L u e n t o. Töidenjärjestely. Luennon sisältö. Töidenjärjestelyn perusteet Skedulointimallit Työntekijöiden skedulointi

Transkriptio

1 L u e n t o Töidenjärjestely Luennon sisältö Töidenjärjestelyn perusteet Skedulointimallit Työntekijöiden skedulointi

2 Yrityksen suunnittelussa eri tasoja Strategiset päätökset Luennot 1-9 aika vähenee Karkea tuotannonsuunnittelu aggregate planning Tuotannonsuunnittelu master production scheduling Materiaalitarvesuunnittelu material requirements planning Karkea kapasiteettisuunnittelu Kapasiteettitarvesuunnittelu Luento 14 Luento 15 Töidenjärjestely scheduling Luento 16 TUTA 17 Luento 16 2

3 Töidenjärjestelyn perusteet

4 This image cannot currently be displayed. Aika Kotikuri Rahat Halut Kunto Uho Nälkä Jonot Etäisyys Sää

5 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 17 Luento 16 5

6 Töidenjärjestelyä tehdään kaikkialla 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 17 Luento 16 6

7 TUTA

8 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 17 Luento 16 8

9 Töidenjärjestelyssä monia eri tavoitteita Tehokkuuden maksimointi Korkea asiakaspalvelu Asetusajat Kustannukset Käyttöaste Läpimenoajat Työn seuranta Oikeaaikaisuus Skedulointi Työvoiman hyötykäyttö Varastotasojen minimointi Trade-off tavoitteiden välillä, painotus riippuu monesta asiasta TUTA 17 Luento 16 9

10 Töidenjärjestelyssä monia eri tavoitteita - case NHL:n peliohjelma - Joukkueiden toiveet Television toiveet Pitkät etäisyydet Pelaajien kotielämä 30 joukkuetta ottelua - 6,5 kuukautta TUTA 17 Luento 16 10

11 Hyvä työjärjestys auttaa monessa! Nopeampi palvelu pienemmillä resursseilla Odotusaika Nykyinen järjestelmä Parannettu järjestelmä Varasto (WIP) TUTA 17 Luento 16 11

12 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 17 Luento 16 12

13 Skedulointimallit

14 Järjestyksen ja ajoittamisen ero? - sequencing & scheduling - Molemmilla pyritään kehittämään suunnitelma, joka ohjaa töiden vapauttamista tuotantosysteemiin ja koordinoi tarvittavia resursseja SEQUENCING antaa järjestyksen, ei vapautusaikoja - riittävä yksinkertaisissa tilanteissa SCHEDULING antaa yksityiskohtaiset vapautusajat - sopiva, kun monimutkaiset reititykset tekevät yksinkertaisesta työjärjestyksestä epäkäytännöllisen aika A B C A B C aika TUTA 17 Luento 16 14

15 Mallien tekeminen vaatii paljon tietoa Työt / tilaukset (määräajat, materiaalitarve) Sakot viivästymisestä Työntekijät (osaaminen, tehokkuus, saatavuus) Skedulointi Tilat (käyttö, kapasiteetti, hinta, saatavuus) Työvaiheet (järjestys, kestot) Tuotantolaitteet (ominaisuudet, kapasiteetti, kustannus) TUTA 17 Luento 16 15

16 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 17 Luento 16 16

17 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 17 Luento 16 17

18 Verstastuotannon skedulointi hankalinta 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 TUTA 17 Luento 16 18

19 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 17 Luento 16 19

20 Prioriteettisääntö vaikuttaa järjestykseen - first come, first served TUTA 17 Luento 16 20

21 Prioriteettisääntö vaikuttaa järjestykseen - shortest processing time TUTA 17 Luento 16 21

22 Prioriteettisääntö vaikuttaa järjestykseen - earliest due date TUTA 17 Luento 16 22

23 Skeduloinnin suorituskyvyn mittaaminen 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 17 Luento 16 23

24 Mikään sääntö ei paras kaikilla mittareilla Mittarit T j = kokonaisviivästyminen w j C j = pain. kokonaistyöstöaika w j T j = pain. viivästyminen C max T max U j C j = kokonaistuotantoaika = maksimi viivästyminen = myöhästyneiden lkm. = kokonaistyöstöaika TUTA 17 Luento 16 24

25 Skedulointi esimerkki Neljä työtä (A-D) pitää käsitellä yhdellä koneella. Testaa eri prioriteettisääntöjä (FCFS, SPT, EDD ja CR) ja mittaa sääntöjen tehokkuus keskeisillä suorituskykymittareilla. Työ Käsittely- Määrä- (saapumisjärjestys) aika päivä A 4 13 B 3 6 C 1 4 D 5 7 Sääntö Järjestys Ka. Ka. töiden lukumäärä Viivästymiset / myöhästymiset työstöaika WIP total ka. lukumäärä maksimi FCFS A-B-C-D 8,00 2,46 3,15 2, SPT C-B-A-D 6,50 2,00 2,77 1, EDD C-B-D-A 6,75 2,08 2,46 0, CR D-B-A-C 9,50 2,92 3,15 2, TUTA 17 Luento 16 25

