä ollaan kiinnostuneita kustannuksista, jotka aiheutuvat siitä, että määräaikatavoitetta ei ole saavutettu. Tavoitteeksi voidaan asettaa kustannusfunktion minimointi, jolloin huomioidaan sekä ennenaikaisesta että viivästyneestä valmistumisesta aiheutuvat kustannukset. Nämä kustannukset

29 18 voivat vaihdella tehtävästä tai asiakkaasta riippuen, minkä takia tavoitteisiin voidaan asettaa tehtäväkohtaisia painokertoimia. (Kemppainen, 2005, s ) Kuvassa 8 on esitetty tehtävän valmistumishetkestä riippuva kustannusfunktio. Tuotteiden valmistamisesta ennenaikaisesti varastoon aiheutuu varastointikustannuksia, mutta esimerkiksi palvelutuotannossa ennen määrähetkeä valmistuneista tehtävistä ei usein aiheudu kustannuksia. Tehtävien valmistuminen etukäteen voi olla siis toimintaympäristöstä riippuen joko toivottavaa tai epätoivottavaa. Katkoviiva esittää tilannetta, jossa tehtävän ennenaikaisesta valmistumisesta ei oleteta aiheutuvan kustannuksia. Kustannus d i C i Kuva 8. Valmistumisajasta riippuva kustannusfunktio 3.4 Käsittelyjärjestyssäännöt yhden palvelimen tapauksessa Yksinkertaisimmassa yhden palvelimen käsittelyjärjestysongelmassa (single machine sequencing) on käytettävissä ainoastaan yksi palvelin. Tässä tilanteessa jokaisen tehtävän valmistumisaika (C i ) ja viivästyminen (T i ) riippuvat tehtävän sijoittumisesta käsittelyjonossa. Toisaalta aika, joka kuluu ensimmäisen tehtävän aloittamisesta viimeisen tehtävän valmistumiseen (makespan), ei riipu käsittelyjärjestyksestä. (Russel & Taylor, 2011, s ) Käsittelyjärjestyssäännöt määrittävät tehtävän suhteellisen tärkeyden verrattuna muihin käsittelyä odottaviin tehtäviin. Tehtävien priorisointi perustuu usein tehtävien ominaisuuksiin. Priorisoinnin lopputuloksena saadaan lista, joka kertoo missä järjestyksessä tehtävät tulee käsitellä. (Kemppainen 2005, s. 13) Yhden palvelimen ongelmaa tarkasteltaessa oletetaan seuraavat asiat:

30 19 1. ajanhetkellä nolla on tarjolla n kappaletta palvelimella käsiteltäviä tehtäviä 2. palvelin voi käsitellä yhtä tehtävää kerrallaan 3. asetusajat sisältyvät käsittelyaikoihin ja ne eivät riipu käsittelyjärjestyksestä 4. tehtävien ominaisuudet (käsittelyaika jne.) ovat tiedossa etukäteen 5. palvelimet ovat jatkuvasti käytössä (ei palvelinrikkoja) 6. palvelimet eivät ole toimettomina, jos tehtäviä on jonossa 7. kun tehtävän käsittely aloitetaan, se suoritetaan loppuun ilman keskeytyksiä. (Baker & Trietsch, 2009, s.11) Vaikka yhden palvelimen asetelma on yksinkertainen, voidaan sen avulla tarkastella useita ratkaisumenetelmiä ja erilaisia suorituskykymittareita. Joissakin tapauksissa on mahdollista ratkaista yhden palvelimen ongelma itsenäisesti ja hyödyntää ratkaisua laajemmassa useamman palvelimen ongelmassa. Jos palvelimien ajatellaan muodostavan yhden kokonaisuuden, tilannetta voidaan käsitellä yhden palvelimen ongelmana. (Baker & Trietsch, 2009, s.10) Tarkastellaan seuraavaksi yhden palvelimen tilannetta ja siinä käytettäviä yleisimpiä käsittelyjärjestyssääntöjä, jotka on jaettu määräaikatietoja huomioimattomiin ja huomioiviin sääntöihin. Tämän jälkeen vertaillaan käsittelyjärjestyssääntöjen suoriutumista erilaisilla suorituskykymittareilla mitattuna Määräaikoja ei huomioida Joissakin tapauksissa kustannukset määräytyvät tehtävän tai asiakkaan systeemissä viettämän ajan perusteella. Tällöin aikataulutuksen tavoitteena on nopea läpäisyaika. Toisissa tapauksissa prosessiin voi sitoutua paljon pääomaa, jolloin aikataulutuksen tavoitteena on minimoida keskeneräisen tuotannon määrä. Näiden kahden tavoitteen läheistä suhdetta voidaan kuvata yhden palvelimen tilanteessa J(t)-funktiolla, joka visualisoi keskeneräisten tehtävien määrän ajanhetkellä t yhden palvelimen tilanteessa. Kuvassa 9 on esitetty J(t)-funktio,

