Onko kaikki erilaista vai ei?

Usein kuulee, että ”meidän toimintamme on niin erilainen”. Onko kaikki erilaista vai eikö ole? Ei ole. Tämä kuvaa vain, että ei tunneta tai uskota luonnonlakeihin. Lait selittävät havaittuja tapahtumia ja ilmiöitä. Näemme ympärillämme monimutkaisuutta. Näyttää ettei mikään ei ole samanlaista, mutta yllättävää kyllä, kaikki ympärillämme oleva koostuu materiaalista, protoneista, neutroneista ja elektroneista. Vain siis neljä asiaa muodostaa kaiken havaitun! Tämän päivän fyysikot ymmärtävät lakien avulla luonnon käyttäytymistä kohtuullisen hyvin. Esimerkkinä tästä voisi olla, että raketteja pystytään ampumaan useiden vuosien päähän tarkasti, piikiekolle luodaan yli miljardi transistoria. Lista on loputon. Voisiko tehtaiden tai palveluorganisaatioiden toimintaa yksinkertaistaa, selittää laeilla, jotka auttaisivat tuottavuuden kehittämisessä?

Ennen tieteellistä lähestymistapaa asioita ratkottiin järjen ja päättelyn perusteella. Tässä lähestymistavassa ongelmana oli hitaus ja usein väärin tehdyt johtopäätökset. Maapallon oletettiin olevan litteä, ajateltiin että kaikki ulkoplaneetat kiertävät maata, syövät johtuvat vääräuskoisuudesta jne. Kun järjen ja päättelyn tilalle tulivat luonnonlait, yhteiskunta alkoi kehittyä vauhdilla, elinikä kasvoi ja päästiin keskiajan kurjuudesta tämän päivän hyvinvointiin. Usein kuulee, että tuottavuusongelmien ratkaiseminen on maalaisjärjen käyttöä ja päättelyä. Onko näin? Pitäisikö asiaa lähestyä niin kuin tieteessä lakien kautta?

Kun lapsi tiputtaa kiven tai lusikan maahan hän oppii ymmärtämään luontoa. Myöhemmin lapsi oppii kirjaimia jne. Oppiminen on hidasta. Peruskoulussa heille opetetaan lait, jotka selittävät kiven käyttäytymisen ilmiöitä (vetovoimanlaki), kirjaimien käyttämistä ja järjestämistä (lukeminen ja kirjoittaminen). Kysymys ei ole taikuudesta vaan luonnontieteistä. Koulussa lapsen oppiminen kiihtyy, kun opitaan lakeja, ei käytäntöä. Lait kertovat tapahtumista ja ohjaavat toimintaa, mutta ne eivät kerro miksi tapahtuu.

Tehtaiden tai palveluorganisaatioiden toimintaa kuvaa ja rajoittaa myös lait, eivät yliluonnolliset ilmiöt. Jos halutaan saada tuottavuuden tai tehokkuuden parannusta, auttaa että ymmärretään lait ja lainalaisuudet, jotka määrittävät tuloksen. Olisiko yksinkertaisia lakeja?

Littlen laki on tehdasfysiikan (Factory Physics) peruslaki. Se on kuin fysiikassa F = ma. John Little jatkoi Cobhamin (1954) tutkimusta ja popularisoi kaavan. Sen avulla voidaan määrittää prosessin keskimääräinen läpimenoaika (Lead Time), jos tiedetään prosessin keskimääräinen läpimeno (Throughput, TH) ja keskeneräinen työ (Work in Process, WIP). Jos tehtävänäsi on lyhentää läpimenoaikaa, tulee saada aikaan muutos keskeneräisen työn määrään ja/ tai läpimenoon. Kaavasta huomataan, että ei ole olemassa oikotietä läpimenon lyhentämiseen. Yksinkertaista, eikö? Siis lait tuovat keinon yksinkertaistaa.

Lait ovat usein niin yksinkertaisia, että niihin on vaikea uskoa. Läpimenoajan lyhentäminen sekoitetaan usein toimitusaikaan. Jos toimitusaikaa lyhennetään lisäämällä varastoa, seuraa Littlen lain mukaan läpimenoajan pidentyminen eikä lyhentyminen. Littlen laki tuo referenssin, joka kertoo mitä tapahtuu, mutta ei kerro miksi tapahtuu. Se sinun täytyy selvittää. Tarvitaan onnistuneita ongelmanratkaisuja.

Miksi emme voi aina vain poistaa keskeneräistä työtä (WIP) (joidenkin mukaan hukkaa)? Jos poistetaan, tulos romahtaa. Prosessi tai tuotantosysteemi tarvitsee aina raaka-aineita valmistukseen. Prosessin tarvitsemaa WIP:n määrää halutun läpimenon aikaansaamiseksi kutsutaan kriittiseksi WIP:iksi (W0). Tällä WIP:n määrällä ja annetulla läpimenolla saavutetaan raaka prosessointiaika (T0). Saavutetaan minimiläpimenoaika. Jos prosessista otetaan pois WIP:iä alemmalle tasolle tai väärästä paikasta läpimeno laskee. Jos taas WIP:n määrä kasvatetaan, läpimenoaika kasvaa.

