Справка по ``Теории ограничений`` Э. Голдратта

Данная справка составлена по просьбе нескольких наших Клиентов и Коллег.

Разные авторы периодически переоткрывают "Принцип минимума".

В 1840 году польский учёный Фелициан Сипневский (Felicjan Sypniewski) [1], будучи в тот момент студентом сельскохозяйственной академии города Реско, работал под руководством основателя этой академии немецкого агронома Карла Шпренгеля (Carl Sprengel) [2]. Он сделал ряд заметок и ценных наблюдений, ознакомившись с которыми Карл Шпренгель сформулировал "принцип минимума в агрохимии" (сославшись на Сипневского) о том, что развитие растения определяется фактором, находящимся в минимуме.

Этот принцип впоследствии был ошибочно приписан Юстусу Либиху (Justus von Liebig), который его популяризовал и пропагандировал, но не открыл и не сформулировал первым, поэтому не является его автором. В обиход, тем не менее, вошли выражения "закон минимума Либиха" или "закон ограничивающего фактора Либиха" [3].

Далее мы будем использовать термин "принцип минимума". Суть его в следующем: для развития растений требуется выполнение множества разных условий, описываемых разными параметрами с разными единицами измерения и разными количественными значениями, например:

• L - люменов освещённости на кв.м.,
• Q - джоулей тепла,
• N - литров воды в единицу времени на кв.м.,
• V1 - куб. метров углекислого газа,
• V2 - куб. метров кислорода,
• M1 - грамм на куб. метр солей калия,
• M2 - магния,
• M3 - железа,
• M4 - соединений азота,
• и т.д.

Карл Шпренгель показал, что урожайность определяется тем из этих условий, которое имеется в наименьшем количестве. Например, если меньше всего M4, то общая урожайность и определится параметром М4. То есть, мы не снимем с единицы площади урожая более, чем позволяет содержание M4, а, следовательно, все прочие параметры оказываются в излишке.

В обиход также вошло выражение "бочка Либиха", суть которого состоит в том, что вода при наполнении бочки начинает переливаться через самую короткую доску, а длина остальных досок уже не имеет значения. [Картинки с этими бочками легко нагуглить: https://goo.gl/mjP9ou.

Справедливости ради надо отметить, что выделенная выше фраза: "все прочие параметры оказываются в излишке" здесь акцентирована мной, поскольку у перечисленных выше авторов, и, как будет видно далее, у А. Богданова, равно, наверняка, у множества иных, кроме Э. Голдратта, акцент делается на том, что раз такое дело, то "минимум надо компенсировать", "недостающее добавить", "узкое место расшить", "слабое усилить, ибо где тонко, там и рвётся" и т.д.

И, вероятно, лишь Э. Голдратт через 144 года сделал инверсный вывод, обратив должное внимание на то, что "минимум" является не недостатком, который надо компенсировать, а, наоборот, эталоном для оптимизации работы всей системы.

 В 1913 Александр Богданов в рамках развиваемой им науки "Тектологии" [4] сформулировал "Закон относительных наименьших сопротивлений" (или просто "Закон наименьших"). При этом, он сослался на Ю.Либиха, а в предисловии к третьему изданию, вышедшему после 1923 года также сослался и на характерную работу Т.Б. Робертсона (см. ниже).

Понятие "минимума" в "Тектологии" у А.Богданова расширено. Если К.Шпренгель и позже Ю.Либих подразумевали "минимальную концентрацию" (например, питательного вещества), то у Богданова используются "самые разнообразные минимумы" (если можно так выразиться) - это не только малая концентрация вещества, но и слабые звенья цепи, и медленные операции и т.д.

Там же и тогда же именно Богданов использовал, вошедшие затем в массовый обиход, метафоры о том, что "прочность цепи определяется наиболее слабым из её звеньев", "скорость эскадры определяется наименее быстроходным из её судов" и др.

Всё же основные выводы, которые сделал А. Богданов из верных наблюдений, наивны или ошибочны. Так, например, в докладе на первом съезде по Научной Организации Труда (январь 1921 г., который опубликован в приложении 2 к "Тектологии" - см. любое издание) он пишет, что, поскольку по "закону наименьшего" отстающие отрасли будут играть самую задерживающую роль, то их следует сделать "ударными", направив туда максимум ресурса. Разумеется, это неверно.

