Методика анализа "узких мест"

Применяемые на практике показатели и их совокупности, как правило, выстраиваются под условия конкретного предприятия. Это позволяет не только выявлять стратегический потенциал предприятия, но и давать количественную оценку его наиболее "узких мест". Пример построения структуры показателей на основе анализа "узких мест" предприятия приведен в табл. 8.1.

Система сбалансированных показателей

В современных экономических условиях деятельность российских компаний, как правило, связана с повышенным уровнем нестабильности внешней среды, существенными рисками и жесткой конкуренцией. При этом многие компании имеют достаточно расплывчатую стратегию поведения в сложившихся условиях с нечетким планом действий по реализации стратегии либо вообще

Таблица 8.1. Показатели в системе анализ "узких мест"

Функциональная сфера	"Узкое место"	Возможные причины	Возможные показатели
Покупатели (клиенты)	Удовлетворение требований покупателей. Много рекламаций. Слабые позиции во внешней среде. Небольшой ассортимент	Неправильная ассортимент политика. Низкая активность персонала. Нет эффективной системы отбора, и обучения персонала. Недостатки в обслуживании Затраты на тренинг персонала по сбыту. Число клиентов, которых может обслуживать один работник.
Продуктовая программа и рынок	Обороты по продуктам, регионам, каналам реализации. Небольшая доля рынка. Снижение выручки с оборота. Небольшой портфель заказов. Медленное освоение новых рынков и выход новых продуктов	Продукция не соответствует требованиям рынка. Неправильная дистрибьюторская политика. Изменение Слабое планирование и управление реализацией. Усиление конкуренции	Средняя цена продаваемых продуктов. Объем остатков готовой продукции на складе. Объем оборота на одного работника. Число заказов. Доля рынка по основным видам продукции

не имеют таковой. На этом фоне по ряду субъективных и объективных причин компании не уделяют необходимого внимания на взаимосвязь подсистем "финансы", "взаимоотношения с клиентами", "внутренние бизнес-процессы", "обучение и повышение квалификации персонала". Все это в конечном счете не позволяет разрабатывать рациональную экономическую стратегию и определять практические методы ее реализации и контроля.

Если говорить о международной практике и о внедрении ее лучших позитивных наработок в российскую экономику и управление, то одним из примеров можно назвать использование мониторинга и разработку и применение сбалансированной системы показателей оценки эффективности работы хозяйствующих субъектов, начиная от уровня предприятия до уровня комплексов, объединенных в отраслевую систему, региональной экономики, национальной экономики и далее системы управления государством, регионом, комплексом, предприятием.

Система сбалансированных показателей / The Balanced scorecard (ССП/BSC ) позволяет перевести стратегические цели в четкий план оперативной деятельности подразделений и ключевых сотрудников и оценить результаты их деятельности с точки зрения реализации стратегии с помощью ключевых показателей эффективности (Key Performance Indicator, КРI ).

Система сбалансированных показателей была разработана на основе исследования, проведенного в 1990 г. профессорами Гарвардской школы экономики Дэвидом Нортоном и Робертом Капланом. Исследование проводилось с целью выявить новые способы повышения эффективности деятельности и достижения целей бизнеса. Проводя исследование, Нортон и Каплан руководствовались следующей гипотезой: управление с помощью финансовых показателей не дает достаточной информации для принятия правильных и своевременных управленческих решений. В результате ими была разработана принципиально иная система контроля эффективности и выполнения стратегических целей, получившая название "Система сбалансированных показателей". Первая же публикация этих разработок получила высочайшую оценку: Harvard Business Review назвал Систему сбалансированных показателей самым значительным вкладом в практику управления за последние 75 лет.

Компания становится успешной только в том случае, если планомерно развивается. В аспекте управления понятие "планомерное развитие" означает создание и реализацию стратегических планов. На практике же исполнение стратегических планов становится самым серьезным испытанием для организации. Масса отдельных мероприятий и действий сотрудников должна быть скоординирована таким образом, чтобы реализовать цели, желательно с наименьшими затратами и в максимально сжатые сроки. Система сбалансированных показателей создавалась как инструмент, позволяющий согласовать действия подразделений и сотрудников для достижения основной цели, стоящей перед компанией.

Основной принцип ССП, который во многом стал причиной высокой эффективности этой технологии управления – управлять можно только тем, что можно измерить. Иначе говоря, цели можно достигнуть только в том случае, если существуют поддающиеся числовому измерению показатели, говорящие управляющему, что именно нужно делать и правильно ли с точки зрения достижения цели он делает то, что делает. Система делает акцент на нефинансовых показателях эффективности, давая возможность оценить такие, казалось бы, с трудом поддающиеся измерению, аспекты деятельности как степень лояльности клиентов, или инновационный потенциал компании.

Авторы ССП предложили четыре направления оценки эффективности, отвечающие на самые значимые для успешной деятельности компании вопросы: для подсистемы "Финансы" – каково представление о компании у акционеров и инвесторов? "Клиенты" – какой компанию видят покупатели ее продуктов? "Бизнес – процессы" – какие бизнес – процессы требуют оптимизации, на каких организации стоит сосредоточиться, от каких отказаться? "Обучение и рост" – какие возможности существуют для роста и развития компании?

По этим четырем взаимосвязанным и сбалансированным аспектам собирают и анализируют данные. В состав системы включают следующие параметры организации:

• обучение и перспективы роста – характеристика работников, информационные технологии, мотивация и ориентация;
• внутрифирменные процессы – описание рынка, выход на рынок, производство, доставка, сервис;
• потребительский аспект – доля рынка, способность удерживать и завоевывать потребителей; удовлетворение потребителей; прибыльность потребителей;
• финансовый аспект – рост выручки, управление затратами, использование активов.

Модель взаимосвязи направлений сбалансированной системы показателей со стратегическими ориентирами компании представлена на рис. 8.4.

Некоторые организации добавляют к четырем вышеперечисленным аспектам пятый или заменяют один из четырех аспектов на тот, который наилучшим образом отражает миссию и стратегию конкретной организации.

Но для того, чтобы выбрать верное решение, для каждой подсистемы необходимо отобрать только те показатели, которые точно фиксируют суть стратегии. Пол Р. Нивен предлагает в своих работах изучить ряд критериев, используемых для отбора самых подходящих для стратегии показателей.

Рис. 8.4.

Одно из многих преимуществ ССП состоит в том, что она заставляет организацию делать выбор одной из нескольких альтернатив. Отбор целей и инициатив для выполнения норм должен обсуждаться при разработке системы показателей. Нигде процесс трудного выбора так не очевиден, как при отборе показателей деятельности. Эти показатели являются центральным элементом сбалансированной системы и будут служить контрольной точкой и ориентиром для всей организации. Ниже приводятся критерии отбора, которые, как показал опыт и исследования, помогают эффективно оценить и выбрать показатели.

Связь со стратегией. Этот критерий самый явный, но его значение нельзя переоценить. Система показателей – это инструмент перевода стратегии в действия посредством показателей деятельности, рассказывающих о данной стратегии. Выбор показателей деятельности, не влияющих на реализацию стратегии, может привести к замешательству и путанице, так как работники будут расходовать ценные ресурсы на выполнение показателей, от которых не зависит достижение общих целей фирмы.

Количественное выражение. Необходимо найти количественные оценки любых показателей, даже подразумевающих субъективную характеристику деятельности, например, оценка поставщиков: "хороший", "удовлетворительный" или "средний". При этом каждый специалист будет вкладывать в эти определения разный смысл. Однако если, например, поставщиков оценивать по проценту своевременной доставки продукции, результаты будут объективными и однозначными. Если применить творческий подход, то можно выразить количественно практически все показатели деятельности.

Доступность. Есть такие показатели деятельности, которые не были зафиксированы в прошлом и которые увидели свет только благодаря процессу разработки ССП. Нет сомнения в том, что новые и нетрадиционные показатели являются великолепным преимуществом ССП, только необходимо рассчитывать затраты и выгоды, связанные с их определением.

Доходчивость. Пользователи ССП сразу должны понимать как операционное, так и стратегическое значение каждого показателя.

Сбалансированность. Необходимо избегать эффекта субоптимизации (т.е. улучшения одного показателя за счет других). Система показателей требует искать оптимальные сочетания и принимать решения по распределению ресурсов. Не следует создавать такую ситуацию, при которой ориентация на определенные показатели фактически снизит конкурентоспособность.