Reaalimaailmassa havaitaan myös tilanteita, joissa vääjäämättä keskeneräisen työn määrä kasvaa tahtotilasta riippumatta. Tästä seuraa läpimenoajan pidentyminen (vrt. Littlen laki). Tämä on hiukan monimutkaisempi tilanne, mutta tähänkin on olemassa looginen vastaus. Tämän ilmiön ymmärtämiseksi tutustutaan neljään lakiin: kapasiteetin laki (Law of Capacity), vaihtelun laki (Law of Variability), käyttöasteen laki (Law of Utilization) ja vaihtelun suojan laki (Law of Variability Buffering).

Kapasiteetin laki tarkoittaa, että kapasiteetin tulee olla aina suurempi kuin kysyntä pitkällä aikavälillä tarkasteltuna. Jos näin ei ole ja prosessiin vapautetaan töitä enemmän kuin töitä voidaan käsitellä, alkaa keskeneräisen työn määrä kasvamaan. Tämä johtopäätös on ilmiselvä. 100 %:sta resurssien käyttöastetta on mahdoton saavuttaa.

Vaihtelun lain mukaan vaihtelun kasvaminen laskee aina tuotantosysteemin suorituskykyä. Tämä on äärimmäisen voimakas konsepti. Mitä enemmän systeemissä on vaihtelua sitä alhaisempi on sen suorituskyky. Vaihtelua tulee tuotantosysteemiin (prosessiin) ulkoa- ja sisältäpäin. Systeemiin ulkoapäin vaikuttavaa vaihtelua voidaan kuvata Ca:lla ja sisäistä vaihtelua Ce:llä. Ulkoapäin tuleva vaihtelu on kysynnän muutos määrän ja lajin suhteen. Vastaavasti sisäinen vaihtelu on materiaalin ohjauksesta ja valmistamisesta tuleva ulostulon vaihtelu määrän ja lajin suhteen.

Vaihtelu voi olla ennustettava tai ei-ennustettavaa tai se voi johtua keskiarvoeroista (erilaisista tuotteista, kausivaihtelu jne.) tai satunnaisesta (konerikot, valmistusaikaero, laatuongelmat jne.) vaihtelusta. Joka tapauksessa vaihtelu on kuin kitka, joka kuluttaa resursseja. Vaihtelusta seuraa, että tuotantosysteemin kapasiteetti voidaan määrittä vain keskimääräisenä (todellinen kapasiteetti), koska vaihtelusta johtuen tuotantosysteemistä valmistuu tarkasteluvälillä eri määrä tuotteita tai palvelutapahtumia.

Kolmannen lain eli käyttöasteen lain mukaan jos aseman käyttöastetta lisätään ilman, että suoritetaan muita toimenpiteitä, keskimääräinen WIP ja läpimenoaika kasvat nopeasti epälineaarisesti. WIP:n kertyminen voidaan selittää Markovin jonoteoriasta johdetulla jonoteorian kaavalla u/(1-u), jossa u on kysynnän suhde todelliseen kapasiteettiin tarkasteltavassa pisteessä. Kaavassa oletetaan, että kysyntä (Demand) noudattaa Poisson-jakaumaa ja läpimeno eksponenttijakaumaa. Seuraavassa kuvassa on esitetty WIP:n kertyminen käyttöasteen muuttuessa.

Johto, joka pyrkii käyttämään resursseja 100 % ja ei tunne edellä esitettyjä lakeja, johtaa tehtaan helposti ei-hallittuun tilaan. Tämä johtaa tilanteeseen, jossa jatkuvasti ”sammutetaan tulipaloja”. Kaksisataa vuotta yrityksissä tuottavuutta on pyritty kasvattamaan resurssienkäytöntehokkuutta kasvattamalla. Käyttöasteen lain perusteella on helppo ymmärtää miksi läpimenoajat pyrkivät yrityksissä kasvamaan.

Tuotantosysteemistä muodostuvan läpimenoajan arvioiminen voidaan arvioida kolmen tekijän tulona (VUT). Ensimmäinen komponentti ulkoisen ja sisäisen vaihtelun komponentti (V), toinen tekijä on käyttöaste (U) ja kolmas tekijä on minimi prosessointiaika (T).

Kuvasta ja kaavasta on havaittavissa, että käyttöasteen kasvattaminen ja vaihtelun kasvaminen pidentävät läpimenoaikaa. Jos läpimenoaikaa halutaan pienentää (yksi Leanin keskeinen tavoite), tulee toimenpiteet kohdistaa vaihtelun pienentämiseen. On ilmiselvää, että käyttöastetta tulee kasvattaa, koska se vaikuttaa tuottavuuteen. Mutta käyttöasteen kasvattaminen ilman, että tehdään onnistuneita toimenpiteitä vaihtelun pienentämiseksi, kasvattaa läpimenoaikaa väistämättä. Toyotalla suorituskyvyn parantamisessa on keskeistä vaihtelun vaikutuksen pienentäminen keinolla millä hyvänsä. Mutta miten vaihtelun vaikutusta pienennetään?

