Töidenjärjestely. Töidenjärjestelyä tehdään kaikkialla. Luennon sisältö. Miksi töidenjärjestely on tärkeätä? Töidenjärjestelyn idea tiivistettynä

Transkriptio

1 L u e n t o Töidenjärjestelyä tehdään kaikkialla Töidenjärjestely Luennon sisältö Töidenjärjestelyn perusteet Skedulointimallit Työntekijöiden skedulointi Valmistettavien tuotteiden skedulointi tuotannon organisointi muutettaessa panoksia tuotoksiksi - esim. missä järjestyksessä työt tehdään tehtaassa tai yhdessä työpisteessä Työntekijöiden työvuorojen skedulointi työvuorojen määrittely sekä tuotannossa että palveluissa? - esim. millaisia vuoroja hoitajat tekevät sairaalassa huomioiden lukumäärä- ja osaamisrajoitteet Projektien skedulointi projektien organisointi aika- ja kustannusrajoitteiden pohjalta - esim. kuka konsulttitoimistossa työskentelee missäkin projektissa? Tilojen skedulointi työtilojen kohdistaminen resurssi ja tilarajoitteet huomioiden - esim. miten korkeakoulussa määritellään kurssien opetusajat (oppilaat/työt, opettajat/resurssit, huoneet/tilat)? Kuljetusten skedulointi toimeksiantojen allokointi - esim. miten korjauspalveluissa asiakaskäynnit ajoitetaan matkat ja käyntien kestot huomioiden? - esim. miten bussien ja raitiovaunujen aikataulut suunnitellaan? TUTA 16 Luento 16 6 Töidenjärjestelyn idea tiivistettynä A scheduling system dynamically makes decisions about matching activities and resources in order to finish jobs and projects needing these activities in a timely and high-quality fashion while simultaneously maximizing throughput and minimizing direct operating costs. eli... Töidenjärjestelyn tehtävänä on osoittaa kaikille tehtäville töille oikeantyyppistä kapasiteettia oikeaan aikaan (tavoitteena tehokkuus ja kannattavuus). Tasapainottelua rajoitettujen resurssien ja töiden oikea-aikaisen valmistumisen välillä. Kuinka monta tuotetta tuotetaan kerralla? Milloin mikäkin tuote tuotetaan? Mitä tapahtuu jos tuote valmistuukin myöhässä? töiden reititys, järjestely ja ajoitus TUTA 16 Luento 16 5 Miksi töidenjärjestely on tärkeätä? Resurssien järjestäminen on yksi johtajien tavallisimpia tehtäviä skedulointia tehdään toistuvasti, jopa monta kertaa päivän sisällä (esim. lentokentällä suunnitelmat uusiksi kun koneet myöhässä) Operatiivisesta luonteesta huolimatta varsin strateginen kilpailukeino suora vaikutus kustannuspohjaiseen kilpailukykyyn - hyvä skedulointi nostaa tehokkuutta ja laskee kustannuksia aikataulu Ł työvirta Ł kassavirta (läpimenoajat, varastot jne.) - esim. lentoyhtiöt säästäneet satoja miljoonia vuodessa tehokkaammalla resurssien käytöllä suora vaikutus aikaperusteiseen kilpailukykyyn - esim. FedEx -kuljetuspalvelut; nouto- ja toimitusajankohtien, autojen, lentokoneiden ja henkilöstön jatkuva palapeli TUTA 16 Luento 16 8