Релевантность. Показатели в системе должны точно отражать процесс или цель, которые необходимо оценить. Хорошей проверкой является определение возможности действовать на основе результатов данного показателя. Если какой-либо аспект деятельности выполняется плохо, нужно быть в состоянии оценить сущность проблемы и ликвидировать ее. Это можно продемонстрировать с помощью индексов деятельности, которые используют в своих Системах показателей многие организации. Индекс – это сочетание нескольких отдельных показателей, объединенных по какому-либо признаку и представляющих единый общий индикатор деятельности. Индексы могут давать очень полезную информацию, особенно, когда необходимо включить ряд показателей и в то же время ограничить их общее количество в Системе. Однако во всем комплексе показателей должно быть не более пяти индексов.

Наличие общего определения. Сбалансированная система может содержать ряд узкоспециальных показателей деятельности, и это совершенно правильно, так как она рассказывает именно о данной стратегии. Проблемы возникают тогда, когда включаются в систему показатели с расплывчатыми определениями или вообще без определений. Важнейшим показателем может быть своевременная доставка, но что означает своевременная? Важно указать точное значение показателя деятельности.

Важным моментом является также определение нужного количества показателей деятельности. Для этого необходим объективный рассказ о выбранной стратегии по четырем составляющим ССП. Рассказ о стратегии потребует полного комплекса основных итоговых показателей (запаздывающих индикаторов) и факторов деятельности (опережающих индикаторов) по всей ССП. Часто отношение между ними – один к одному, но иногда на один итоговый показатель приходится два фактора деятельности. Если предположить, что их отношение – один к одному, то ССП потребует как минимум восьми показателей, отношение 1: 2 предполагает 12 показателей. Учитывая то, что некоторые цели деятельности имеют более одного показателя, количество показателей быстро возрастет до 20 и более. Большинство специалистов-практиков и консультантов по ССП придерживаются мнения, что ССП для высшего уровня в организации требует от 20 до 25 показателей. Сравнение с эталоном по внедрению ССП в различных областях дало такие же результаты. Однако это не является "железным" правилом, т.е. если для оценки стратегии необходимо 30 показателей, значит, столько и должно быть в ССП. Аналогично, если рассказать о стратегии можно с помощью 15 показателей, то не следует добавлять лишних показателей только для того, чтобы заполнить место.

В качестве примера ниже приводится количество показателей по составляющим ССП для высшего уровня в организации:

• Финансы. От трех до четырех показателей ожидаемых финансовых результатов. Организация должна очень четко сформулировать свои финансовые цели и не включать слишком много параметров.
• Клиенты. От пяти до восьми показателей. Состав показателей будет диктоваться покупательной ценностью предложения. В клиентской составляющей обычно много опережающих индикаторов.
• Внутренние процессы. От пяти до десяти показателей. В этой составляющей определены ключевые процессы, которые необходимо довести до совершенства, чтобы продолжить добавлять стоимость для клиентов и лиц, имеющих в организации финансовый интерес. Процессы могут охватывать всю организацию, и поэтому в этой составляющей показателей больше, чем в других.
• Обучение и рост персонала. От трех до шести показателей. Эти показатели являются движущими силами трех других составляющих. Часто их труднее всего выявить и согласовать.

В рамках сбалансированной системы необходимо различать показатели, которые измеряют достигнутые результаты, и показатели, которые отражают процессы, способствующие получению этих результатов. Обе категории показателей должны быть увязаны друг с другом, так как для достижения первых (например, определенного уровня производительности) нужно реализовать вторые (например, добиться определенной загрузки производственных мощностей).

Система ССП охватывает все структурные единицы организации и обеспечивает их совместное и скоординированное функционирование.

Стремясь к достижению поставленных целей, организация может использовать ряд управленческих технологий, например интегрировать ССП с другими системами. Однако для успешного функционирования системы сбалансированных показателей необходима объективная и полная первичная информация для правильной и оперативной оценки каждого установленного показателя. Применение сбалансированной системы показателей – процесс, который состоит не в разработке стратегии, а в ее реализации, он предполагает наличие четко сформулированной стратегии.

Пример увязки показателей со стратегическими целями приведен в табл. 8.2.

Формирование основных показателей для каждой составляющей стратегии надо начинать с руководителей среднего звена (групп, подразделений, центров ответственности). Для этого следует обязательно определить, кто будет отвечать за их выполне-

Таблица 8.2. Система сбалансированных показателей компании

Направления оценки	Стратегическая цель	Показатель	Методика расчета показателя
	Повысить прибыльность компании	Рентабельность продаж	Прибыль / Выручка
	Снизить затраты	Снижение удельного веса постоянных затрат в себестоимости продукции	Постоянные затраты / Затраты
		Увеличение удельного веса маржинального дохода в выручке от реализации	(Выручка – Переменные затраты) / Выручка = = Маржа на доход / Выручка
	Увеличить продажи	Расширение клиентской базы	Число новых потребителей за отчетный период / Число потребителей на начало периода
		Сохранение клиентской базы	Число потребителей, не являющихся новыми в течение отчетного периода, на конец отчетного периода / Число потребителей на начало отчетного периода
		Увеличение объемов закупок потребителями	Выручка / Число потребителей
	Удовлетворенность первичных потребителей	Показатель удовлетворенности первичных потребителей	Анкетирование
	Удовлетворенность конечных потребителей	Показатель удовлетворенности конечных потребителей	Анкетирование
	Надежный поставщик	Своевременность поставки	Срок задержки поставки (дни)
	Низкая цена / Небольшие затраты на приобретение	Цены на металл в сравнении с аналогичной продукцией конкурентов	Маркетинговое исследование
	Качество	Точное и качественное исполнение заказа	Число возвратов из-за пересортицы или брака
		Доля возвратов в продажах	Стоимость возвращенной продукции / Выручка от продаж
Внутренние бизнес- процессы	Надежные поставщики	Цены на сырье, материалы и услуги	Отклонения от бюджетов
		Точное и качественное исполнение заказов	Число часов простоя (невыполненных заказов) из-за несвоевременной (некачественной) поставки
	Эффективное использование основных средств	Фондоотдача	Выручка / Среднегодовая стоимость основных средств
	Улучшение качества продукции	Потери от брака	Потери от брака / Стоимость произведенной продукции
		Процент продукции, не возвращавшейся на доработку или переработку	Продукция, не возвращавшаяся на доработку или переработку / Произведенная продукция
	Лучший поставщик металла в районе	Объем продаж	Анкетирование первичных покупателей, маркетинговые исследования среди конечных покупателей
	Постоянный ассортимент наиболее доходных продуктов	Увеличение доли продукции с наибольшими ставками маржинального дохода	Цена продукта – удельные переменные затраты на продукт
	Оперативная работа с клиентами	Число жалоб со стороны потребителей и время реакции на них	Количество. Часы (дни)
Обучение и развитие	Рост профессионализма работников		Непроизводительные прочие затраты на исправление ошибок персонала (брака)
	Стабильность основного кадрового состава	Коэффициент текучести кадров	Число уволившихся / Среднесписочная численность персонала
	Сбалансированность бюджетов	Процент отклонений от нормативов и бюджетов	Среднее арифметическое суммы отклонений от нормативов и бюджетов

ние. Список показателей для каждой из выделенных групп должен быть максимально детальным. Например, генеральный директор отвечает за показатели оценки "удовлетворенности акционеров (собственников)". В результате в общий список показателей могут попасть несколько сотен показателей деятельности. Затем из общего списка нужно выбрать те показатели, которые действительно необходимы менеджменту для управления и позволят оценить степень достижения поставленных целей, а не просто будут контролироваться "для сведения". Для подобного отбора можно сформировать экспертную группу. Как правило, в нее должны входить руководители подразделений и отделов. Их задача – охарактеризовать каждый из показателей по критериям, например:

• 1) отражает ли показатель степень достижения стратегических целей компании;
• 2) понятно и однозначно ли определение того или иного показателя. В первую очередь показатель должен быть понятен тем менеджерам, которым на его основе придется принимать решение;
• 3) полезен ли показатель для принятия решений.

В результате должен быть разработан список (система) ключевых показателей деятельности компании (табл. 8.3).

В дальнейшем реализация подобного подхода к анализу деятельности компании предполагает установление критериев оценки отобранных показателей.

Использование ССП деятельности позволяет системе контроллинга увязать стратегические планы с оперативными. Мониторинг ключевых показателей и анализ выявленных отклонений обеспечивают обратную связь и способствуют разработке корректирующих мероприятий.

