Eksperymentalna weryfikacja czynników wpływających na produktywność

Przyczynami takiej sytuacji może być to, że:

a) Firmy mają ograniczone możliwości np. skopiowania / zastosowania najlepszych praktyk w nowej operacji. Nie mają dostępu do teoretycznych modeli umożliwiających zaprojektowanie nowych procesów w sposób dający maksymalny efekt minimalnym kosztem.
b) Firmy, dla których otwieranie nowych magazynów, czy lekkiej produkcji są chlebem powszednim (np. operatorzy 3PL), preferują stosowanie benchmarków ze zbliżonych operacji, akceptując daleko idące uproszczenia takiego sposobu działania. Z rzadka stosowane są modele statystyczne, opisujące np. zależność pomiędzy jedną wybraną cechą towaru a uzyskiwanym wynikiem. Projektowanie procesów w tych warunkach bazuje na ręcznym uzupełnianiu kluczowych parametrów (na przykład wydajności) na bazie doświadczeń. Słabość takiego podejścia ujawnia się wyraźnie w przypadku wdrażania nowych, wcześniej niestosowanych w danej organizacji, rozwiązań technicznych, czy organizacyjnych, jak również zmienności w charakterystyce produktów.

Można to podsumować jako zastępowanie podejścia metodycznego podejściem intuicyjnym, w którym podejmowanie decyzji dotyczących inwestycji, czy zatrudnienia następuje w warunkach bardzo ograniczonego dostępu do informacji. Prowadzi to do:

• niedoszacowania lub przeszacowania inwestycji,
• niedopasowania zatrudnienia do faktycznych potrzeb,
• nieoczekiwanie długiego okres zwrotu z poniesionych nakładów,
• nierzadko zupełnie nietrafionych inwestycji i wikłania się wieloletnie kontrakty np. w automatykę generujące straty zamiast zysków.

Eksperymenty z wydajnością
Celem niniejszego artykułu jest rzucenie światła na zmienne, na które warto zwracać uwagę przy projektowaniu procesów.
Zastosowano podejście doświadczalne - przeprowadzono eksperyment polegający na symulacji typowego procesu kompletacji i odkładania, obecnego w wielu operacjach produkcyjnych i magazynowych. Badanie eksplorowało zależności między różnymi zmiennymi a wydajnością. Wnioski liczbowe zostały następnie przekute w praktyczne sugestie biznesowe.

Założenia i przebieg eksperymentu
W ramach eksperymentu poszukiwano odpowiedzi na pytania o:

• różnice w wydajności indywidualnej pracowników,
• wpływ charakterystyki towarów na wydajność,
• wpływ organizacji obszaru składowania na wydajność,
• różnice w wydajności między procesami,
• podejmowanie decyzji w warunkach niskiej formalizacji procesu (brak standardów, brak wsparcia systemów IT).

Badanie przeprowadzone zostało w supermarkecie oferującym szeroki zakres produktów spożywczych, chemicznych, zabawek itp. Podobieństwo typowych obszarów składowania na produkcji i w magazynie do półek w supermarketach obrazują Rysunki 1-3:

Rysunek 1. Przykład składowania w magazynie
Źródło: https://www.youtube.com/watch?v=Y99UjmwaGAM

Rysunek 2. Przykład fasady materiałowej w obszarze produkcji
Źródło: http://www.egospodarka.pl/art/galeria/102131,Zamowienie-Karty-Kanban,4,20,2.html

Rysunek 3. Przykład "składowania" w supermarkecie
Źródło: https://www.indiamart.com/proddetail/supermarket-racks-10592455848.html

W skład zespołu wchodziły 4 osoby (trzy kobiety i jeden mężczyzna) w tym samym wieku i o identycznym wykształceniu¹. Dodatkowo wszyscy uczestnicy eksperymentu nie znali wcześniej topografii supermarketu (byli w nim pierwszy raz) ani nie posiadali praktycznego doświadczenia w kompletacji, czy odkładaniu towarów.
Zadaniem każdej z osób biorących udział w badaniu było wykonanie 10 przypadków kompletacji i 10 przypadków odkładania, każdorazowo w innej alejce sklepowej. Jak łatwo w związku z tym obliczyć, badanie przeprowadzono w 20 różnych alejkach - dwa przykłady obrazują Rysunki 4 oraz 5.

Rysunek 4. Przykładowa alejka, w której prowadzono eksperyment
Źródło: opracowanie własne

Rysunek 5. Przykładowa alejka w której prowadzono eksperyment
Źródło: opracowanie własne

Eksperyment zakładał kompletację i odkładanie 20 różnych, wytypowanych w drodze losowania, produktów (każdy w liczbie 1 sztuki) przy każdorazowym przejściem przez alejkę. Schemat działania (identyczny dla procesu kompletacji i odkładania), jak również zakres wykonanych pomiarów, przedstawia Rysunek 6.