31 20 joka on muodoltaan koko aikataulun ajan aleneva porrasfunktio. (Baker & Trietsch, 2009, s.15) Kokonaisläpäisyaika: Kaikkien tehtävien yhteenlaskettu systeemissä vietetty aika J(t) Järjestyksestä riippuva n n-1 n p 1 p 2 p 3 p n-1 p n F max = max {F i } = p 1 + p p n Maksimiläpäisyaika: Aika, joka menee ensimmäisen tehtävän aloittamisesta viimeisen tehtävän valmistumiseen Järjestyksestä riippumaton t Kuva 9. J(t)-funktio F 2 = F 1 +F 2 = p 1 +p 1 +p 2 Tehtävän 2 läpäisyaika: Aika, jonka tehtävä 2 viettää systeemissä Järjestyksestä riippuva Alussa ajanhetkellä nolla systeemissä on n kappaletta käsittelemättömiä tehtäviä eli J(0) = n. Kun ensimmäinen tehtävä on saatu käsiteltyä ajan F 1 = p 1 kuluttua, keskeneräisten tehtävien määrä tippuu (n-1) kappaleeseen eli J(F 1 ) = n-1. Toinen tehtävä saadaan valmiiksi ajan F 2 = p 1 + p 2 kuluttua, jolloin keskeneräisten tehtävien määrä tippuu (n-2) kappaleeseen eli J(F 2 ) = n-2. Maksimiläpäisyaika F max = p 1 + p p n eli aika, joka kuluu ensimmäisen tehtävän aloittamisesta viimeisen tehtävän valmistumiseen, on riippumaton tehtävien käsittelyjärjestyksestä. Funktion muodostama pinta-ala A kuvaa taas kaikkien tehtävien muodostamaa kokonaisläpäisyaikaa (F), joka on riippuvainen tehtävien käsittelyjärjestyksestä. (Baker & Trietsch, 2009, s ) Kaavassa 1. on esitetty kokonaisläpäisyajan muodostuminen.