26 Skedulointi esimerkki Tunnuslukujen laskeminen CR prioriteettisäännöllä 1/2 Työ Käsittely- Määrä- CR Työ- (saapumisjärjestys) aika päivä järjestys A ,25 3. B 3 6 2,00 2. C 1 4 4,00 4. D 5 7 1,40 1. Työ Käsittely Työstö- Määrä- Myöhässä Alku Loppu aika päivä vrk. D B A C Ka. 9,50 Ka. 2,75 odottelua 8, käsittelyä 4 2 kpl max. 9 TUTA 17 Luento =7/5

27 Skedulointi esimerkki Tunnuslukujen laskeminen CR prioriteettisäännöllä 2/2 D B (0) (5) (5) (7) (8) I I WIP total = = = = 2,92 3,15 A (8) (12) (13) C (12) (13) 0 13 TUTA 17 Luento 16 27

28 Skedulointi esimerkki Neljä työtä (A-D) pitää käsitellä yhdellä koneella. Testaa eri prioriteettisääntöjä (FCFS, SPT, EDD ja CR) ja mittaa sääntöjen tehokkuus keskeisillä suorituskykymittareilla. Työ Käsittely- Määrä- (saapumisjärjestys) aika päivä A 4 13 B 3 6 C 1 4 D 5 7 Sääntö Järjestys Ka. Ka. töiden lukumäärä Viivästymiset / myöhästymiset työstöaika WIP total ka. lukumäärä maksimi FCFS A-B-C-D 8,00 2,46 3,15 2, SPT C-B-A-D 6,50 2,00 2,77 1, EDD C-B-D-A 6,75 2,08 2,46 0, CR D-B-A-C 9,50 2,92 3,15 2, TUTA 17 Luento 16 28

29 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 17 Luento 16 29

30 Johnsonin algoritmi esimerkki Alkutilanne Iterointi lyhin aika 1 (työ B, kone 1); sijoita työ B ensimmäiseksi ja poista Työ Kesto Kesto kone 1 kone 2 A 5 2 B 1 3 C 6 4 Kone 1 Kone 2 1 (B) 2 (A) 5 (A) 3 (B) 6 (C) 4 (C) lyhin aika 2 (työ A, kone 2); sijoita työ A viimeiseksi ja poista Kone 1 Kone 2 5 (A) 2 (A) 6 (C) 4 (C) jäljellä vain työ C; sijoita jäljellä olevaan paikkaan Lopullinen työjärjestys: B-C-A, makespan 14 Kone 1 B Työ C Työ A Kone 2 Työ B Työ C Työ A TUTA 17 Luento 16 30

31 Johnsonin algoritmi esimerkki A-B-C A B C Makespan A B C 16 A-C-B A C B Makespan A C B 18 B-A-C B A C Makespan B A C 16 B-C-A B C A Makespan B C A 14 C-B-A C B A Makespan C B A 15 C-A-B C A B Makespan C A B TUTA 17 Luento 16 31

32 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 17 Luento 16 32

33 Töidenjärjestelyn käytännön ongelmat - case raitiovaunujen aikataulut ja ajonopeus - TUTA 17 Luento 16 33

34 Töidenjärjestelyn käytännön ongelmat - case raitiovaunujen aikataulut ja ajonopeus - TUTA 17 Luento 16 34

35 Pienten ongelmien selvittäminen mahdollista, isojen välillä turhauttavan hankalaa! TUTA 17 Luento 16 35

36 Pienten ongelmien selvittäminen mahdollista, isojen välillä turhauttavan hankalaa! TUTA 17 Luento 16 36

37 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 17 Luento 16 37

38 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 17 Luento vs.

39 Työntekijöiden skedulointi

40 Yksinkertaistettu työntekijöiden skedulointi Ennustettu kysyntä Palvelutaso Työvoimantarve Skedulointirajoitteet Päivittäinen työntekijätarve Yksittäisen työntekijän skedulointirajoitteet Työntekijäkohtainen työaikataulu TUTA 17 Luento 16 40

41 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 17 Luento 16 41

42 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)? Päivä Maanantai Tiistai Keskiviikko Torstai Perjantai Lauantai Sunnuntai Kokonaistarve Työntekijä 1 X X X X Tarve vielä Työntekijä 2 X X X X Tarve vielä Työntekijä 3 X X X X Tarve vielä Työntekijä 4 X X X X Tarve vielä Työntekijä 5 X X X X Tarve vielä Työntekijä 6 X X X X Tarve vielä Työntekijä 7 X X X X Tarve vielä Työntekijä 8 X X X X Tarve vielä Työntekijä 9 X X X X Tarve vielä Työntekijä 10 X X X X Tarve vielä Työntekijä 11 X X X X Tarve vielä Yhteensä Ylimääräisiä TUTA 17 Luento 16 42

43 Töidenjärjestelyn ihmisläheisyys - case raitiovaunukuljettajien tauot - Hakaniemen taukotilat TUTA 17 Luento 16 43

44 Töidenjärjestelyn ihmisläheisyys - case raitiovaunukuljettajien allokointi - Jätkäsaari - Sörnäinen - Arabia TUTA 17 Luento 16 44