Rysunek 6. Proces kompletacji i odkładania
Źródło: opracowanie własne

Osoby biorące udział w badaniu przed każdym przejściem otrzymywały listy produktów do skompletowania i/lub odłożenia. Produkty Ich zadaniem było wyszukanie właściwej lokalizacji, a następnie odznaczenie na liście wykonania czynności. Przykład listy kompletacyjnej przedstawia Tabela 1.

Tabela 1. Przykład listy kompletacyjnej - produkty dla dzieci
Źródło: opracowanie własne

Ważnym założeniem było to, że uczestnicy eksperymentu nie byli w żaden sposób prowadzeni przez kolejne lokalizacje, ani przez system, ani przez instrukcje / standardy, ani przez same listy odkładania / kompletacji, ponieważ kolejność produktów na nich widniejących była losowa. Oznacza to, że mieli oni dowolność w sekwencji kompletacji oraz odkładania - każdy z nich wykonywał zadanie najlepiej, jak potrafił. Różnicę w (zastosowanej w eksperymencie) ścieżce chaotycznej i ścieżce uporządkowanej przedstawia Rysunek 7. W eksperymencie przyjęto takie założenia, gdyż wbrew pozorom, mimo powszechności systemów MES i WMS automatycznie kalkulujących różne typy ścieżek uporządkowanych, zastosowanie ścieżek chaotycznych wciąż jest rozpowszechnione.

Rysunek 7. Przykłady ścieżki chaotycznej i uporządkowanej
Źródło: opracowanie własne

Kolejne założenie dotyczyło motywacji finansowej. W eksperymencie przyjęto, bardzo często stosowaną, stawkę godzinową. Nie było więc dodatkowego motywatora do zwiększania wydajności.

Analiza wyników eksperymentu
Porównanie czasów kompletacji per Osoba
Analizę rozpoczyna porównanie średnich czasów kompletacji. Czasy pobierania poszczególnych "list kompletacyjnych" zostały uśrednione dla każdej z osób biorących udział w eksperymencie. Wyniki prezentuje Rysunek 8.

Rysunek 8. Średni czas kompletacji per osoba
Źródło: opracowanie własne

Osoby 1 i 2 miały bardzo zbliżone wyniki - w okolicach 20 minut per lista (dla przypomnienia, każda lista zawierała 20 unikalnych produktów). Osoba 3 kompletowała o połowę wolniej, a Osoba 4 ponad dwukrotnie wolniej od pierwszej dwójki.
Po analizie czasów kompletacji warto przyjrzeć się stabilnościom wyników, mierzonych odchyleniem standardowym od średniej (Rysunek 9).

Rysunek 9. Odchylenie standardowe czasu kompletacji per osoba
Źródło: opracowanie własne

Okazuje się, że wyniki Osób 1 i 2 charakteryzowały się nie tylko niską średnią (a zatem dobrą wydajnością), ale również wysoką stabilnością. W ich wypadku odchylenie standardowe kształtowało się na poziomie około 3 minut, co oznacza, że 2/3 wyników mieściło się w przedziale średnia +/- 3 minuty. Tymczasem wyniki Osób 3 i 4 charakteryzowały się znacznie większą zmiennością. Uwagę zwraca zwłaszcza wysokie odchylenie standardowe Osoby 3, szczególnie, że jej średni czas kompletacji był znacznie niższy, a jednocześnie odchylenie standardowe znacznie wyższe niż Osoby 4. Oznacza to, że jej wyniki były bardzo niestabilne - część czasów kompletacji była porównywalna do Osób 1 i 2, część do Osoby 4.
I rzeczywiście, porównując średnie czasy kompletacji Osoby 1 i 3 można zauważyć, że Osobie 3 pierwsze trzy przejścia dokładnie z tymi samymi listami kompletacji zajęły prawie dwukrotnie dłużej niż Osobie 1, ale różnica między kolejnymi trzema była znacząco niższa (Rysunek 10).