32 21 = = + + = (1) Maksivirtausajan (F max ), keskeneräisten tehtävien määrän (J) ja kokonaisvirtausajan (F) välinen yhteys voidaan kuvata kaavalla 2. Koska maksimivirtausaika on vakio, kokonaisvirtausaika on suoraan verrannollinen keskimääräiseen tehtävien määrään systeemissä. (Baker & Trietsch, 2009, s ) = = (2) Tästä voidaan päätellä, että käsittelyjärjestys, joka minimoi kokonaisvirtausajan (F), minimoi myös keskimääräisen keskeneräisten tehtävien määrän (J). Tämä yhteys pätee myös muissa kuin yhden palvelimen tapauksissa, minkä takia suuri osa aikataulutustutkimuksesta on suunnattu F-ongelmaan ja sen yleistyksiin (Baker & Trietsch, 2009, s ) Ajatellaan ongelmaa, jossa on tavoitteena minimoida kokonaisvirtausaika, mikä tarkoittaa J(t) funktion kannalta ajateltuna alueen A minimoimista. Alue A saadaan minimoitua silloin, kun porrasfunktion profiili on alussa mahdollisimman jyrkkä, mikä saavutetaan asettamalla tehtävät lyhimmän käsittelyajan mukaiseen järjestykseen. Tätä käsittelyjärjestyssääntöä kutsutaan SPT-säännöksi (shortest processing time), jonka periaate on esitetty kaavassa 3. (Baker & Trietsch, 2009, s ) (3) Kuvassa 10 on havainnollistettu SPT-säännön periaatetta esittämällä kaksi vaihtoehtoista käsittelyjärjestystä (S ja S ) tehtäville i ja j. Tilanteessa tehtäviä i ja j ennen on joukko B tehtäviä ja niiden jälkeen joukko A tehtäviä. Tilanteessa tehtävän i käsittelyaika on tehtävän j käsittelyaikaa lyhyempi eli p i < p j. Käsittelyjärjestys S on SPT-säännön mukainen. (Baker & Trietsch, 2009, s. 17)

33 22 S p j p i B j i A S p(b) p i p j B i j A p(b) Kuva 10. Vierekkäisten tehtävien järjestyksen vaihtaminen Alla on listattu muita käsittelyjärjestyssääntöjä, joissa määräaikatietoja ei huomioida. First come, first served (FCFS) Tehtävät tehdään saapumisjärjestyksessä. Tässä säännössä ei huomioida määräpäiviä eikä käsittelyaikoja. Kaavassa 4 on esitetty FCFS-säännön periaate. (Russel & Taylor, 2011, s. 767) (4) Shortest weighted processing time (SWPT) Tehtävät tehdään lyhimmän käsittelyajan mukaisessa järjestyksessä, jossa käsittelyaikoja on painotettu tehtävien tärkeyden mukaan. Painoarvot voidaan ajatella tehtävän viivästymiskustannuksiksi. Tässä säännössä huomioidaan käsittelyajat ja tehtävien merkittävyys. Kaavassa 5. on esitetty SWPT-säännöön periaate. (Baker & Trietsch, 2009, s ) (5)

34 23 Longest processing time (LPT) Tehtävät tehdään pisimmän käsittelyjärjestyksen mukaisessa järjestyksessä. Tässä säännössä huomioidaan ainoastaan tehtävien käsittelyajat. Kaavassa 6. on esitetty LPT-säännön periaate. (Russel & Taylor, 2011, s. 767) (6) Määräajat huomioidaan Edellä kuvatut käsittelyjärjestyssäännöt eivät huomioi tehtävien määräaikoja. Yleisin määräajan huomioiva käsittelyjärjestyssääntö on EDD (earliest due date), joka asettaa tehtävät määräajan mukaiseen järjestykseen. Tämä sääntö huomio määräajat, mutta ei käsittelyaikoja. Voidaan osoittaa, että EDD-sääntö minimoi sekä täsmällisyyden että viivästymisen maksimiarvot. (Baker & Trietsch, 2009, s. 21) Kaavassa 7. on esitetty EDD-säännön periaate. (7) Toinen tehtävän kiireellisyyttä kuvaava suure on pelivara-aika (slack time), joka kuvaa määräaikaan jäljellä olevaa aikaa vähennettynä tehtävän käsittelyajalla. Käsittelyjärjestyssääntö, joka asettaa tehtävät jäljellä olevan pelivara-ajan mukaiseen järjestykseen on MST (minimum slack time). Tässä EDD-säännön variaatiossa huomioidaan sekä tehtävän määräaika että käsittelyaika. Kaavassa 8. on esitetty MST-säännön periaate. (Baker & Trietsch, 2009, s. 21) (8) Jos EDD-sääntö tuottaa järjestyksen, jossa on korkeintaan yksi viivästynyt tehtävä, saavutetaan sillä minimi myöhästyneiden tehtävien määrälle (U). Jos EDD-järjestys tuottaa taas enemmän kuin yhden myöhästyneen tehtävän, se ei välttämättä ole optimaalinen. Tässä tapauksessa Mooren algoritmilla (Moore`s algorithm) voidaan minimoida myöhästyvien tehtävien määrä. Mooren algoritmi tuottaa seuraavan muotoisen järjestyksen: joukko B ajoissa olevia tehtäviä EDD järjestyksessä