Контроль в системе контроллинга предполагает не только сравнение плана и факта, но и объяснение причин отклонения. Контроль направлен не на поиск виновного лица, а на выявление причин, вызвавших данное отклонение. Иногда невыполнение плановых заданий приносит предприятию гораздо меньше убытков, чем их 100%-ное выполнение. Например, если в связи с непредвиденным ухудшением конъюнктуры рынка фактические продажи начали снижаться, то выполнение плана производства на 100% приведет к убыткам, так как на складе образуется излишек готовой продукции, который представляет собой не что иное, как омертвевшие оборотные средства, которые снижают реальный уровень доходности предприятия.

Таблица 8.3. Система ключевых показателей деятельности компании

Направления оценки эффективности	Ключевые показатели деятельности	Ответственность
Показатели удовлетворенности
Акционеры	Рентабельность собственного капитала, рентабельность продаж, рентабельность денежного потока	Генеральный директор
Персонал	Производительность труда, текучесть кадров, средняя заработная плата персонала
Показатели управления финансами
Доходность инвестиций	Рентабельность: собственного капитала, инвестированного капитала, рентабельность по маржинальной прибыли собственного капитала в товарном запасе и дебиторской задолженности	Финансовый директор
Деловая активность	Продолжительность операционного и финансового циклов, оборачиваемость запасов и затрат, оборачиваемость дебиторской задолженности, доля просроченной дебиторской задолженности, оборачиваемость кредиторской задолженности, выручка от продаж, эффект производственного левериджа, затраты на инвестиции
Ликвидность	Коэффициент текущей ликвидности
Финансовая устойчивость	Коэффициент покрытия процентов по кредитам, эффект финансового левериджа
Стоимость компании	Чистый дисконтированный доход (чистая текущая стоимость)
Денежные потоки	Суммы денежных средств по местам их нахождения, оборачиваемость денежных средств, рентабельность денежного потока

Таким образом, контроль в системе контроллинга заключается в сопоставлении плановых и фактических величин с ситуацией, складывающейся на рынке. В стратегическом контроллинге вопрос о выполнении плана формулируется так: "Было ли выполнение (невыполнение) плана в сегодняшних условиях экономически целесообразным или нет?". При этом под экономической целесообразностью понимается приближение к поставленной стратегической цели.

Допустим, если в качестве стратегической цели выбрано достижение определенного уровня отдачи на инвестированный капитал, то следует разобраться, к чему приводит, например, увеличение запасов готовой продукции или дебиторской задолженности с одновременным увеличением оборота по сравнению с планом. Если отдача на инвестированный капитал растет, то такое отклонение следует приветствовать.

• URL: fd.ru

Руководитель направления производственных решений, СофтБаланс

Автоматизированные системы посменного планирования в том виде, в котором мы видим их сейчас, берут свое начало в середине 70-х годов прошлого века, когда известный ученый, автор Теории ограничений Элияху Голдратт представил всему миру систему составления расписания производства в целом по предприятию (до того момента считалось, что это невозможно). Те принципы, которые были заложены Голдраттом, работают и сейчас, помогая заводам и фабрикам выстраивать процесс эффективного распределения загрузки производственных мощностей.

В настоящее время есть достаточно большое количество всевозможных систем посменного планирования, - но, несмотря на их разнообразие, нередко встречается ситуация, когда на предприятии либо вообще нет системы посменного планирования, либо она не выполняет своих функций и совершенно «оторвана от жизни».

Тем не менее, не стоит забывать, что любая автоматизированная система - это, прежде всего, инструмент для решения конкретных задач. Главной остается, все же, методология .

Рассмотрим основные проблемы, с которыми сталкиваются менеджеры, ответственные за управление производственным процессом, а также - роль и основные варианты автоматизации некоторых производственных процессов на цеховом и межцеховом уровне.

В статье упомянуты методы и принципы, наиболее эффективно применимые в дискретном производстве (в частности - в машиностроении и приборостроении), однако фундаментальные основы затрагивают любой вид производства, как цепочки взаимосвязанных процессов.

Борьба с просроченными заказами на производстве - пожалуй, основная проблема любого завода. «У нас слишком много заказов, поэтому мы не успеваем » - основное объяснение, которое можно слышать от менеджеров по производству. Так ли это? В большинстве случаев при детальном анализе бизнес-процессов того или иного производственного предприятия мы видим, что ключевая проблема - не в повышенной загрузке («коммерческий департамент заключил слишком много контрактов ») и не в автоматизированной системе (когда ее вообще нет или когда «система не работает »), а - в рациональном планировании производства до уровня конкретного станка .

«Узкие места» и их роль в рациональном планировании производства

Первый шаг в решении проблем пропускной способности производства - это найти «узкие места » (англ. - «bottleneck», дословно - «бутылочное горлышко»). Согласно Голдратту, под «узким местом» понимается рабочий центр (станок, рабочее место, линия), пропускная способность которого меньше или равна потребности в нем со стороны запросов рынка (выраженной, например, в объеме текущего портфеля заказов). В 90% производств есть такие рабочие центры. В зависимости от специфики той или иной отрасли, это могут быть как рабочие места ручной обработки, так и самые современные станки с ЧПУ.

Главный признак «узкого места» - это сравнительно большие очереди деталей и полуфабрикатов на входе станка или рабочего места. «Перед какими станками самая длинная очередь деталей и полуфабрикатов? На каком этапе производственного цикла наблюдается максимальное время пролеживания? Между какими точками маршрута наблюдается максимальный остаток незавершенного производства? » - ответив на эти вопросы, мы приблизимся к определению «узких мест» на производстве. Вычислив такие рабочие центры, можно приступать к следующему шагу - эффективному производственному менеджменту, основанному на посменном планировании «от узких мест» .

Минимизация - «узких мест» на производстве может обеспечиваться следующими организационными мероприятиями:

• Метод предварительного планирования

Пропускная способность всей производственной линии определяется пропускной способностью самого «медленного» рабочего центра в технологическом процессе. С точки зрения планирования загрузки производственных мощностей, это правило используется при так называемом предварительном планировании производства .

Основная задача данной методики - быстро оценить возможность производства того или иного объема продукции с минимальным количеством входных данных.

Суть метода - в определении загрузки всей производственной линии по анализу загрузки рабочих центров, относящихся к «узким местам». Такой расчет основывается только на одном показателе - производительность рабочего центра для той или иной номенклатуры готовой продукции . При этом не имеет значения, на каком этапе в производственный процесс включается «узкое место». Главное - чтобы технологический процесс включал данный рабочий центр.

Предварительный план производства требует минимум входных данных и рассчитывается относительно быстро (учитывая производительность современных систем автоматизации и при наличии входных данных - практически мгновенно). При применении на предприятии метода предварительного планирования схема иерархии планов производства может выглядеть следующим образом:

Рисунок 1.

Посменные планы формируются напрямую на основании объемно-календарного плана производства. Тем не менее, оценка исполнимости планов производства играет важную роль в принятии управленческих решений менеджеров по производству: данный метод позволяет обеспечить быструю обратную связь между бизнес-процессом составления общего плана производства и бизнес-процессом его размещения в расписании работы оборудования.

• Использование приоритетов заказов. Цветовая маркировка партий и штрихкодирование

Система приоритетов заказов применяется на производственных предприятиях различной специфики достаточно широко за счет своей эффективности и простоты. Цепочка действий по применению приоритетов заказов может выглядеть следующим образом:

Рисунок 2.

Приоритеты заказов, назначенные коммерческим отделом или начальником производства (в зависимости от специфики бизнес-процессов), - влияют на визуальную маркировку всех материалов и полуфабрикатов (деталей и сборочных единиц - ДСЕ), которая - в дальнейшем становится ориентиром - приоритетности обработки для рабочих на всем маршруте производства.

Другой аспект идентификации партий незавершенного производства (НЗП) - это штрихкодирование . Главная задача штрихкодирования партий НЗП - это автоматизация учета факта перемещения деталей, сборочных единиц и прочих полуфабрикатов по маршруту производства. Практика показывает снижение затрат на учет факта движения товарно-материальных ценностей (ТМЦ) по производству на десятки процентов. На сегодняшний день - учет факта движения ТМЦ посредством штрихкодирования партий - атрибут почти любого дискретного производства.

Ключевая идея реализации штрихкодирования в производстве - это использование данных посменного планирования для печати штрихкодов на этикетках, прикрепляемых непосредственно к деталям либо к производственной таре (в зависимости от вида производства). Сменное задание, полученное в результате посменного планирования, содержит всю необходимую информацию об изделии (полуфабрикате):

• код и наименование полуфабриката;
• код и наименование конечной продукции;
• номер и статус заказа;
• код подразделения и обрабатывающего рабочего центра;
• плановое время подачи на обрабатывающий рабочий центр.

