Методы оптимизации

Регламенты закупок являются хорошим примером, когда простые правила приводят к формированию сложных и запутанных бизнес-конструкций. В результате бизнес оказывается в футляре ограничений, которые сказываются на нем отрицательно. Преодолеть это невозможно все работают по правилам.

Можно поменять правила, но тут начинаются неприятности. Имеется доказательство того, что часто совсем простые правила ведут к непредсказуемой динамике. Это называется принцип вычислительной неприводимости (The New Kind of Science). Результат применения не очень сложного набора правил нельзя интуитивно предугадать. Его можно только вычислить (смоделировать), произведя соответствующие операции.

Обсудим следующие темы:
динамика закупок производственных предприятий;
что не так в регламентах;
почему система все-таки работает;
исследование KPI через базисы Гребнера.

Инстаграм

1. Анализ данных по закупкам.

Ниже приведены данные закупок 5 действующих предприятий и одного строящегося.
Данные взяты из ERP. Они очень простые:
дата создания заявки о потребности;
дата утверждения потребности после проведения процедур согласования;
дата начала поставок.

Действующий завод 1.



Первый график соответствует координатам <дата создания потребности дата утверждения закупки>. Второй график соответствует координатам <дата утверждения закупки дата начала поставки>. Третий общая картина без даты утверждения в координатах <дата создания потребности дата начала поставки>.

Действующий завод 2.



Надо понимать, что регламент закупок строгая процедура: при одной сумме бежишь по малому кругу, при другой по большому, а с некоторой суммы нужно получать коллегиальное решение.

Действующий завод 3.



При том, что профиль заводов одинаковый. Закупки идут в основном на ремонты, но графики показывают достаточно большое своеобразие процессов от завода к заводу.

Действующий завод 4.



Действующий завод 5.



При всей серьезности регламентов интересны даты в отрицательных областях. Это значит, что поставка происходит до окончания процедур согласования. Еще это заметка к вопросу об относительной пользе ERP: без нее плохо, но при ее наличии очень много проблем (относящихся к сфере ее ответственности) остается нерешенными.

Строящийся завод.



Данные выглядят более хаотичными, но отрицательные даты присутствуют в большом количестве.

2. Что на практике допускают регламенты.

Приведенные выше данные свидетельствуют о наличии вне регламентных договоренностей. Причем эти договоренности имеют место на очень высоком уровне. Обратите внимание на нижние зазубрины на графиках действующих предприятий. Они, скорее всего, отражают ежемесячные бухгалтерские списания. На строящемся заводе пока нет должной бухгалтерской дисциплины и списания там происходят хаотически.

Вывод может быть только один: вся гора регламентов и правил закупок не работает так, как должна. Более того, все это понимают и предпринимают действия, что бы исправить. Мотивы этого могут быть разными.

Первый раздел касался только фактических сроков зафиксированных в ERP для процессов закупок. Но эти закупки производятся из выделенных сумм, определенных регламентами планирования, которые одинаковы для всех предприятий.

Ниже приведены рисунки, определяющие объемы средств на материалы. Они соответствуют действующим заводам, данные о которых были рассмотрены ранее.



Синим обозначен первоначально утвержденный план.



Коричневая линия уточненный план. Данные исторические, разрывы соответствуют пересмотру параметров бюджета.



Зеленая линия факт.



Фиолетовая линия уточненный план без факта: показывает насколько изначально завышаются потребности.



Интересно, что вся эта динамика соответствует действующим регламентам.

По таким позициям, как Ресурсы и Услуги, план в точности соответствует факту (о чудо методов прогнозирования).

3. Система правил, KPI и теневое планирование.

Науку обмануть невозможно, и система правил в регламентах дает непредсказуемый результат. Но в обычной практике на бумаге почти всегда получается требуемый результат.

Это не парадокс, а следствие теневого планирования и правильной работы с KPI (сами выбираем сами отчитываемся).

Никто не смотрит на отрицательные даты в сроках поставки (задним числом) и странную динамику потребностей. Основное внимание направлено на способность не превысить бюджет.

Посмотрим, что при этом происходит с ценами закупок.
Практически для всех предприятий картина одинакова. Далее приведены данные только одного из предприятий.



На рисунке показано соотношение для материалов: малиновые точки куплено дороже, чем заявлялось, бурые куплено дешевле.



Все покупки услуг вне плановые.



Больший объем ресурсов куплен вне плана.



На гистограммах слева указано распределение количества позиций, а справа их объем.



Конечно, на предприятие, работающем десятилетия, все ремонтные услуги должны быть внеплановыми.



Сводка для ресурсов для ремонтной деятельности.

При таких профилях избежать скандалов можно только при регулярном теневом планировании, при котором отслеживаются отчетные позиции.