35 24 joukko A myöhässä olevia tehtäviä missä järjestyksessä tahansa. (Baker & Trietsch, 2009, s ) Alla on listattu muita käsittelyjärjestyssääntöjä, joissa määräajat huomioidaan. Earliest operation due date (ODD) Tehtävät tehdään toimintamääräajan mukaisessa järjestyksessä. Tehtäville asetetaan toimintamääräaika, joka kertoo milloin tehtävä on otettava käsittelyyn, jotta se valmistuu määrähetkeen mennessä. Tässä säännössä huomioidaan sekä määrähetket että käsittelyajat. (Arnold, Chapman, Clive, 2012, s. 137) Critical ratio (CR) CR-sääntö käyttää samoja tietoja kuin MST-sääntö, mutta se päivittää prioriteettijärjestystä tehtävien todellisen etenemisen mukaan. CR lasketaan jäljellä olevan määräajan ja tarvittavan käsittelyajan suhteena. Toisin kuin edellä kuvatut staattiset säännöt CR on dynaaminen käsittelyjärjestyssääntö. Tämä tarkoittaa, että tehtävien suhteellinen prioriteettijärjestys voi muuttua ajan kuluessa. Kaavassa 9. on esitetty CRsäännön periaate. (Arnold et al., 2012, s. 137) CR = ää ä ä ä ä ä ä = ää ä ä ä ä ä ä ä ä ä ä ( ) (9) Jos määräaikaa on enemmän kuin tehtävän tekemiseen tarvitaan, CR on yli 1. Toisaalta jos määräaikaa ei ole tarpeeksi tehtävän tekemiseen, CR on alle 1. Jos määräaikaa on täsmälleen tehtävän tekemiseen tarvittava määrä, CR on 1. Näin ollen voidaan todeta, että: jos CR > 1, niin tehtävä on etuajassa aikataulusta jos CR < 1, niin tehtävä on myöhässä aikataulusta jos CR = 1, niin tehtävä on täsmälleen aikataulussa. (Arnold et al., 2012, s. 137)

36 Käsittelyjärjestyssääntöjen vertailua Edes yksinkertaisimmassa tilanteessa ei ole sääntöä, jolla voitaisiin optimoida sekä prosessin suoritusteho että määräaikatavoitteet. (Russel & Taylor, 2011, s. 762) Tämän takia tulee päättää, mitä tavoitetta määräaikahallinnalla halutaan edistää. Taulukossa 3 on esitetty yleisimpien käsittelyjärjestyssääntöjen hyötyjä ja haittoja. Taulukko 3. Käsittelyjärjestyssääntöjen etuja ja haittoja Sääntö Hyöty Haitta FCFS Minimoi läpäisyajan vaihtelun. Yksinkertainen toteuttaa. Suoriutuu huonosti määräaikamittareilla mitattuna SPT min F i, min L i = (C i d i ), min J minimoi kokonaisläpäisyajan ja kokonaistäsmällisyyden sekä keskeneräisten tehtävien määrän systeemissä EDD min T max min L max minimoi tehtävien viivästymisen ja täsmällisyyden maksimiarvot (Baker & Trietsch, 2009, s ) Pitkäkestoiset tehtävät viivästyvät paljon. Ei optimaalinen läpäisyajan suhteen. Suoriutuu huonosti suoritustehomittareilla mitattuna (kpl/aikayksikkö). Aikataulutusympäristöjen monimutkainen ja dynaaminen luonne estävät usein analyyttisten ratkaisukeinojen käyttämisen, minkä vuoksi tutkijat ovat käyttäneet paljon simulointia analyysityökaluna. Vaikka simulaatiotutkimuksissa ei ole pystytty löytämään yhtä optimaalista ratkaisua, on tutkimusten pohjalta pystytty tekemään joitakin suosituksia siitä, milloin tietyt käsittelyjärjestyssäännöt ovat sopivia. (Russel & Taylor, 2011, s ) Käytännössä aikataulutusongelmiin