2 Töidenjärjestelyssä monia eri tavoitteita Tehokkuuden maksimointi Työvoiman hyötykäyttö Skedulointi Korkea asiakaspalvelu Varastotasojen minimointi Trade-off tavoitteiden välillä, painotus riippuu monesta asiasta Asetusajat Kustannukset Käyttöaste Läpimenoajat Työn seuranta Oikeaaikaisuus TUTA 16 Luento 16 9 Odotusaika Hyvä työjärjestys auttaa monessa! Nopeampi palvelu pienemmillä resursseilla Varasto (WIP) Nykyinen järjestelmä Parannettu järjestelmä TUTA 16 Luento Töidenjärjestelyssä monia eri tavoitteita - case NHL:n peliohjelma - Joukkueiden toiveet Television toiveet Pitkät etäisyydet Pelaajien kotielämä 30 joukkuetta ottelua - 6,5 kuukautta TUTA 16 Luento Millainen on hyvä työjärjestys? - case ilmailulaitos - Päätöksenteossa tutut perusmuuttujat lentokoneet ( työt ) kiitotiet ( koneet ) suunnitellut laskeutumisajat ( toimitusajankohdat ) matkustajien lukumäärä koneissa jne. (esim. kustannus ) Useita mahdollisia tavoitefunktioita laskeutumisiin vaadittavan kokonaisajan minimointi myöhästyneiden matkustajien lukumäärän minimointi jne. Tilannekohtaiset muuttujat huomioitava työt : sairaskuljetukset, polttoaine, poliitikot, konetyyppi koneet : säätila, korjaukset henkilöt : tornin kelpuutus TUTA 16 Luento 16 12

3 Järjestyksen ja ajoittamisen ero? - sequencing & scheduling - SEQUENCING antaa järjestyksen, ei vapautusaikoja - riittävä yksinkertaisissa tilanteissa aika Molemmilla pyritään kehittämään suunnitelma, joka ohjaa töiden vapauttamista tuotantosysteemiin ja koordinoi tarvittavia resursseja SCHEDULING antaa yksityiskohtaiset vapautusajat - sopiva, kun monimutkaiset reititykset tekevät yksinkertaisesta työjärjestyksestä epäkäytännöllisen A B C A B C aika Malleilla erilaisia lähtökohtia Staattiset (malleissa yleisempi) määrätty määrä töitä yksinkertaiset oletukset kaikki työt saapuvat yhtä aikaa kaikki työpisteet vapaita minimoidaan kokonaistuotantoaikaa tutkimuksessa jaottelu deterministisiin prosesseihin stokastisiin prosesseihin Dynaamiset (käytännössä tavallisempi) töitä lisätään jatkuvasti realistisemmat oletukset tilaukset muuttuvat jatkuvasti ja epäsäännöllisesti yksikön tai koneen kapasiteetti vaihtelee ilman etukäteisvaroituksia jne. jonoteorian ja töidenjärjestelysääntöjen käyttö yleistä TUTA 16 Luento TUTA 16 Luento Mallien tekeminen vaatii paljon tietoa Sakot viivästymisestä Työntekijät (osaaminen, tehokkuus, saatavuus) Työt / tilaukset (määräajat, materiaalitarve) Skedulointi Tilat (käyttö, kapasiteetti, hinta, saatavuus) Työvaiheet (järjestys, kestot) Tuotantolaitteet (ominaisuudet, kapasiteetti, kustannus) Tuotantotyyppi vaikuttaa töidenjärjestelyyn Verstas moniulotteinen ongelma useita tavoitteita/ratkaisuja Erätuotanto tuotantoerän laatu ja koko (ELS) varaston riitto (run-out time) Kokoonpanolinja tuotantolinjan tasapainottaminen, tasainen tuotantonopeus osien tuotantojärjestys Prosessituotanto ensisijaisesti tuotteenvaihdon ajoitusta kustannukset avaintekijänä TUTA 16 Luento TUTA 16 Luento 16 17