Если такое планирование может иметь место в стесненных обстоятельствах, то целенаправленное развитие системы планирования несомненно будет еще более успешным.

4. Что делать? KPI. Базисы Гребнера.

Как бы не были обоснованы претензии к KPI, но они прочно вошли в систему управления бизнесом.

Путь постоянного пересмотра KPI не самый результативный. Придумывать новые KPI можно, но для этого необходимо иметь веские основания применять те или иные функциональные зависимости. Кроме того, есть ограничения со стороны трудового законодательства, не позволяющие просто так отказываться от принятой системы вознаграждения.

В целом, резервов в управлении через KPI сравнительно немного. Но анализ действующей системы KPI многое может сказать об опасениях участников бонусных программ. Те позиции, которые не включаются в KPI, являются наиболее интересными. Для включенных позиций (например, объем продаж), которые сложно интерпретировать однозначно и сложно достигнуть, любопытными являются дополнительные легко достижимые компенсирующие позиции.

Предлагается следующая методика объективной оценки действующих KPI.
Все количественные и качественные KPI переводятся (по достаточно простым и прозрачным правилам) в функциональные зависимости:
f1(x1,x2,x3,x4)
f2(x2,y1,y2,y5)
f3(x4,y2,z1,z2,z3), где x, y, z учитываемые факторы.
Таких зависимостей может быть много. Столько же, сколько KPI или больше.
Формально, в результате получается полиномиальная система от многих переменных.

Для решения таких систем разработан метод базисов Гребнера. В общем случае метод достаточно сложный и не всегда ведет к желаемому результату.

Но в случае KPI он подходит идеально.
Что он позволяет делать?

Во-первых, метод дает ответ, совместима ли система и есть ли у нее решение. Если у системы нет решения, значит выбранные KPI противоречивы.

Во-вторых, для непротиворечивых KPI метод позволяет найти функциональные зависимости (формулы) между KPI разных подразделений и проанализировать их взаимозависимость.

В-третьих, можно понять уровень сепаратизма и несвязанности показателей работы подразделений. Система KPI может распасться (по формулам) на несвязанные между собой (независимые) части.

И, наконец, формализованный перечень факторов x, y, z, фиксирует набор учитываемых проекций бизнеса. Все остальные проекции оказываются забытыми.

Прежде, чем двигаться по пути совершенствования системы планирования и управления, попробуйте протестировать набор KPI Вашей компании.

Производственные функции это из учебников по экономикс и микроэкономическим моделям, которые ничего общего не имеют с практикой.
Сдать учебный курс и забыть Прочитать о глобальных тенденциях и посмеяться

Рассмотрим ситуации, когда производственные функции могут быть практически полезными и дают возможность существенно улучшить процессы планирования и управления.

Инстаграм

Проблема была простая. Имеется дефицит денежных средств. Финансовый блок аккумулирует (изымает) денежные средства для проведения оплат и очень мало выделяет для закупки комплектующих. Из-за дефицита комплектующих мелкосерийное производство очень дорогих изделий постоянно простаивает и срывает сроки выполнения заказов. Денег поступает меньше, финансовый блок их опять аккумулирует, не пуская на производство. Замкнутый круг.

Далее показано как производственные функции естественным путем возникают на промышленном предприятии. Они могут быть использованы для поиска взаимоприемлемых компромиссов производственного (индустриального) и финансового блоков компании.

В ходе построения производственных функций возникает вопрос о путях унификации линейки изделий, что ведет к уменьшению затрат на резервы комплектующих.

Обратное так же верно: без унификации линейки изделий сложно выйти на практически полезные производственные функции.

В Советском Союзе из конечных изделий массово производились патроны, снаряды и автоматы Калашникова. Все остальное относилось к не массовым производствам, даже если они собирались на конвейере: среднесерийное, мелкосерийное и уникальное.
Рассматриваемая задача вполне актуальная из-за того, что мелкая серия пока является основой российской экономики.

Сразу встал вопрос о данных Заказчика для решения поставленной задачи: создать рабочую группу, заседать еженедельно Тупик.
Наши дальнейшие исследования основаны исключительно на данных, полученных из документов, которые представлялись на Правление при утверждении годового бюджета.

1. Производственные функции и модели балансировки.

При разработке моделей и производственных функций использовались следующие параметры.

временные
daysInYEAR дней в году;
shiftSTAFF количество работников;
shifts количество смен;
hours часов в смене;
lunchTIME время обеда (отдыха);
overTimeHOURS количество часов переработки;

производственные
totalCAPACITY максимальная поизводительность;
unitCycleTIME время цикла производства одного изделия;
rejectASSEMBLY брак при сборке;
stop вероятность остановки из-за нехватки комплектующих;

стоимостные
laborHourCOST часовая ставка;
overHeadRATE накладные расходы;
directCOST прямые расходы;

параметры комплектующих
partsVOLUME объем комплектующих;
priceBUY цена покупных комплектующих;
rejectBUY брак покупных комплектующих;
priceOWN цена комплектующих собственного изготовления;
rejectOWN брак собственных комплектующих;
discountRANGE размер объемной скидки;
partsCoefficientBUY доля покупных;
partsCoefficientOWN доля собственных комплектующих;

рыночные
unitPRICE цена продажи изделия;
investment инвестиции;
missedBENEFIT упущенная выгода;
unitPRICE продажная цена одного изделия;

Производственная функция, определяемая производственно-технологическими факторами.