Для сравнения Э. Голдратт (о котором будет сказано ниже) рассуждал бы, вероятно, совершенно иначе (и прав тогда был бы он):

• Если операция, получающая на вход для своих целей какой-либо ресурс имеет меньшую производительность, чем предшествующие операции, то следует снизить выработку этого ресурса, чтобы сократить бессмысленные расходы.
• Затем, прежде чем "расширять узкое место", следует раздробить заказы на порции так, чтобы в каждую смену производилось не более, чем пропускает самая слабая операция из зависимых (то самое "ограничение").
• Если же заказы, получаемые от Клиентов, "длинные", например - десятки тысяч единиц (обострим), то их, тем не менее, всё равно следует дробить на небольшие порции, как указано выше.
• При этом, не следует кричать: "Ой, мамочки, а как же сроки!", но следует расширить свой кругозор и обратить внимание на то, что и Клиенту будет достаточно сложно принимать эти десятки тысяч единиц единовременно когда они будут изготовлены.
• Клиент принимает продукцию не от одного поставщика - так что даже приёмка на склад такого большого объёма создаст ему "пробку" и может занять несколько дней и поглотить сотни оплаченных складских человеко-часов только на приёмке и обработке товара - это немалые расходы Клиента и удлинение времени.
• А потом этот товар будет N дней на складе у Клиента дожидаться дистрибуции по магазинам (например) - и это тоже расходы Клиента и удлинение времени.
• А потом несколько дней займёт собственно дистрибуция большого объёма - и это тоже расходы Клиента и удлинение времени.
• А потом какое-то время товар небесплатно будет находиться в магазинах, пока не купят и т.п.
• Поэтому, скорее всего, предложение о получении товара регулярными небольшими порциями, начиная хоть со следующего дня от начала производства, будет воспринято Клиентом с симпатией - Клиент всё равно не переработает больше определённого количества в день, но он избавится от многих расходов и ему не придётся долго ждать: сначала изготовления всего большого заказа, затем долгого и затратного "пропихивания" полученных изделий через все этапы, перечисленные выше.
• Да, и реализация, следовательно, возврат средств, инвестированных в заказ, у Клиента начнётся быстро - когда некоторые изделия по заказу ещё производятся, другие уже продаются. Это увеличит скорость оборачиваемости денег и генерацию дохода. А в ином случае Клиенту пришлось бы не только нести большие затраты, но и долго ждать, пока начнутся продажи.
• Следовательно надо увеличить воображение и сказать себе и Клиенту что, на самом деле, требуется не весь этот громадный объём разово к фиксированному сроку, а регулярная гарантированная доставка разумных порций.
• Никакие транспортные расходы не идут в сравнение с экономией возникающей не только у Клиента, но и у поставщика из-за отсутствия избыточных запасов, из-за отсутствия лишней закупки сырья и из-за сокращения операционных расходов.
• Значит надо не произвести "много за короткий срок", а, наоборот, "раздробить и растянуть" заказ (в том смысле, как описано выше), при этом на производстве будут свободные мощности.
• Только после того, как сделано то, о чём написано выше, можно подумать о минимальном расширении узкого места, причём слово "минимальный" здесь является ключевым.
• После того, что сделано, прирост на минимум именно в узком месте даст нелинейный прирост чистого дохода.

Рассмотрим теперь не на умозрительном богдановском примере, а на ином. В своей книге "Сделано в Японии" Акио Морита, кроме прочего, рассказывает историю о том как он вынужден был отказаться от крупного заказа на приёмники (до 100 тысяч экземпляров) для крупной сети магазинов, поскольку в то время (цит.) "Мы могли производить не более 10 тысяч приёмников в месяц".

Производственные мощности можно было бы по такому случаю увеличить, однако, пишет автор: "Если мы потом не сможем получить второй такой заказ на следующий год, окажемся в трудном положении", поскольку будет создана инфраструктура, требующая обслуживания и будут набраны люди и всё это окажется лишним. То есть, один большой заказ не оправдывает расширения производства.

Кроме того, если, всё-таки, решиться и назвать хорошую цену за 100 000 заказов, то Клиент может согласиться, но затем заказать на пробу только 10 000, а потом заказа не продлить.

Акио Морита далее пишет, что по этой причине он сделал оферту, где цена за единицу по мере увеличения объёма заказа не уменьшалась, а увеличивалась, искренне пояснив Заказчику свою проблему. Клиент заказал 10 000 по соответствующей цене.

Этот пример обычно повторяют разные авторы других книг и (в зависимости от того, про что они пишут) трактуют его то как "пример ответственного подхода", то как "пример креативности" и т.п. Интересно, что даже и Э. Голдратт в книге "Синдром стога сена" это решение оценивает высоко (и ошибается именно с позиций своей же теории).

Я же считаю данное решение плохим (при условиях описанных в книге).