4 Verstastuotannon skedulointi hankalinta Skeduloinnin suorituskyvyn mittaaminen Tuotannon ominaispiirteistä johtuen moninainen prosessi useita erilaisia tuotteita, tuotantovaiheita, -järjestyksiä, käsittelyja asetusaikoja, tilauskokoja jne. jokainen vaihe pitää skeduloida erikseen koordinaatio luonnollisesti tärkeää Erittäin dynaaminen toimintaympäristö tilauksia saapuu, odottaa ja lähtee jatkuvasti Tuotannossa samanaikaisesti monia tilauksia yritykset joko jäädyttävät skeduloitavan tilauskannan tai työskentelevät jatkuvien prioriteettien kanssa Tuotanto Varasto Markkinointi Kokonaistuotantoaika (makespan) ensimmäisen työn aloittamisen ja viimeisen työn lopettamisen välinen aika Keskimääräinen työstöaika (average flow time) työstöaikojen summa jaettuna töiden lukumäärällä (sisäinen tehokkuus) Keskimääräinen töiden lukumäärä (WIP & total) työstöaikojen summa jaettuna kokonaistuotantoajalla (varaston likiarvo) lopullisten toimitusaikojen summa jaettuna kokonaistuotantoajalla Keskimääräinen viivästyminen (average tardiness) myöhästymispäivien summa jaettuna töiden lukumäärällä (asiakaspalvelun hyvyys ja ulkoinen tehokkuus) Myöhästyneiden töiden lukumäärä Maksimi myöhästyminen TUTA 16 Luento TUTA 16 Luento Yleisimmät prioriteettisäännöt FCFS (first come - first served) töiden saapumisjärjestys määrittelee työstöjärjestykseen ei oikeastaan millään mittarilla kauhean hyvä sääntö (sattuma) SPT (shortest processing time) töiden kesto määrittelee työstöjärjestyksen työ, jonka kesto on lyhin aloitetaan ensin jne. minimoi keskimääräisen työstöajan yhden koneen tapauksessa EDD (earliest due date) töiden määräpäivä määrittelee työstöjärjestykseen työ, jonka määräpäivä on lähimpänä aloitetaan ensin jne. minimoi maksimi viivästymisen CR (critical ratio) lasketaan suhdeluku jakamalla jäljellä oleva aika käsittelyajalla ensimmäisenä työ, jolla on vähiten aikaa jäljellä ko.hetkellä käsittelyaikaan verrattuna (= kriittisin ) S/RO (slack per remaining ops) lasketaan suhdeluku jakamalla jäljellä olevan ajan ja käsittelyajan erotus jäljellä olevien operaatioiden määrällä ensimmäisenä kriittisin työ Monia muitakin löytyy staattiset: longest processing time, start date, last come - first served, random order, least set-up... dynaamiset: slack time remaining, least work / fewest operations remaining, S/PT, MOD... TUTA 16 Luento Skedulointi esimerkki Neljä työtä (A-D) pitää käsitellä yhdellä koneella. Testaa eri prioriteettisääntöjä (FCFS, SPT, EDD ja CR) ja mittaa sääntöjen tehokkuus keskeisillä suorituskykymittareilla. TUTA 16 Luento 16 25

5 Skedulointi esimerkki Tunnuslukujen laskeminen CR prioriteettisäännöllä 1/2 odottelua 8, käsittelyä 4 2 kpl max. 9 TUTA 16 Luento =7/5 Töidenjärjestely 2-vaiheisessa prosessissa Useimmiten työprosesseissa käytetään enemmän kuin yhtä konetta Johnsonin algoritmi minimoi töiden kokonaistuotantoajan (makespan) kahden koneen tapauksessa 1. lajittele töiden työstöajat kahdella koneella kahteen listaan 2. etsi lyhin aika jommasta kummasta listasta ja poista työ molemmista listoista - mikäli aika on 1. koneen listasta, sijoita työ ensimmäiselle mahdolliselle sijalle työjärjestyksessä - mikäli aika on 2. koneen listasta, sijoita työ viimeiselle mahdolliselle sijalle työjärjestyksessä 3. toista kunnes listat on käyty läpi Työjärjestys ei siis ole 1.koneen SPT-järjestys! TUTA 16 Luento Skedulointi esimerkki Johnsonin algoritmi esimerkki Tunnuslukujen laskeminen CR prioriteettisäännöllä 2/2 Alkutilanne D B A (0) (5) (5) (7) (8) (8) (12) (13) Iterointi lyhin aika 1 (työ B, kone 1); sijoita työ B ensimmäiseksi ja poista lyhin aika 2 (työ A, kone 2); sijoita työ A viimeiseksi ja poista jäljellä vain työ C; sijoita jäljellä olevaan paikkaan C (12) (13) Lopullinen työjärjestys: B-C-A, makespan TUTA 16 Luento TUTA 16 Luento 16 30