Таким образом, при выпуске сменных заданий в системе посменного планирования (как правило - часть MES-системы, от англ. «Manufacturing Enterprise Solution»), оператор системы (или, как вариант, диспетчер) одновременно выпускает этикетки на продукцию, получаемую на конкретном рассматриваемом рабочем центре. По завершении изготовления деталей первого передела, этикетка крепится к детали, и все ее дальнейшие перемещения по маршруту производства отмечаются на рабочем месте учета движения материальных потоков, имеющем сканер штрихкода (СШК).

«У нас на производстве работает самое современное высокопроизводительное оборудование. Мы не можем работать быстрее. » - как правило, это не так. Часто, несмотря на высокую производительность в рамках одного станка, производительность всего предприятия может быть снижена неоптимальным использованием рабочего времени обслуживающего персонала.

По наиболее критичным участкам производства, как правило, обеспечивают такой график работы, при котором оборудование или рабочее место - используется непрерывно. Как правило, - данная мера является исключительно организационной, практически не затрагивая контур автоматизации (за исключением, возможно, автоматизированного учета незапланированных простоев). Следует отметить, что обеспечение непрерывности работы оборудования реализуется-не только путем круглосуточной работы, но и, например, разделением по времени переналадок и перерывов обслуживающего персонала. Таким же образом - исключается ситуация, когда оборудование простаивает между разными партиями деталей из-за того, что наладчики временно заняты другой работой.

Детальное посменное планирование. Общая концепция

Казалось бы, все вышесказанное - не более, чем констатация здравого смысла. Тем не менее, мы часто наблюдаем, как производство «захлебывается» в нарастающем потоке заказов. Даже несмотря на четкое понимание менеджментом того, какие рабочие центры производства являются «узкими местами», - этот факт мало учитывается при управлении производством и при планировании загрузки производственных мощностей.

Теперь рассмотрим - отражение подходов теории ограничений в современных системах автоматизации посменного планирования и управления производством на цеховом и межцеховом уровне. Итак, как было сказано выше, посменное планирование берет входные данные о планах выпуска из следующих источников:

• Объемно-календарные (стратегические) планы производства;
• План выпуска по заказам;
• Индивидуальные внеплановые выпуски продукции;

При планировании могут быть учтены результаты предварительного планирования, о котором также было сказано выше. Однако все виды планирования, выполняемые до посменного планирования содержат информацию только об объеме и составе выпускаемой продукции. Для посменного планирования необходимы также другие минимально необходимые составляющие - это график работы оборудования и рабочих центров , а также нормативная база (или -нормативно-справочная информация, НСИ).

НСИ для посменного планирования состоит из двух разделов:

• Нормативный состав изделия;
• Технология изготовления.

Нормативный состав изделия - это дерево вложенных спецификаций (для многопередельного производства), содержащее информацию о составе готового изделия и всех его узлов вплоть до каждого материала. Технология изготовления - это набор технологических карт производства, элементарными частями которых являются технологические операции . Ключевым показателем здесь является норматив выполнения операции (время в секундах, требуемое для совершения одной операции того или иного вида). Примечание: некоторые эксперты в области автоматизации посменного планирования считают, что построению эффективной системы планирования производства часто мешает отсутствие тщательно выверенной базы нормативов выполнения производственных операций. Однако следует помнить, что наиболее критично иметь точные нормативы только по «узким местам».

Помимо данных планов, графика работы оборудования и НСИ, современная система посменного планирования также использует в качестве входной информации время переналадки и учитывает плановых ремонтов и обслуживания. Общая схема входной информации, используемой системой посменного планирования, представлена ниже:

Рисунок 3

Общий алгоритм формирования посменных планов

Большинство современных систем посменного планирования так или иначе основывается, или, по крайней мере, учитывает теорию ограничений Голдратта, которая привносит ряд критериев оптимизации посменного плана . Задача алгоритма планирования - составить план работы оборудования, а также план потребностей в материалах в краткосрочном периоде (горизонт планирования - месяц, неделя, сутки). Критерии оптимизации в данном случае являются дополнительными ограничителями всех возможных вариантов построения производственной программы (плана производства по сменам). Существует две основных группы критериев оптимизации:

• Критерии оптимизации распределения загрузки рабочих центров;
• Критерии выбора порядка исполнения технологических операций;

Обе группы критериев могут быть произвольно скомбинированы для различных рабочих центров, подразделений, а также для предприятия (цеха, завода) в целом.

Критерии оптимизации распределения загрузки рабочих центров определяют правила выбора, в какой момент и на какой рабочий центр должен быть передан тот или иной материал/полуфабрикат. Существуют следующие основные критерии оптимизации:

• Максимальная мощность грузопотока (объем перерабатываемых ТМЦ в единицу времени в натуральных показателях).
• Минимизация времени переналадки.
• Минимизация времени транспортировки (между рабочими центрами и подразделениями).
• По приоритетам заказов.

Критерии выбора порядка исполнения технологических операций позволяют автоматически определять последовательность технологических операций в пределах очереди технологических операций на одном рабочем центре. Классически выделяются следующие правила распределение операций в очереди одного рабочего центра:

• FCFS (first come, first served - «первой поступила, первой обслужена»);
• LCFS (last come, first served - «последней поступила, первой обслужена»);
• SPT (shortest processing time - выбор в первую очередь коротких операций);
• LPT (longest processing time - выбор в первую очередь длительных операций);
• STPT (shortest total processing time remaining - выбор операций в порядке, обратном оставшемуся времени исполнения маршрута);
• EDD (earliest due date - выбор операции с наиболее ранним сроком выполнения);
• STR/OP (slack time remaining per operation - первыми выполняются операции маршрутов с наименьшим запасом времени в расчете на одну операцию);
• CR (critical ratio - первыми выполняются операции маршрутов с наименьшим критическим отношением, рассчитываемым по формуле:

ВремяДоЗавершенияМаршрута / ДлительностьОперацийМаршрута)

Как видно из списка критериев оптимизации, современные системы автоматизации позволяют решать задачи посменного планирования достаточно гибко, но при одном важном условии - при постановке задачи автоматизации посменного планирования крайне важно иметь прочную методологическую базу. В противном случае, наборы критериев оптимизации будут не более, чем «настройками программы, которая не работает ».

Помимо использования вышеупомянутых критериев оптимизации, современная система посменного планирования реализует второй цикл планирования «от узких мест»: непосредственно при посменном планировании система автоматически определяет список самых загруженных рабочих центров. В этом случае поиск «узких мест» система проводит уже не по критерию соотношения пропускной способности рабочего центра и запросов рынка, а по признакам «узкого места», т.е. - по статистике уровня НЗП, длине очереди и пр.

Заключение

Несмотря на развитие технологий, дискретное производство еще достаточно долго будет подчиняться принципам, открытым еще в 70-х годах прошлого века, поэтому методология управления системными процессами на производстве остается важнейшей базой для эффективного управления предприятием. Нехватка методологии (а как следствие - потребность в проведении управленческого консалтинга) особенно остро наблюдается на предприятиях среднего бизнеса - когда объемы производства уже внушительные, но компания еще не совершила «скачок» на новый уровень управления и автоматизации своих ключевых процессов - производства готовой продукции.

В данной статье тезисно приведены основные возможности систем посменного планирования (как правило - входящих в состав MES-систем) без привязки к конкретному разработчику или решению - для того, чтобы на уровне концепции показать важность подхода, как базы для автоматизации. Каким бы ни был объект автоматизации - сама система посменного планирования всегда остается инструментом в достижении конечной цели производственного предприятия. А конечная цель производственного предприятия - это приносить прибыль (Элияху Голдратт, бизнес-роман «Цель», 1984г.).

Под планированием оптимальной программы производства или ассортимента в многопрофильном предприятии следует понимать план производства или ассортимента, нацеленный на максимизацию прибыли. При выработке оптимальной программы руководствуется приоритетностью, согласно которой в первую очередь изготавливаются продукты или покупаются товары, обеспечивающие максимальные суммы покрытия издержек.

Планирование оптимальной программы производства или ассортимента зависит от имеющихся в распоряжении у предприятия мощностей. Поэтому сначала необходимо проверить, существует ли в процессе изготовления узкое место.