Если существующие мощности (по условию) позволяли произвести 10 000 приёмников в месяц, и Заказчик был готов брать порциями по 10 000 (взял же он одну порцию в 10 000), и Заказчик был готов брать больше, то следовало предложить годовой контракт на 120 000 приёмников с ежемесячной отгрузкой по 10 000. И дать хорошую цену при условии заключения годового контракта, и не расширять производство.

Если же модельно предположить ситуацию, когда существующие мощности уже загружены другими заказами, то расшириться под такой годовой заказ в 100 тысяч можно именно минимальным приростом, добавив мощностей менее, чем на 8,34 тыс. изделий в месяц. И даже если на второй год этот длинный заказ пропадёт, то надо будет найти Клиентов под малое расширение на 8 с небольшим тысяч изделий в месяц, что для растущей компании, планирующей экспорт в США, рядовая задача.

Автор же беспокоился о том, что большой дополнительный завод с мощностью не менее чем на 100 т. в случае исчезновения заказа, будет простаивать. Но, как видим, дополнительные мощности не требуются вовсе, а если бы требовались, то их можно приращивать совсем понемногу (не на 100 т. единиц, а на 8,34 т.).

Это и есть, на самом деле, применение "Теории ограничений". И, как мы видим, несмотря на то, что она также использует "принцип минимума", она не похожа на предшествующие интерпретации этого принципа. Но я забежал вперёд, а надо упомянуть ещё одну работу.

 В 1923 году Торбёрн Брейлсфорд Робертсон (Thorburn Brailsford Robertson) создал трактат "Химическая основа роста и старения" ["The chemical basis of growth and senescence". Philadelphia - London, 1923], [5], где написал:

"...во всякой системе взаимозависимых процессов, какой угодно природы, тот, который обладает специфически наименьшей скоростью, определяет течение остальных.В системе химических реакций, из которых каждая получает свои материалы от предыдущей и, в свою очередь, доставляет их для последующей, наиболее медленная в этой их цепи становится "главной реакцией", управляющей временными соотношениями целого.

Это происходит таким же путем, как на фабрике самая медленная из различных операций производства определяет дневное количество окончательного продукта. Если сырье доставляется фабрике слишком быстро, оно неизбежно скопляется до тех пор, пока самая медленная из операций завершит свою роль в его переработке.

Если, с другой стороны, последующая обработка того, что доставляется этой операцией, идет слишком быстро, то все оборудование дальнейших стадий процесса должно оставаться без дела пока операция наименьшей скорости даст надлежащий материал.

Аналогичным образом мы можем заключить, что в цепи процессов, завершающихся производством живой материи, есть один, идущий медленнее чем прочие, так что весь цепной ряд событий, взятый в целом, замедляется в соответствии с этой "главной реакцией".

Далее, приходится допустить, реакция эта такова, что её временные соотношения подходят к типу одномолекулярных самокатализирующихся превращений".

Речь, как мы видим, идёт не о минимальной концентрации вещества (как у Шпренгеля и Либиха), а о скорости самой медленной реакции. Если следовать терминам Э. Голдратта, то в последних двух абзацах написано: "При "производстве" живой материи скорость одномолекулярных самокатализирующихся превращений является "узким местом" или "ограничением", которое определяет рост и старение организма".

Я не могу, в силу иного образования, судить, насколько современная наука согласна с данными выводами 1923 года, но модель рассуждения автора, приведённая выше, вполне иллюстрирует то, что через 61 год назовут "Теорией ограничений".

Итак, в 1984 году Элиаhу Голдратт вновь повторил мысль о том, что развитие системы определяется фактором, находящимся в минимуме, а также развил эту мысль в рамках своей "Теории ограничений" (о которой мы уже упомянули ранее), и которая изложена им в книгах: "Цель", "Цель-2", "Цель-3", "Я так и знал", "Критическая цепь", "Синдром стога сена", "Гонка" и др. [6].

По причинам, которые, к несчастью, уже выяснить не удастся, Э. Голдратт не ссылался и никак не упоминал в перечисленных книгах имён К. Шпренгеля, Ю. Либиха, А. Богданова, Т. Робертсона, равно имён иных предшественников (хотя простейший библиотечный поиск дал бы ему соответствующие сведения), а используемый им термин "метод критической цепи", равно и приводимые сравнения про "усиление слабого звена", практически полностью тождественны тому, что написал Богданов в 1913 году [см. А.А. Богданов "Тектология. Всеобщая организационная наука", глава 4 § 2 Закон относительных сопротивлений (закон наименьших) в любом издании].