6 Johnsonin algoritmi esimerkki Pienten ongelmien selvittäminen mahdollista, isojen välillä turhauttavan hankalaa! TUTA 16 Luento TUTA 16 Luento Töidenjärjestelyssä huomioitavia asioita Töidenjärjestelymallien taustalla yleensä paljon oletuksia työt välittömästi käsiteltävissä, prosessointiajat deterministiset ei asetusaikoja, ei koneiden rikkoutumisia, ei peruttuja töitä, töiden keskeyttäminen mahdotonta... Käytännössä tilanne varsin erilainen kaikki työt eivät ole valmiina työstettäväksi kun ongelmaa ratkaistaan, prosessointiajat harvoin deterministisiä... käytössä aina enemmän kuin kaksi konetta, työstöajat riippuvat työjärjestyksestä jne. Ongelmanasettelussa siis aina epävarmuutta isoihin ongelmiin tuskin löydetään optimaalisia vastauksia prioriteetteihin perustuvat järjestelysäännöt toimivat usein hyvin TUTA 16 Luento Ongelmanratkaisussa hyviäkin puolia Määräpäivät voidaan määritellä selkeästi Töiden jakaminen pienempiin eriin on mahdollista yhdellä koneella saadut SPT tulokset antavat ymmärtää, että lyhyet työt purkavat jonoa nopeammin kuin pitkät työt Johnsonin algoritmin rutiini viittaa siihen, että useamman koneen tapauksessa kannattaa aloittaa ja lopettaa lyhyellä työllä lyhyistä töistä saadaan pieniä siirtoeriä ja niistä voidaan yhdistellä isompia työstöeriä Kapasiteetilla usein joustomahdollisuuksia ylityöt, työntekijöiden kierrättäminen, alihankkijat... Huomio keskittyy pullonkauloihin Useita mahdollisia työjärjestyksiä (riittävän hyviä) TUTA 16 Luento 16 37

7 Töidenjärjestelyä tehdään myös palveluissa Klassinen varastoimattomuuden ongelma kysyntä lisäksi usein varsin epätasaista Varausjärjestelmä vähentää satunnaisuutta järjestelmän yleistä toimivuutta parantaa mm. - muistus varauksen olemassa olosta (soitto, SMS, ...) - taloudellinen rangaistus jos jättää saapumatta (no-show -sakko) - palkitsematta jättäminen jos saapuu paikalle liian aikaisin (eli esim. ei palvella etuajassa olevia) ja sakottaminen jos myöhästyy - varausten aaltomainen allokointi (asiakkaat hieman etuajassa ) Promootiot ja hinnoittelumekanismit helpottavat kysynnän tasoittamisessa helpottaa mm. henkilökunnan skedulointia TUTA 16 Luento vs. Työntekijöiden skedulointi Ihmiset ainainen OM-ongelma skedulointi helppoa tasaisessa tuotannossa - esim. paperiteollisuus ( vuorolistat vuosiksi eteenpäin ) skedulointi hankalaa kysynnän vaihdellessa - esim. palvelualat (työntekijät erottamaton osa palvelun tuottamista) Tehokkaan skeduloinnin merkityksen näkee katsomalla palkkakustannusten osuutta tavoitteena skeduloida tarpeeksi ihmisiä vastaamaan kysyntään minimikustannuksin (klassinen asiakastyytyväisyys tilanne) - osa-aikaisia käytetään usein juuri heidän joustavuuden vuoksi Inhimillisyys työvuorojen suunnittelussa? vapaapäivien peräkkäisyys työpäivien pituus ja tasaisuus - kahvitauot, osa-aikaisuus, ruuhkatyöntekijät jne. TUTA 16 Luento Yksinkertaistettu työntekijöiden skedulointi Ennustettu kysyntä Palvelutaso Työntekijöiden skedulointi esimerkki Laskettelukeskuksessa järjestetään 4 päivän hiihtokursseja. Kuinka monta laskettelunopettajaa pitäisi vähintään palkata jos kurssienvetäjät tekevät neljän päivän työviikkoa (vetävät kurssin alusta loppuun) ja keskuksen johdon myyntiennusteet pitävät paikkansa (opettajien tarve per päivä taulukon ylimmän rivin kaltainen)? Työvoimantarve Skedulointirajoitteet Päivittäinen työntekijätarve Yksittäisen työntekijän skedulointirajoitteet Työntekijäkohtainen työaikataulu TUTA 16 Luento TUTA 16 Luento 16 42