Под узким местом понимают недостаток производственных мощностей в цепи технологического процесса, определяемый каким-либо компонентом: машинным временем оборудования, производственной площадью, персоналом, материалами, транспортировкой и т.д.

Проверка на наличие узких мест осуществляется расчётным путём. Для этого максимальное количество планируемых к изготовлению изделий умножают на величину анализируемого компонента. Например, если речь идёт о машинном времени оборудования, планируемое к изготовлению количество деталей умножают на машино-часы работы станка, агрегата или аппарата. Рассчитанная величина не должна превышать значение, предельно допустимое инструкцией по эксплуатации оборудования. Аналогично рассчитываются ёмкости для хранения готовой продукции, потребление тепло- и эл. энергии, укомплектованность персоналом и т.д.

Если полученное значение превосходит имеющуюся в данный период мощность, говорят о наличии узкого места. В этой ситуации выработка оптимальной программы производства на основе сумм покрытия удельных издержек невозможна. Суммы покрытия удельных издержек должны быть поставлены в зависимость от требуемой нагрузки на узкое место. Таким способом рассчитывается относительная сумма покрытия (db отн. ), которая показывает отношение разницы между ценой (р ) и переменными издержками в расчёте на единицу продукции (k v ) к требуемой нагрузке на узкое место в производственной мощности:

На практике большее значение придаётся относительным, чем абсолютным суммам покрытия удельных издержек, т.к. загрузка узких мест обычно неодинаковая. Программа производства или ассортимент должна быть составлены таким образом, чтобы при максимально полной загрузке производственных мощностей достигался наивысший результат деятельности предприятия.

При планировании оптимальной программы производства или ассортимента необходимо различать три случая, которые представлены ниже:

Пример:

Предприятие изготавливает ассортимент продуктов А, В, С и D. Бухгалтерия располагает следующими данными за отчётный период:

a)Определите оптимальную программу производства и результат деятельности предприятия за отчётный период на основании

1)учёта полных издержек

2)счёта сумм покрытия издержек

b)Как изменится программа производства и результат предприятия, установленные счётом сумм покрытия издержек, если производственную мощность ограничить 35 000 часами, а изготовление единицы каждого продукта имело бы следующую потребность в машинном времени:

Решение:

а) 1. Учёт полных издержек:

При использовании системы учёта полных издержек критерием принятия управленческих решений является прибыль или убыток от изготовления и продажи единицы продукции: в программу производства принимаются все продукты приносящие прибыль, т.е. цена покрывает переменные и постоянные издержки в расчёте на единицу продукции (= себестоимость).

Согласно системе учёта полных издержек продукт A больше не должен изготавливаться, так как имеет отрицательный результат от продажи единицы продукции. При этом постоянные издержки, приходящиеся на данный продукт, поступают дальше, так как они не уменьшаются в течение короткого срока. Для того чтобы рассчитывать прибыль или убыток за отчётный период, необходимо учитывать долю постоянных издержек поступающих от продукта А в размере (140 € – 80 €) × 4.000 шт. = 240.000 €. Таким образом, результат деятельности предприятия за отчётный период составляет +/– 0 €.

2. Счёт сумм покрытия издержек:

Решение о выборе оптимальной программы производства принимается на основе счёта сумм покрытия издержек. Так как в данном случае узкие места отсутствуют, все продукты с положительными суммами покрытия удельных издержек принимаются в программу производства.

Продукт A остается в программе производства, так как имеет положительную сумму покрытия издержек и делает взнос в счёт покрытия собственных постоянных расходов. Из общей суммы покрытия издержек, приходящейся на продукты А, В, С и D, следует вычесть постоянные издержки в виде единого блока.

Результат деятельности предприятия в отчётном периоде составляет:

620.000 € – 420.000 € = 200.000 €.

b)Сначала необходимо проверить, имеется ли узкое место в процессе изготовления. Машинное время оборудования, необходимое для изготовления четырёх продуктов, имеет следующие значения:

Так как в распоряжении предприятия находится только 35.000 часов, для производства максимально необходимого количества изделий существует узкое место. Если управленческое решение принималось бы на основе абсолютных сумм покрытия издержек, программа производства планировалась бы исходя из иерархии (ранжирования) каждого продукта по суммам покрытия удельных издержек, т.е. в следующей последовательности: первых два места (ранг I) – продукты В и С (db = 100 €); третье место (ранг III) – продукт A (db = 50 €) и четвёртое место (ранг IV) – продукт D (db = 40 €). Таким образом, жертвой узкого места пал бы продукт D. При этом не принималось бы во внимание, что продукт D имеет, тем не менее, самое короткое время изготовления одного изделия.

Критерием принятия управленческого решения в случае наличия узкого места является относительная сумма покрытия издержек. В данном случае таким критерием является сумма покрытия удельных издержек, приходящаяся на один час машинного времени оборудования.

Так как продукт В обнаруживает наивысшую относительную сумму покрытия удельных издержек, это даёт ему право быть изготовленным в полном объёме, т.е. 2.000 изделий. Для этого потребуется 10.000 часов машинного времени. Затем изготавливается продукт со второй по величине относительной суммой покрытия (C), также вплоть до максимальной границы возможной реализации. Следующим выпускается продукт D с третьим по уровню рангом. Остающихся 11.500 часов недостаточно, чтобы изготовить 4.000 изделий продукта A. Возможно изготовление лишь:

Сумма покрытия издержек, поступающих от изготовления продукта A, на 56.250 евро меньше при наличии узкого места, чем при его отсутствии. Эта сумма соответствует уменьшению производственного результата. Результат деятельности предприятия составляет:

563.750 € – 420.000 € = 143.750 €.

Внимание! В рассмотренном примере относительные суммы покрытия издержек рассчитывались делением абсолютных сумм покрытия на нагрузку узкого месте в производственной мощности (машинное время), приведённой к количеству изделий, т.е. часов/шт. Если показатель, характеризующий узкое место, выражен в виде, например, производительности, т.е. шт/час, то абсолютную сумму покрытия следует не делить, а умножать на значение этого показателя, т.к. он уже отнесён к потребляемой в узком месте производственной мощности.

Пример:

При планировании производственной программы промышленного предприятия необходимо учитывать следующие данные:

Постоянные издержки в отчётном периоде достигли уровня 100.000 €.

a)Определите с помощью счёта сумм покрытия издержек программу производства и результат предприятия на следующий период!
b)Имеющееся в распоряжении машинное время оборудования, на котором изготавливают продукты А, В и С, составляет 12.000 минут. Какие выводы можно сделать для определения оптимальной программы производства и результата предприятия?
c)Как изменится программа производства и результат предприятия, если цена продукта С увеличится до 230 евро, а минимально необходимое количество изделий составит 1.000 единиц?

Решение:

a)Определяющим критерием являются абсолютная сумм покрытия издержек (db), т.к. узкие места отсутствуют:

Продукты В и A делают наивысшие взносы в покрытие постоянных издержек. Изделие С следует исключить из программы производства, так как оно имеет отрицательную сумму покрытия издержек.

Определение результата деятельности предприятия:

b)1 шаг: Проверка наличия узкого места в процессе изготовления продукции:

Продукт С должен быть исключен уже из программы производства, так как он показывает отрицательный абсолютный взнос в покрытие постоянных издержек. Машинное время оборудования, необходимое для изготовления продуктов, составляет:

Так как машинное время ограничено 12.000 минутами, в производстве продуктов A и B имеется узкое место.

2 шаг: Определение относительных сумм покрытия издержек:

Машинное время, необходимое для изготовления продукта A, составляет 4.000 мин., т.е. на 6.000 минут меньше, чем продукта В. При этом относительная сумма покрытия издержек у продукта A выше, чем у продукта В. Предпочтение отдаётся продукту A.

3 шаг. Определение оптимальной программы производства:

Так как продукт A приносит более высокую относительную сумму покрытия издержек, ему предоставляется право быть изготовленным в максимальном объёме 2.000 единиц. Для этого требуются 4.000 минут производственной мощности (машинного времени оборудования).

Существует такая статистика: 20% кода выполняется 80% времени. Точность ее
вряд ли полностью соответствует реальному положению вещей, а вот общий смысл
довольно интересен: получается, что оптимизация всего приложения – занятие
неблагодарное и глупое, а реальные результаты может дать только оптимизация тех
20% приложения, которые выполняются дольше всего. Причем найти эти 20% не так уж
и сложно.