Возможно это произошло из-за того, что выводы, сделанные Голдраттом, качественно иные, и, быть может, он даже не отождествил свои результаты с прототипами (что, конечно, не оправдывает отсутствия ссылок).

Покажем отличие ещё на одном примере.

Рассказывая упомянутый выше классический модельный пример с "бочкой Либиха" (у которой уровень воды не выше самой короткой дощечки) https://goo.gl/mjP9ou, традиционно все рекомендуют чинить короткую дощечку, но никто не спрашивает: "Эта бочка наполовину пуста или наполовину полна?", а в жизни мы спрашиваем. И, как известно, правильный ответ на вопрос: "Стакан наполовину полон или наполовину пуст?" такой: "Стакан в 2 раза больше, чем требуется".

Согласно "Теории ограничений" Э. Голдратта (этого он не писал, это я применяю теорию ограничений к "бочке Либиха", чтобы показать разницу - прим.), в случае с бочкой рациональное действие - это не нарастить минимум, а прекратить эту бочку заполнять и спросить о дальнейшем использовании воды. Если, например, её будут пить, то для того, кто будет это делать, там уже и так излишек и при низкой дощечке. А планирование запасов питьевой воды в доме никак не связано с траблом в конкретной бочке.

По "Теории ограничений" следует не хранить (и оплачивать) излишки, а держать в запасах лишь необходимый минимум (то есть, ещё меньше, чем и при низкой дощечке, если мы не поим слона), пополняя этот минимум on demand (до минимума же). То есть, наращивать дощечку в бочке в рассматриваемом случае вовсе не надо, поскольку это лишняя работа, к тому же создастся излишний запас воды.

Таким образом, повторим: "минимум" является параметром оптимизации, который следует поддерживать, а не тем, что следует "нарастить" или "преодолеть", или "компенсировать".

Теперь предположим: прекрасный изобретатель, например, даже владеющий ТРИЗ, совершенствуя коммерческий корабль, был мотивирован решением технического противоречия между его скоростью и грузоподъёмностью или же между скоростью и устойчивостью (полно соответствующих примеров в литературе). Предположим, он решил задачу и создал проект судна, идущего с большей скоростью и несущего на борту больше груза при тех же затратах на перемещение по сравнению с прототипом. Предположим, он сделал это по заказу компании "Либих&Голдратт Корпорейшн" (вымышленной с умом).

И вот вместо восхищения, он получает втык (справедливый!) за нарушение принципа минимума как от Заказчика (в корпорации с этим строго), так и от профессионального сообщества, которое прониклось "Теорией ограничений" Э. Голдратта.

По Э. Голдратту рассуждать надо было так:

• Поскольку корабль не гоночный, то целью повышения скорости, очевидно, является желание, чтобы груз прибыл к своему Клиенту раньше (а то приходится долго ждать).
• Тогда, прежде чем проектировать быстрый грузовой корабль, надо было спросить и получить ответ на вопрос: "Где именно происходят основные потери времени?". Они происходят в портах, когда корабль ждёт своей очереди на перегрузку (иной раз больше суток), затем разгрузка-погрузка (хорошо, если таможни нет).
• Следовательно, ограничивающим фактором является "время в порту", а не "время в море"; "время стояния", а не "время движения"; время, когда технические противоречия между скоростью и грузоподъёмностью или же между скоростью и устойчивостью не имеют никакого значения.
• Следовательно, судно в море может двигаться даже и медленнее - всё равно в конечный пункт раньше не прибудет. Поэтому надо проектировать не то, что Вы сделали, а "контейнеровоз", который хоть и медленнее идёт по морю, зато в порту перегружается быстро. И потому груз прибудет раньше.
• А если использовать изобретённое Вами прекрасное быстрое и лучшее судно, которое будет долго стоять в порту, то Получатель груза всё равно будет вынужден делать избыточный заказ и у него накопятся излишние товарные запасы, а деньги, наоборот, будут заканчиваться. И он (в пределе) разорится.
• Но это мы рассмотрели только ситуацию со скоростью. Рассмотрим ситуацию с грузоподъёмностью: "Если Вы решаете противоречие между скоростью и грузоподъёмностью, то, пожалуйста, спросите и получите ответ на вопрос: "Почему надо перевести больше груза за одну поездку? Весь этот груз адресован одному Получателю или нескольким?"
• Если одному Получателю, то почему так много "в один заезд"? Он ведь, по получении, неделю всё это обрабатывать будет и ещё несколько дней продержит на складе, пока не распределит по магазинам, где этот товар тоже пролежит некоторый период времени, пока его не купят. Вы ведь увеличили своим изобретением объём привозимого груза. Как насчёт того, чтобы добавить дней 20 ко времени доставки (c учётом стояния в портах, обработки у Клиента на приём, времени на складе и времени в магазинах)? Старый-то "пароходик" приходил не позже и товар в магазинах оказывался раньше, и это всем казалось парадоксом.
• Если же груз адресован нескольким Получателям, то почему идёт на таком большом корабле, а не отправляется небольшими порциями - каждому Получателю своё. И, если в этот момент времени Вас посещает мысль про маленькие контейнеры и "маленькую флотилию", то не гоните её, хоть она и "сырая", а примените ТРИЗ, чтобы реализовать, поскольку размер этих контейнеров должен быть таким, чтобы Получатель за день всё обработал и распределил по магазинам, и лишь после реализации получил следующую порцию. Если продажи частые, то следует часто отправлять мелкие контейнеры. Если редкие, то редко отправлять мелкие контейнеры. Но ни часто, ни редко не надо отправлять большие. Потому что мы не хотим нарушать принцип минимума, а, как Вы уже увидели из вышеизложенного, это совсем не означает "компенсировать минимум", а означает, что его надо наоборот сохранить и использовать как параметр для оптимизации бизнес-процесса.
• И уж конечно, в любом случае, не следует доставлять большие объёмы быстро. Зачем же Вы нам это всё спроектировали? Какой популяризатор науки поставил перед Вами такую задачу?