Сформируем производственную функцию, определяющую нелинейную зависимость между количеством доступных наборов комплектующих и вероятностью остановки stop из-за нехватки комплектующих.



В модели использована показательная функция с основанием base в степени количества доступных наборов комплектующих. Вычисляется максимальное количество комплектов, после которого значение stop становится практически нулевым.
Динамический вариант картинки.

Изменение значения base (первый ползунок) приводит к изменению крутизны/пологости графика. Второй ползунок позволяет получить значение функции, соответствующее выбранному количеству комплектующих, или, наоборот, по желаемому значению функции (процент от 1) выяснить соответствующее значение количества комплектующих.

В результате получаем (второй график) новое значение stop, которое достигается при наличии соответствующего резерва количества комплектующих.

Вместо показательной функции может быть любая другая функция по виду или содержанию: эмпирическая, эвристическая (экспертная), алгебраическая или кусочно-непрерывная.

Назначение данной производственной функции состоит в том, чтобы связать значение stop с количеством доступных комплектующих только на основе производственно-технологических факторов и имеющегося опыта.

Модель для балансировки производственно-технологической целесообразности и финансово-экономической эффективности.

Производственно-технологическая целесообразность диктует желание иметь как можно больше комплектующих (с учетом возможного брака). С другой стороны, финансово-экономическая эффективность ориентирована на минимизацию замороженных в комплектующих денежных средств.

Балансировка производственно-технологической целесообразности и финансово-экономической эффективности базируется на зависимости значения вероятности остановки stop из-за нехватки комплектующих и объема потребных инвестиций на резерв комплектующих.

Пример зависимости прибыли от резерва комплектующих.



Динамический вариант

Значения от 0 до 8 соответствуют количеству резерва комплектующих, а значения от 26 до 34 количеству единиц продукции, которые могут быть сделаны при действующих значениях параметров.

Для тех же данных рассчитан размер необходимых инвестиций для покупки резерва комплектующих (зеленый) и затраты на обслуживание кредита (оранжевый).



Динамический вариант

Модуль затрат времени.

На рисунке приведена зависимость удельных значений оплачиваемого времени (синий) и время непосредственной работы (коричневый) в зависимости от значений stop пробегает от 0 до 0.7 с шагом 0.001.



Модуль себестоимости.

Включает затраты на сборку и комплектующие, а также удельные значения затрат на зарплату, накладные и прямые расходы.



Зеленый пунктир прибыль в зависимости от количества выпущенных изделий.

Модуль нелинейных зависимостей.

Динамический вариант



Модуль позволяет в зависимости от соотношения stop резерв комплектующих рассчитывать необходимые инвестиции, снижение брака по покупным комплектующим и комплектующим собственного производства, объемную скидку при покупке комплектующих и стоимость обслуживания кредита.

Польза производственных функций.

При принятом разделении труда и кооперации руководители структурных подразделений и менеджмент компании, основываясь на богатом опыте, всегда могут обосновать сложившуюся конкретную ситуацию и предложить решения, которые необходимо принять. Однако каждый раз видение обстоятельств и вектор предлагаемых решений будут смещены в пользу закрепленной специализации подразделения.

Базовый принцип производственной кооперации всегда диктует целесообразность принятия компромиссных решений.
Итоговое компромиссное решение чаще всего будет не оптимальным для каждого конкретного структурного подразделения, но правильным для всей компании в целом. Поэтому компромиссное решение должно быть понятно для всех заинтересованных сторон и и получено ясным образом, преодолев барьеры закрепленной специализации подразделений.

Производственные функции отражают общую картину для компании в целом, поэтому они пригодны для использования при обосновании уступок, которые необходимо сделать подразделениям и службам для повышения общей прибыльности компании.

2. Унификация продуктовой линейки изделий.

Унификация продуктовой линейки изделий является исключительно задачей инженеров и технологов. Но в общем случае у них не хватает достаточной информации и необходимого инструментария для корректного решения проблемы унификации. Требуется как минимум преодолеть два объективных барьера на пути унификации.

Первый барьер определяется тем, что на принятие решений реально оказывают воздействия нелинейные зависимости между учитываемыми факторами и скрытые в BigData закономерности. Первый барьер можно преодолеть за счет применения производственных функций.