В этой статье мы будем говорить о профилировании . Если верить Википедии,
профилирование есть не что иное, как "сбор характеристик работы программы, таких
как время выполнения отдельных фрагментов, число верно предсказанных условных
переходов, число кэш-промахов и так далее". В переводе на русский язык это
означает "выявление узких мест программы" (или, как говорят англофилы,
"бутылочных горлышек"), а именно – всех тех участков кода, на которых программа
начинает "пробуксовывать", заставляя пользователя ждать.

Простейшее профилирование можно произвести голыми руками (и ниже я покажу,
как это сделать), однако лучше положиться на сообщество, представители которого
уже создали все необходимые инструменты. Первый и наиболее популярный инструмент
носит имя GNU Profiler (или gprof). Он испокон веков используется для
профилирования кода, генерируемого компилятором GCC. Второй - GNU Coverage
testing tool (gcov), утилита для более детального анализа производительности.
Третий - набор инструментов отладки и профилирования под общим именем Google
Performance Tools (сокращенно GPT). Ну а четвертый - это Valgrind, который хоть
и предназначен для поиска ошибок работы с памятью, но содержит в своем арсенале
ряд утилит для анализа производительности программ.

Начнем, как и полагается, с классики.

GNU Profiler

GNU Profiler (gprof) - один из старейших профайлеров, доступных для
операционных систем типа UNIX. Он входит в состав пакета gcc, и потому может
быть использован для профилирования программ, написанных на любом поддерживаемом
им языке (а это не только C/C++, но и Objective-C, Ada, Java).

Сам по себе gprof не является инструментом профилирования, а лишь позволяет
отобразить профильную статистику, которая накапливается приложением во время
работы (само собой разумеется, по умолчанию никакое приложение этого не делает,
но может начать, если собрать программу с аргументом "-pg").

Рассмотрим, как это работает в реальных условиях. Чтобы ощутить все
достоинства gprof, мы применим ее не к какому-нибудь абстрактному, искусственно
созданному приложению, а к самому настоящему повседневно используемому. Пусть
это будет gzip.

Получаем и распаковываем исходники архиватора:

$ wget www.gzip.org/gzip-1.3.3.tar.gz
$ tar -xzf gzip-1.3.3.tar.gz
$ cd gzip-1.3.3

Устанавливаем инструменты, необходимые для сборки (в Ubuntu это делается
через инсталляцию мета-пакета build-essential):

$ sudo apt-get install build-essential

Запускаем конфигуратор сборки, передав в переменной окружения CFLAGS аргумент
"-pg":

$ CFLAGS="-pg" ./configure

Компилируем программу:

Теперь у нас есть бинарник gzip, способный вести статистику своего
исполнения. Каждый его запуск будет сопровождаться генерацией файла gmon.out:

$ ls -l gmon.out
-rw-r--r-- 1 j1m j1m 24406 2010-11-19 14:47 gmon.out

Этот файл не предназначен для чтения человеком, но может быть использован для
создания подробного отчета об исполнении:

$ gprof ./gzip gmon.out > gzip-profile.txt

Наиболее важная часть полученного файла показана на скриншоте.

Каждая строка - это статистика исполнения одной функции, столбцы - различные
показатели. Нас интересуют первый, третий, четвертый и седьмой столбцы. Они
отображают информацию об общем количестве времени, затраченном на исполнение
функции (первый столбец - в процентах, третий - в секундах), количестве ее
вызовов и имени.

Попробуем проанализировать отчет. Первой в списке идет функция deflate,
которая была вызвана всего один раз, но "сожрала" 29% всего времени исполнения
программы. Это реализация алгоритма компрессии, и, если бы перед нами стояла
задача оптимизировать gzip, мы должны были бы начать именно с нее. 22% времени
ушло на исполнение функции longest_match, но, в отличие от deflate, она была
вызвана аж 450 613 081 раз, поэтому каждый отдельный вызов функции занимал
ничтожное количество времени. Это второй кандидат на оптимизацию. Функция
fill_window отняла 13% всего времени и была вызвана "всего" 22 180 раз.
Возможно, и в этом случае оптимизация могла бы дать результаты.

Промотав файл отчета до середины (кстати, сразу за таблицей идет подробная
справка обо всех ее столбцах, что очень удобно), мы доберемся до так называемого
"графа вызовов" (Call graph). Он представляет собой таблицу, разбитую на записи,
отделенные друг от друга пунктиром (повторяющимися знаками минуса). Каждая
запись состоит из нескольких строк, при этом вторая строка вопреки здравому
смыслу называется "первичной" и описывает функцию, которой посвящена запись.
Строкой выше располагается описание вызывающей ее функции, а ниже - вызываемых
ей.

Столбцы содержат следующую информацию (слева направо): индекс (index, он есть
только в первичной строке и, по сути, ничего не значит); процент времени,
который уходит на выполнение функции (% time); количество времени, затрачиваемое
на ее выполнение в секундах (self); количество времени, затрачиваемое на
выполнение функции и всех вызываемых ею функций (children); количество вызовов
функции (called) и ее имя (name).

Граф вызовов оказывается очень полезен, когда речь заходит об оптимизации
чужого кода. Становятся видны не только узкие места программы, но и вся логика
ее работы, которая может быть неочевидна при изучении исходников.

GNU Coverage testing tool

Кроме gprof, компилятор GCC имеет в своем составе еще один инструмент
профилирования, который позволяет получить более детальный отчет о выполнении
приложения. Утилита называется gcov и предназначена для генерации так
называемого аннотированного исходного кода, который напротив каждой строки
содержит количество ее исполнений. Это может понадобиться для более глубокого
изучения проблем приложения, когда функции, виновные в "тормозах", найдены, а
суть проблемы так и остается неясна (например, непонятно, какая строка в
многократно вложенном цикле внутри длиннющей функции несет ответственность за
аномальное падение производительности).

Gcov не может полагаться на статистику, генерируемую приложением при сборке с
флагом "-pg", и требует пересборки с флагами "-fprofile-arcs" и "-ftest-coverage":

$ CFLAGS="-fprofile-arcs -ftest-coverage"
./configure && make

$ ./gzip ~/ubuntu-10.10-desktop-i386.iso

Для каждого файла исходного кода будет сгенерирован граф вызовов, на основе
которого можно создать подготовленный для чтения человеком аннотированный
исходник:

$ gcov deflate.c
File "deflate.c"
Lines executed:76.98% of 139
deflate.c:creating "deflate.c.gcov"

Полученный в результате файл состоит из трех колонок: количество исполнений
строки, номер строки и сама строка. При этом для строк, не содержащих кода, в
первой колонке будет стоять знак минуса, а для строк, ни разу не выполненных -
последовательность шарпов: #####.

Google Performance Tools

Google Performance Tools (сокращенно GPT) - это разработка сотрудников Google,
предназначенная для поиска утечек памяти и узких мест приложений. Как и gprof,
GPT не является внешней по отношению к тестируемому приложению программой и
заставляет его самостоятельно вести статистику своего исполнения. Однако
используется для этого не внедренный на этапе сборки приложения код, а
библиотеки, которые могут быть прилинкованы к приложению во время сборки или
подключены при запуске.

Всего разработчикам доступно две подключаемых библиотеки: tcmalloc (которая,
по уверению авторов GPT, представляет собой самую быструю на свете реализацию
функции malloc, а также позволяет производить анализ того, как память
расходуется, выделяется и течет) и profiler, генерирующая отчет о выполнении
программы, наподобие gprof. Также в комплект входит утилита pprof,
предназначенная для анализа и визуализации накопленных данных.

Исходный код, а также rpm- и deb-пакеты всего этого набора доступны на
официальной страничке (code.google.com/p/google-perftools), однако я бы не
советовал заморачиваться с ручной установкой, так как набор доступен в
стандартных репозиториях Fedora и Ubuntu, и его можно установить одной простой
командой:

$ sudo apt-get install google-perftools \libgoogle-perftools0
libgoogle-perftools-dev

$ LD_PRELOAD=/usr/lib/libprofiler.so.0.0.0 \
CPUPROFILE=gzip-profile.log ./gzip \
/home/j1m/ubuntu-10.10-desktop-i386.iso

Однако сами гугловцы не советуют применять этот метод (очевидно из-за проблем
с программами, написанными на C++), рекомендуя линковать библиотеку во время
сборки. Что ж, не будем спорить.