Примечание.
Этот пример рассматривает и Питер Друкер (см., например, Питер Друкер, Бизнес и инновации, М., "Вильямс", 2007 г., с.103 и 56.).

Однако его фраза (цит.):

• "Судно - это капитальное оборудование; а самые большие расходы на капитальное оборудование имеют место тогда, когда оно простаивает."

в сочетании с фразой:

• "Себестоимость морской транспортировки неуклонно росла, на доставку грузов морем из-за перегрузки портов уходило все больше времени. Увеличилось количество краж в портах, поскольку все больше товаров складировалось в ожидании погрузки, а суда ждали своей очереди для швартовки у причала."

может невольно сбить с толку, поскольку, на самом деле, речь идёт не только о себестоимости перевозки, но о сумме средств, размещённых Получателем груза как в перевозке, так и объёме товара. И "неуклонно росло" именно это значение. Причём плата за собственно перевозку, хоть бы она и прирастала, на самом деле очень мала в сравнении с платой за излишки товара, которые приходилось заказывать Получателю по причине этих долгих простоев судов.

Не совсем верна и мысль П. Друкера о том, что самые большие расходы на капитальное оборудование имеют место тогда, когда оно простаивает. Для транспортной компании - судно (хоть бы его в бухгалтерии учли как основные средства) - это как товар для торговца: чем чаще оборачивается, тем лучше, но только в том случае, когда перевозка оплачена. (Иначе судну лучше именно стоять в доке, а не гулять пустым по морю.)

Итак, не "расширяем узкое место", не "наращиваем дощечку в бочке" и т.п., но увеличиваем оборачиваемость через узкое место, не расширяя его раньше времени. Это и есть принцип минимума, понятый правильно. Именно так и следует читать фразу: "Развитие системы определяется фактором, находящимся в минимуме".

Кроме неочевидного использования "принципа минимума" ценными и неочевидными в "Теории ограничений" Э. Голдратта являются, по мнению составителя данной справки, ещё 2 принципа:

• "понятие себестоимость единицы продукции ошибочно, а следует принимать во внимание весь поток затрат" (развёрнуто это описано в книге "Синдром стога сена") и
• "общая эффективность не складывается из частных - поэтому "локальные достижения" внутри системы не имеют ценности, а расходы создают (подробнее)".

Иные методические инструменты: "разгон туч", "барабан - буфер - верёвка" и др. уровнем ниже.

См. также:

• Иллюстрация "принципа минимума" для оптимизации системы
• Коммерческое мышление на примерах

Список литературы:

• https://en.wikipedia.org/wiki/Felicjan_Sypniewski
• https://en.wikipedia.org/wiki/Carl_Sprengel
• https://en.wikipedia.org/wiki/Liebig%27s_law_of_the_minimum
• http://www.pseudology.org/science/Bogdanov_Tektologia1a.pdf
• https://archive.org/details/b29822269
• https://en.wikipedia.org/wiki/Eliyahu_M._Goldratt

Материал опубликован на сайте "Открытые бизнес-методики и технологии TRIZ-RI" 4 сентября 2018 г.