Второй барьер носит системный характер и для преодоления требует наличия общей производственно-коммерческой картины. Кроме того, необходимо учитывать годами накопленные противоречия в цепочках принятых компромиссных решений, а не относиться к этому как неприятной данности. В этом могут помочь адекватные инструментальные средства.

Сначала рассмотрим спектр характеристик комплектующих, поставляемых по кооперации. Затем проведем кластеризацию изделий по идентичным комплектующим.

2.1. Характеристики комплектующих, поставляемых по кооперации.

Очень часто имеется возможность либо произвести комплектующие самим (например, если есть литейное производство, термопластавтоматы и др.), либо купить их у третьих лиц. Как поступать и по каким группам комплектующих хорошая задача, но она может быть реализована только при переходе на определенный уровень цифрового управления.
Пока рассмотрим зависимости количества и цены для одинаковых групп комплектующих.

Список: номенклатура, поставляемая по кооперации итоговые затраты.



На графиках приведена динамика плановых затрат по году. Первый суммарный, второй с затратами по каждой позиции по месяцу меньше 150 тыс.руб. (каждая позиция не очень дорогая), третий с затратами по месяцу больше 150 тыс.руб.
Всего позиций сколько учитывается номенклатурных позиций. Итого итоговая сумма, приходящаяся на данные номенклатурные позиции.

В графиках есть некоторая логика.



Теперь рассмотрим графики для групп комплектующих с разбивкой по фактическому ассортименту. Верхний график разбивка по месяцам, нижний затраты на фактический ассортимент.



На нижнем графике ось абсцисс (горизонтальная) нумерация ассортиментной позиции по порядку. Красная точка по вертикали (ось ординат) суммарные затраты на указанную по вертикале позицию.

Приведем еще несколько графиков.











Приведенные графики говорят о существенных резервах в процедурах планирования и дают материал для приоритетов унификации, если не существующих, то, по крайней мере, вновь проектируемых изделий.

В этом случае достаточно объяснить принципы, заложенные в закупки и динамику закупок. Скорее всего, выявятся прошлые временные решения, которые стали постоянными, усложняющие производственный процесс.

2.2. Анализ существующего уровня унификации.

Анализ соответствия комплектующих типу изделия позволяет выявить существующий уровень унификации. В исходных данных имеется 48+1(пустой) групп изделий.



Приведенные данные не нормализованы. Поэтому разное написание наименований ведет к дополнительным ненужным трудностям при унификации. После нормализации остается 37+1 группа. Пустая группа это те комплектующие, для которых не задано соответствие типу изделия.

При учете всех связей групп граф выглядит следующим образом красные метки ребер соответствуют названию изделия, перенумерованные зеленые вершины соответствуют номеру группы изделия.



Понятно, что ничего хорошего из этого карнавала связей извлечь невозможно.

Изменение вида представления графа не упрощает понимание взаимосвязей.





Если на графе выделять только конкретный тип изделия и состав групп, в которые он входит, то картина становится более ясной.





Приведенный перечень групп позволяет при необходимости локализовать процесс унификации только конкретной группой. В этом случае выводятся данные, относящиеся только к группе. В зависимости от целей унификации принципы формирования групп можно менять.

2.3. Инструментальные средства унификации.

Унификацию можно рассматривать как доминирующее конкурентное преимущество современного производства.

В общем случае она должна:
решать проблемы, возникающие из-за несоразмерности производственной инфраструктуры объему производства;
давать возможность регулярного обновления продуктовой линейки;
обеспечивать реализацию процесса разработки и производства продукта с заданными параметрами по срокам, качеству, стоимости и потребительскими свойствами.

Если фиксированы имеющиеся проблемы, а так же известны варианты решения производственных, технологических, коммерческих и финансовых проблем, то самым сложным становится комбинаторный перебор и оценка множества возможных вариантов.

Анализируя известные программные решения, компания General Electric (GE) не нашла решение, которое можно было бы взять за основу. Поэтому GE решила создать собственную систему управления и взаимодействия Predix. Правильность оценки существующих программных систем не гарантирует, что Predix выйдет за корпоративные рамки GE, имея первоначальным планом создание стандарта управления производством.

Для менее крупных компаний ситуация выглядит не лучшим образом: хороших программных решений комплексного управления производственной компании нет, а средств на собственную масштабную разработку недостаточно.

Производственные функции позволяют сформировать асимметричное в финансовом плане решение. Вместе с динамической аналитикой производственные функции могут стать надстройкой над существующими учетными, складскими и другими системами компании.

Первоначальными задачами для решения через производственные функции могут быть две:
производственная
фиксация уровня унификации изделий и его влияние на необходимые объемы комплектующих и степени свободы при сборке изделий требуемых моделей;
финансово-экономическая
динамическая аналитика по затратам и задействованным производственным мощностям.