Для экспериментов возьмем все тот же gzip и повторно пересоберем его,
слинковав бинарник с нужной библиотекой:

$ cd ~/gzip-1.3.3
$ make clean
$ ./configure
$ LDFLAGS="-lprofiler" ./configure && make

Теперь gzip вновь готов вести лог своего исполнения, но не будет делать этого
по умолчанию. Чтобы активировать профайлер, необходимо объявить переменную
окружения CPUPFOFILE и присвоить ей путь до файла профиля:

$ CPUPROFILE=gzip-cpu-profile.log ./gzip \
~/ubuntu-10.10-desktop-i386.iso
PROFILE: interrupts/evictions/bytes = 4696/946/91976

Как и в случае с gprof, получившийся отчет имеет бинарную форму и может быть
прочитан только с использованием специальной утилиты. В GPT ее роль выполняет
perl-скрипт pprof (в Ubuntu во избежание путаницы с другой одноименной утилитой
он переименован в google-pprof), который может генерировать не только таблицы и
аннотированные исходники на манер gcov, но и визуальные графы вызовов. Всего
существует 11 типов вывода этой утилиты, за каждым из которых закреплен
соответствующий аргумент командной строки:

1. Текстовый (--text) - таблица, подобная выводу gprof;
2. Callgrind (--callgrind) - вывод в формате, совместимом с утилитой kcachegrind (из пакета valgrind);
3. Графический (--gv) - граф вызовов, немедленно отображаемый на экране;
4. Листинг (--list=) - аннотированный листинг указанной функции;
5. Дизассемблированный листинг (--disasm=) - аннотированный
   дизассемблированный листинг указанной функции;
6. Символьный (--symbols) - листинг декодированных символьных имен;
7. Графический файл (--dot, --ps, --pdf, --gif) - граф вызовов, сохраняемый
   в файл;
8. Сырой (--raw) - подготовка бинарного файла профиля к передаче по сети
   (перекодируется с помощью печатаемых символов).

Наибольший интерес для нас представляют текстовый ("--text") и графический
("--gv") типы вызовов. Только они могут дать полную информацию о выполнении
приложения и всех его проблемных местах. Текстовый вывод генерируется следующим
образом:

$ google-pprof --text ./gzip gzip-cpu-profile.log

Как видно на скриншоте, вывод представляет собой таблицу с перечислением всех
функций и затрат на их исполнение. На первый взгляд она кажется очень похожей на
таблицу, генерируемую утилитой gprof, но это не так. Будучи всего лишь
библиотекой, GPT не может вести статистику исполнения программы так же детально
и точно, как это делает код, внедренный прямо в приложение. Поэтому вместо
записи всех фактов вызова и выхода из функций (поведение программы, собранной с
флагом "-pg"), GPT применяет метод, называемый сэмплированием. Сто раз в секунду
библиотека активирует специальную функцию, в задачи которой входит сбор данных о
том, в какой точке в текущий момент происходит выполнение программы, и запись
этих данных в буфер. По завершению работы программы из этих данных формируется и
записывается на диск профильный файл.

Именно поэтому в выводе pprof нет информации о том, сколько раз функция была
вызвана за время работы программы, или сколько процентов времени ушло на ее
исполнение. Вместо этого для каждой функции указывается количество проверок, во
время которых было выяснено, что в данный момент программа занималась
исполнением этой функции. Поэтому количество проверок, приведенное для каждой
функции, можно смело считать за общее время ее исполнения.

Во всем остальном таблица сильно напоминает вывод gprof: по функции на
строку, по показателю на столбец. Всего столбцов шесть:

1. Количество проверок для данной функции;
2. Процент проверок на все остальные функции программы;
3. Количество проверок для данной функции и всех ее потомков;
4. То же число в процентах от общего количества проверок;
5. Имя функции.

Поначалу такой подход к измерению времени исполнения кажется слишком
неточным, но если сравнить таблицы, полученные с помощью gprof, с таблицами
pprof, становится ясно, что они показывают одинаковую картину. Более того, GPT
позволяет изменить количество проверок на секунду времени с помощью переменной
окружения CPUPROFILE_FREQUENCY, так что точность можно увеличить в десять, сто
или тысячу раз, если того требует ситуация (например, если необходимо
профилировать исполнение очень небольшой программы).

Несомненным достоинством GPT перед gprof является умение представлять
информацию в графическом виде. Для активации этой функции pprof следует
запускать с флагом "--gv" (кстати, для показа графа будет использована
одноименная утилита):

$ google-pprof --gv ./gzip gzip-cpu-profile.log

Генерируемый в результате выполнения этой функции граф вызовов функций очень
наглядный и гораздо более простой для восприятия и изучения, чем аналогичный
текстовый граф, генерируемый командой gprof. Имя и статистика исполнения каждой
функции размещены в прямоугольниках, размер которых прямо пропорционален
количеству времени, затраченному на исполнение функции. Внутри прямоугольника
размещены данные о том, сколько времени ушло на исполнение самой функции и ее
потомков (время измеряется в проверках). Связи между прямоугольниками указывают
на очередность вызова функций, а числовые значения, указанные рядом со связями -
на время исполнения вызываемой функции и всех ее потомков.

Еще одно достоинство GPT заключается в способности использовать разные уровни
детализации для вывода данных, позволяя пользователю самому выбирать единицы
дробления. По умолчанию в качестве такой единицы используется функция, поэтому
любой вывод pprof логически разделен на функции. Однако при желании в качестве
единицы дробления можно использовать строки исходного кода (аргумент "--lines"),
файлы ("--files") или даже физические адреса памяти ("--addresses"). Благодаря
такой функциональности GPT очень удобно использовать для поиска узких мест в
больших приложениях, когда сначала ты анализируешь производительность на уровне
отдельных файлов, затем переходишь к функциям и, наконец, находишь проблемное
место на уровне исходного кода или адресов памяти.

И последнее. Как я уже говорил выше, GPT - это не только хороший профайлер,
но и инструмент для поиска утечек памяти, поэтому у него есть один очень
приятный побочный эффект в виде способности к анализу потребления памяти
приложением. Для этого приложение должно быть собрано или запущено с поддержкой
библиотеки tcmalloc, а в переменную HEAPPROFILE записан адрес для размещения
профильного файла. Например:

$ LD_PRELOAD=/usr/lib/libtcmalloc.so.0.0.0 \
HEAPPROFILE=gzip-heap-profile.log \
./gzip ~/ubuntu-10.10-desktop-i386.iso
Starting tracking the heap
Dumping heap profile to gzip-heap-profile.log.0001.heap (Exiting)

К полученному файлу будет добавлено окончание 0000.heap. Если натравить на
этот файл утилиту pprof и указать флаг "--text", она выведет на экран таблицу
функций и уровень потребления памяти каждой из них. Столбцы значат все то же
самое, что и в случае обычного профилирования, с тем исключением, что вместо
количества проверок и их процентных отношений таблица теперь содержит количество
потребляемой памяти и процент от общего потребления памяти.

При необходимости эту информацию можно получить в графическом виде, а также
изменить единицы дробления. Библиотека может быть настроена с помощью различных
переменных окружения, наиболее полезная из которых носит имя HEAP_PROFILE_MMAP.
Она включает профилирование для системного вызова mmap (по умолчанию GPT
собирает статистику только для вызовов malloc, calloc, realloc и new).

Пара слов о Valgrind

В последней части статьи мы кратко рассмотрим способы использования
инструмента Valgrind для профилирования приложений. Valgrind - это очень мощный
отладчик памяти, который способен найти такие ошибки работы с памятью, о которых
другие утилиты даже не подозревают. Он имеет модульную архитектуру, которая с
течением времени позволила ему обрасти несколькими плагинами, не относящимися
напрямую к отладке. Всего таких плагина три:

1. Cachegrind - позволяет собирать статистику по попаданию данных и
   инструкций программы в кэш первого и второго уровней процессора (мощный и
   сложный инструмент, который полезен при выполнении профилирования
   низкоуровневого кода).
2. Massif - профайлер кучи, схожий по функциональности с аналогом из пакета GPT.
3. Callgrind - профайлер, во многом похожий на таковой в gprof и GPT.

По умолчанию в качестве основного плагина Valgrind использует memcheck
(отладчик памяти), поэтому для его запуска в режиме профилирования необходимо
указать нужный плагин вручную. Например:

$ valgrind --tool=callgrind ./program

После этого в текущем каталоге будет создан файл с именем
callgrind.out.PID-программы, который можно проанализировать с помощью утилиты
callgrind_annotate или графической программы kcachegrind (устанавливается
отдельно). Я не буду расписывать формат генерируемых этими программами данных
(он хорошо представлен в одноименных man-страницах), скажу лишь, что
callgrind_annotate лучше запускать с флагом "--auto", чтобы он смог
самостоятельно найти файлы исходных текстов программы.