37 26 etsitään usein ratkaisu käyttämällä karkeita heuristisia menetelmiä. (Pinedo, 2008, s. 431) Taulukossa 4 on esitetty ohjeita käsittelyjärjestyssääntöjen valintaan. Taulukko 4. Ohjeita käsittelyjärjestyssääntöjen valintaan Sääntö Kuvaus SPT EDD MST Nopeaa palvelua monille ja hidasta palvelua harvoille SPT on hyödyllisin kun systeemi on pahasti ruuhkautunut. Ei suuria määräajan ylityksiä Käytä EDD sääntöä kun tehtävien suurta viivästymistä ei voida hyväksyä. Käytä MTS sääntöä normaalilla käyttöasteella FCFS LPT Mooren algoritmi Ei SPT Yksinkertainen käsittelyjärjestyssääntö Käytä FCFS sääntöä kun käyttöaste on alhainen. Vain osa tehtävistä tehdään itse Käytä LPT sääntöä kun lyhyen käsittelyajan tehtävät on tarkoitus ulkoistaa. Minimoidaan tappiot Käytä Mooren algoritmia kun viivästyvien tehtävien määrä tulee minimoida Älä käytä SPT sääntöä, jos tehtävä tulee aikatauluttaa muiden tehtävien kanssa myöhemmälle ajankohdalle. (Russel & Taylor, 2011, s. 767) SPT-sääntö on hyödyllisin, kun systeemi on pahasti ruuhkautunut. SPT minimoi yleensä keskimääräisen läpäisyajan, keskeneräisen tuotannon määrän ja viivästyneiden tehtävien määrän. Tällä säännöllä voidaan käsitellä paljon tehtäviä nopeasti, minkä voidaan ajatella johtavan suurempaan määrään tyytyväisiä asiakkaita kuin mikään muu sääntö. Toisaalta SPT-sääntöä käyttämällä osa pitkäkestoisista tehtävistä viivästyy paljon, mikä johtaa pieneen määrään todella tyytymättömiä asiakkaita. Toisin sanoen SPT-säännöllä voidaan tarjota nopeaa palvelua monille, mutta erittäin hidasta palvelua harvoille. Tästä syystä käytännössä SPT:n käyttö keskeytetään, kun tehtävän jonotusaika on tarpeeksi