Vaihtelun suojan lain mukaan tuotantosysteemissä vaihtelua vastaan voidaan suojautua kolmen tekijän kombinaatiolla: (1) varasto, (2) aika ja (3) kapasiteetti. Tosiasia on, että jokaisessa tuotantosysteemissä on vaihtelua. Toiminnan varmistamiseksi tulee valita keinot, kuinka vaihtelun aiheuttamaa vaikutusta hallitaan. Keinojen valinta riippuu liiketoimintaympäristöstä. Suojan lakia kutsutaan myös laiksi: ”maksa minulle nyt tai maksat myöhemmin” (Law of Pay Me Now or Pay Me later). Jos et maksa vaihtelusta nyt, maksetaan vaihtelusta menetettynä läpimenona, hävittynä kapasiteettina, jaksoajan hävikkinä, korkeina varastotasoina sekä pitkänä läpimenoaikana ja huonona asiakaspalveluna.

Toyota pienentää vaihtelua ja sen vaikutusta kaikin mahdollisin keinoin.

1. Vaihtelun pienentäminen

• Kysynnän vaihtelu: (1) rajoitettu mallien ja mallin sisällä asiakkaan valitsemia mahdollisuuksia. (2) kysynnän muutosta ei päästetä tehtaan sisään. Kysynnän vaihtelun hallintaa käytetään tahtiaikaa.
• Valmistuksen vaihtelu: toimenpiteet kohdistetaan tuotteesta ja toiminnasta tulevan vaihtelun pienentämiseen
• Toimittajien vaihtelu: (1) toimittajilta otetaan vain se mikä tarvitaan, (2) toimittajien tulee tehdä toimenpiteitä tuotteesta ja toiminnasta tulevan vaihtelun pienentämiseksi ja (3) toimittajatkaan eivät saa pitää bufferivarastoja.

2. Kapasiteettibufferi

• Koko kapasiteettia ei käytetä, vaan jokaisen vuoron lopussa tehdään ennakoivia kunnossapitotöitä, joilla varmistetaan, että seuraava vuoro voi aloittaa työt suunnitellusti.

3. Varasto- ja aikabufferi

• Lopputuotevarastot ja keskeneräinen työ on ajettu alas. Varastot on sijoitettu systeemin sisälle ja ylikapasiteetilla varmistetaan ennustettava vasteaika

Tuottavuuden ja tehokkuuden parannuksessa tuotantosysteemeissä Littlen laki on laki, referenssi, joka ohjaa toimenpiteitä. Lain avulla voidaan arvioida tuleeko keskittyä läpimenon lyhentämisessä keskeneräisen työn ohjaamiseen ja tason laskemiseen vai läpimenon stabiloimiseen tai kasvattamiseen.

Tuottavuuden ja tehokkuuden parannukseen lait sidotaan ongelmanratkaisuun. Laki tarvitaan, jota tiedetään mitä tapahtuu eli mitä pitää tutkia kun taas ongelmanratkaisu auttaa ymmärtämään miksi ollaan nykyisessä tilanteessa. Kun ongelmanratkaisu sidotaan lakiin, onnistutaan ratkaisemaan oikeita ongelmia. Laki toimii referenssinä ja ongelmanratkaisu on keino jonka avulla voidaan ymmärtää miksi ollaan ajauduttu nykyiseen tilaan.

Mitä luulet kuinka onnistutaan, jos esimieheltä tulee käsky parantaa tuottavuutta nostamalla resurssienkäytöntehokkuutta ja samalla lyhentää läpimenoaikaa, eikä tunneta lainalaisuuksia ja keinoja? Toimintaa kuvaavia lakeja ja monia muita asioita käsitellään pitkässä kaksikymmenpäiväisessä Lean-johtajakoulutuksessa. 

  Lähteet:

1. George, L. M. 2002. Lean Six Sigma Combining Six Sigma Quality with Lean Speed. McGraw-Hill. USA.
2. Georgantzas, N. C. & Katsamakas, E. 2008. Tampering dynamics: SD-SPC insight. Human Systems Management 27. 2008. p.89-108.
3. Hopp, W. J. & Spearman, M. L. 2008. Factory Physics third edition. McGraw-Hill Irwin.
4. Modig, N. & Åhlström. 2012. This is Lean Resolving the Efficiency Paradox. Bulls Graphics AB. Halmstad, Sweden.
5. Valtaoja, E. 2013. Kaiken käsikirja. Otavan kirjapaino, Keuruu.
6. Wheeler, D. J. 2010. Reducing Production Costs. SPC Press, Knoxville, Tennessee.