Для анализа расхода памяти Valgrind следует запускать с аргументом "--tool=massif".
После чего в текущем каталоге появится файл massif.out.PID-программы, который
может быть проанализирован с помощью утилиты ms_print. В отличие от pprof, она
умеет выводить данные не только в виде стандартной таблицы, но и генерировать
красивые ascii-art графики.

Выводы

Такие инструменты, как gprof, gcov и GPT, позволяют провести анализ работы
приложения и выявить все его узкие места вплоть до отдельной процессорной
инструкции, а подключив к процессу профилирования еще и Valgrind, можно добиться
удивительных результатов.

INFO

По умолчанию gprof не выводит профильной информации для функций
библиотеки libc, но ситуацию можно исправить, установив пакет libc6-prof и
собрав тестируемое с библиотекой libc_p: "export LD_FLAGS="-lc_p"".

Активировать профайлер GPT можно не только с помощью переменной окружения
CPUPROFILE, но и обрамив тестируемый участок кода функциями ProfilerStart()
и ProfilerStop(), которые объявлены в google/profiler.h.

WARNING

Из-за требований к безопасности GPT не сработает в отношении приложений с
установленным битом SUID.

Выполним расчет плановой загрузки оборудования и определим "узкие места". Построим календарный план производства и проанализируем производственную программу на предмет ее выполняемости.

Определение узких мест производственной программы. Расчет и баланс загрузки оборудования при планировании производства.

Любой начальник производства регулярно задается вопросом «Сможет ли он сделать все запланированные заказы в срок . Достаточно ли для этого производственных мощностей предприятия? Насколько напряженной предполагается работа в этом плановом периоде?»

В данном ролике будут продемонстрированы модули системы TCS , позволяющие, во-первых, рассчитать и проанализировать объёмные показатели загрузки оборудования в интересующий временной период, а во-вторых, визуализировать календарный план производства в виде диаграммы Ганта с одновременным отображением загрузки интересующего оборудования.

Итак, в качестве исходных данных в системе TCS уже созданы производственные заказы на готовые изделия - монтажные шкафы в различной комплектации и количестве, и заказ на изготовление унифицированных комплектующих собственного производства для поддержания норматива складского запаса.

У каждого из этих заказов определена ориентировочная дата выпуска. Для заказов товарной продукции это обычно условия договора, для внутреннего заказа это приблизительно середина месяца. Напомним, что на складе у нас есть определенный запас унифицированных комплектующих (резерв), из которого и будут комплектоваться заказы первой половины месяца. А изготовленные к середине месяца позиции внутреннего заказа пойдут на восстановление складского резерва и комплектование остальных заказов периода.

Следующим шагом выполним расчёт дат запуска для товарных позиций и их составляющих, а также комплектующих, изготавливаемых отдельным заказом для склада унифицированных деталей. Выделим все производственные спецификации планового периода и запустим макрос "Расчёт дат запуска/выпуска ".

В результате, для всех изготавливаемых деталей и сборочных единиц мы получаем ориентировочные даты начала и окончания производства, рассчитанные исходя из заданных сроков и применяемых технологических процессов.

Сделаем эти производственные спецификации рабочими , и получим на соответствующей закладке номенклатурный план производства . В нём перечислены позиции с количеством, которое необходимо изготовить, и сроки.

Итак, самая ранняя дата запуска партии – 18 февраля, самая поздняя дата выпуска – 23 марта 2010 года.

На закладке "Техпроцесс " представлена более детальная информация, а именно план по операциям. Т.е. список всех работ, которые необходимо выполнить для изготовления всех запланированных позиций. Для каждой работы рассчитана трудоемкость её выполнения, а также в соответствии с технологическим процессом отображено оборудование, цех, участок, профессия и разряд.

Также, в системе TCS ведется информация о станочном парке предприятия, т.е. реальном количестве каждой модели оборудования и их наличие в подразделениях. Например, у нас на первом участке седьмого цеха расположены пресс Amada и пресс FINN-POWER, на втором участке оборудование для сварки, на третьем столы для сборки и контроля.

Для оценки выполнимости данного плана используем модуль "" системы TCS . Установим даты начала и конца периода, в который предполагается выполнять запланированные работы, а именно 18 февраля и 23 марта 2010 года. Выполним расчёт.

В результате расчёта показывается список всех моделей оборудования, задействованных для выполнения работ. Указывается, в какие группы оно входит и где расположено. Для каждой модели считается фонд рабочего времени в часах на заданный период. При расчёте учитывается количество этого оборудования в подразделении и график его плановых ремонтов и обслуживания. Также, рассчитывается, сколько часов суммарно данное оборудование будет занято выполнением запланированных операций. В последней колонке отображается плановая загрузка.

На практике, в зависимости от величины предприятия и его структуры данный список может быть очень большим (много цехов, участков, моделей). Реально работать с таким объемом информации может быть затруднительно. Поэтому для удобства можно воспользоваться различными настройками.

Например, показать загрузку только по одному интересующему нас подразделению. Выберем первый участок двенадцатого цеха или второй участок седьмого цеха. Можно показать загрузку только интересующей нас Группы оборудования , например, Контрольной . Оборудование этой группы присутствует в разных подразделениях предприятия.

Чтобы быстро выявить потенциальные узкие места нашего производственного плана достаточно ввести пороговое значение загрузки . Введем 70%, считая, что оборудование, загрузка которого в плановом периоде превышает 70-80%, составляет так называемую группу риска. Скроем строки с меньшей загрузкой. В нашем примере только гидравлический координатно-револьверный пресс FINN-POWER загрузится более чем на 70%, т.е. для плана на март, он является тем самым узким местом.

Случайный выход из строя данного оборудования может привести к срывам исполнения если не всего плана, то многих заказов планового периода. Что обычно приводит не только к финансовым штрафным санкциям, но и к потерям не финансового характера. Например, это негативное событие может повлиять и на деловую репутацию предприятия.

Изучим, на какое оборудование также следует обратить особое внимание. Вводим пороговое значение 50% и просто раскрасим такие строки в выбранный цвет. К FINN-POWER добавился листогибочный пресс Amada , его расчётная загрузка составляет 57%. Все остальные цеха и оборудование в них загружены не так сильно и, скорее всего, не потребуют к себе повышенного внимания плановика.

Таким образом, используя модуль "", можно сделать следующие выводы:

Осуществим или не осуществим, принципиально, наш план. Критерием этой оценки будет превышение 100% загрузки по какой-либо модели. Если где-то загрузка более 100%, то не помогут никакие современные методы оптимизации производственного расписания. В этом случае надо увеличивать фонд работы оборудования, т.е. либо увеличивать временной период, либо нанимать дополнительный персонал, который будет трудиться во вторую смену, либо запускать рядом второй экземпляр оборудования.
План нашего примера не имеет ни одной позиции, у которой значение загрузки превышало бы 100%. Значит, по крайней мере, теоретически, заданный объём работ возможно выполнить в установленные сроки на имеющемся оборудовании. Осуществим или не осуществим план в реалиях нашего производства. Данная оценка также позволяет сделать вывод о выполнимости представленного плана, но не теоретически, как первая, а ближе к жизни и индивидуальным особенностям каждого производства. Например, очевидно, что загрузка оборудования в 99%, позволит выполнить план, только при условиях работы без сбоев, задержек и простоев, когда все системы продублированы и на предприятии работают роботы. В реальности же сбои и задержки регулярно случаются по разным причинам. То материал во время не привезли, то станок не наладили, то рабочий заболел, то авария в электросети и т.д. и т.п. Поэтому на каждом предприятии, даже для разных цехов и участков этого предприятия или разного вида работ этот критерий имеет различное значение. Например, для одного участка критической считается загрузка в 80%, а для другого – 60%.
Т.е. для каждого типа работ или участка можно выполнить сравнение с соответствующим индивидуальным пороговым значением, которое опытным плановикам обычно известно из практики. Соответствует ли структура существующего на предприятии станочного парка производственной программе. Такой вывод будет особенно полезен для предприятий, имеющих стабильную производственную программу, т.е. производственный план которых можно построить заранее, и он не подвержен сильным изменениям из месяца в месяц.
В нашем примере большинство моделей оборудования не загружено и на 40%, в то время как загрузка пресса FINN-POWER достигает критического значения. Если бы подобное положение дел имело место в серийном производстве, то для увеличения объема производства, нам следовало бы купить в первую очередь именно заготовительное оборудование.