38 27 suuri, tai sen määrähetki on riittävän lähellä. Esimerkiksi monet tietokoneprosessit toimivat SPT periaatteella. Tietokoneelle toimitetut tehtävät asetetaan kategorioihin A, B ja C odotetun käsittelyajan mukaan. Lyhyen käsittelyajan tehtävät eli A tehtävät käsitellään ensimmäisinä, mutta parin tunnin välein A tehtävien käsittely keskeytetään ja systeemi poimii ensimmäisen B jonon tehtävän. Kun B tehtävä on käsitelty palaa systeemi käsittelemään A tehtäviä. C tehtäviä voidaan käsitellä esimerkiksi ainoastaan kerran päivässä. Systeemit, joilla on tietoa tehtävien määräajoista, voivat jatkaa lyhyen käsittelyajan tehtäviä niin kauan kunnes pelivara-aika on nolla tai määräaika on tietyllä etäisyydellä. (Russel & Taylor, 2011, s. 767) EDD-sääntö on hyvä vaihtoehto, kun suuria viivästymisiä ei voida hyväksyä, koska sääntö minimoi viivästymisen maksimiarvot. Vaikka myöhästyneiden tehtävien lukumäärä on EDD-sääntöä käytettäessä suurempi verrattuna SPTsääntöön, voidaan EDD-säännöllä karsia kaikkein suurimmat määräajan ylitykset. (Russel & Taylor, 2011, s. 767) EDD-sääntöä käytettäessä voidaan tärkeäksi katsottuja tehtäviä priorisoida asettamalla niille muita tehtäviä tiukempi määräaika. Tällöin ne tulevat ensimmäisenä käsiteltäväksi. EDD-säännön variaatio MST on hyvä vaihtoehto toimittaessa normaalilla toiminta-asteella. Jos systeemissä on paljon ylimääräistä kapasiteettia, saadaan tehtävät käsiteltyä hyvin tuloksin myös yksinkertaisella FCFS-säänöllä. FCFSsäännön etuna on, että tehtäviä ei tarvitse varsinaisesti järjestellä, vaan tehtävät tehdään saapumisjärjestyksessä. (Russel & Taylor, 2011, s. 767) Tämän lisäksi tehtävien käsittely saapumisjärjestyksessä kuulostaa oikeudenmukaiselta ja on helposti ymmärrettävissä, minkä takia säännön käyttöä on helppo perustella myös asiakkaille. LPT sääntöä voidaan hyödyntää, kun osa työstä tehdään alihankintana. Tällöin pitkäkestoiset tehtävät tehdään itse ja lyhytkestoiset tehtävät lähetetään muualle, kun niiden määrähetki lähestyy. Oletuksena LPT-säännössä on, että pitkäkestoiset

39 28 tehtävät ovat tärkeämpiä ja kuuluvat organisaation ydinosaamisalueeseen. (Russel & Taylor, 2011, s. 767) 3.5 Määräaikojen asettamissäännöt Yleensä määräaikoja käsitellään annettuina parametreina. Tämä johtuu siitä, että usein määräajan sanelee asiakas tai se asetetaan organisaatiossa korkeammalla tasolla. Joissakin tapauksissa määräajat voidaan asettaa itse tai niihin pystytään ainakin vaikuttamaan. Määräajan voidaan ajatella olevan neuvottelukysymys asiakkaan ja tuottajan välillä. Oletetaan, että määrähetki (d i ) voidaan asettaa tehtävän saapumishetkellä (a i ). Tällöin määrähetki voidaan kirjoittaa kaavassa 10. esitetyssä muodossa, jossa u i kuvaa tavoitetta tehtävän läpäisyajalle (flow allowance) eli määräaikaa. Toisin sanoen määräaika kuvaa aikaa, jonka tehtävän sallitaan viettää systeemissä. (Baker & Trietsch, 2009, s. 29) = + (10) On olemassa useita määräajan asettamissääntöjä, joiden suurin ero on läpäisyaikatavoitteen (u i ) määrittelytavassa. Alla on listattu viisi yleistä määräajan asettamissääntöä. Total workflow content due date rule (TWK) TWK-sääntö on yksinkertainen ja yleinen määräajan asettamissääntö. Määräaika asetetaan kertomalla tehtävän i arvioitu käsittelyaika (p i ) määräajan kireyden määrittävällä joustoparametrilla (tightness parameter) (k). Jos vakion arvoksi asetetaan yksi (k=1), työn ei oleteta jonottavan systeemissä lainkaan, vaan määräaika on sama kuin tehtävän käsittelyaika. Tehtävän jonotusaika voidaan ottaa huomioon kasvattamalla k:n arvoa. Kaavassa 11. on esitetty TWK-säännön periaate. = + ( = ) (11)