Rysunek 10. Porównanie średnich czasów kompletacji Osoby 1 i 3
Źródło: opracowanie własne

Wyniki eksperymentu w zakresie kompletacji można zinterpretować następująco:
- W przypadku słabo ustandaryzowanych, nie wspieranych systemowo czy sprzętowo procesów, wyniki zależą w znacznej mierze od predyspozycji osobistych. W tych warunkach część pracowników sobie poradzi, część nie. Wydajność systemu jest warunkowana i ograniczona "cechami osobniczymi".
- Im bardziej polegamy na spostrzegawczości, percepcji pracowników, tym większy będzie rozrzut wyników. Oznacza to, że aktualny skład osobowy pracowników operacyjnych będzie miał znaczący wpływ na uzyskiwane wyniki. W tych warunkach zmienność średniej wydajności (szczególnie w niewielkich zespołach, w których prawa statystyki niekoniecznie zadziałają) może istotnie zaburzać realizację planu produkcyjnego. Spójrzmy na wyniki Osób 1 i 2 w porównaniu do Osób 3 i 4. Zadaną pracę możemy wykonać w x godzin, ale równie dobrze w 2x godzin, co może prowadzić do opóźnień i innych zaburzeń procesowych.

Porównanie czasów odkładania per Osoba
Po analizie czasów kompletacji nasuwa się pytanie, czy wyniki procesu odwrotnego, czyli odkładania, będą podobne. Jak zatem wypadła charakterystyka wydajności i stabilności wyników poszczególnych uczestników eksperymentu?
Podobnie jak w przypadku kompletacji, porównano średnie czasy odkładania dla każdej z osób biorących udział w eksperymencie. I rzeczywiście, wydajność Osób 3 i 4 ponownie znacząco odbiegała od wydajności Osób 1 i 2 - w przybliżeniu potrzebowały one dwukrotnie więcej czasu na realizację tych samych zadań. Wyniki prezentuje Rysunek 11.

Rysunek 11. Średni czas odkładania per osoba
Źródło: opracowanie własne

Spójrzmy jeszcze na stabilność procesu, którą prezentuje Rysunek 12. Okazuje się, że w przypadku odkładania zmienność wyników Osób 3 i 4 była jeszcze wyższa, niż w przypadku kompletacji. O ile 2/3 wyników Osób 1 i 2 mieściło się w granicach +/- 1,5 minuty od średniej, w przypadku Osoby 3 było to już +/- 7 minut, a Osoby 4 +/-10 minut, czyli odpowiednio około 4 i 6 (!) razy więcej, niż w przypadku pierwszej dwójki.

Rysunek 12. Odchylenie standardowe czasu odkładania per osoba
Źródło: opracowanie własne

A zatem charakterystyka wydajności i stabilności wyników poszczególnych uczestników eksperymentu powtarza się w obu procesach.
Wnioski z analizy są podobne, jak w przypadku kompletacji - wydajność jest mocno uzależniona od predyspozycji osobistych, a rozrzut wyników jest znaczący, co może negatywnie wpłynąć np. na dokładność / skuteczność planowania prac.

Zestawienie czasów kompletacji i odkładania
Po analizie wydajności kompletacji i odkładania, warto zestawić te dwa procesy. Wyniki prezentuje Rysunek 13.

Rysunek 13. Średni czas kompletacji i odkładania per osoba
Źródło: opracowanie własne

Pierwsza obserwacja dotyczy wydajności obu procesów. Okazuje się, że proces odkładnia jest dwukrotnie szybszy od procesu kompletacji. Pokrywa się to z obserwacjami z magazynów, w których odbywa się manualny proces kompletacji. Najbardziej adekwatną analogią jest kompletacja z tzw. mezaniny, czyli regalików.

W magazynach tego typu proces kompletacji może pochłaniać znacznie ponad 50% wszystkich roboczogodzin przepracowanych przez pracowników operacyjnych.
Rodzi się pytanie, z czego wynika tak duża równica w czasie realizacji procesu kompletacji i odkładania? Pytanie jest tym bardziej zasadne, że długość alejek (a zatem droga do przebycia), liczba podejść do lokalizacji oraz liczba sztuk w obu przypadkach była identyczna. Odpowiedź może się kryć w następujących obserwacjach:

• Podczas kompletacji uczestnik eksperymentu widział na kartce opis produktu, który następnie miał wyszukać na regale i wzrokowo potwierdzić jego zgodność z zawartością listy kompletacyjnej. Wymagało to uważności, a występowanie szeregu podobnych produktów obok siebie (np. produktów tej samej marki różniące się liczbą sztuk lub objętością) dodatkowo utrudniało wyszukanie prawidłowej pozycji.
• Podczas odkładania sytuacja była znacznie uproszczona, ponieważ uczestnik eksperymentu mógł szukać właściwej lokalizacji kierując się wyglądem produktu. A zatem był prowadzony "wizualnie" - oprócz informacji opisowej dysponował kolorami i kształtami, a ogólniej - obrazem odkładanego przedmiotu. Jak pokazały badania MIT mózg człowieka potrzebuje 13 milisekund na rozpoznanie obrazu². Nie trzeba dodawać, że zrozumienie tekstu pisanego jest zdecydowanie wolniejsze. W związku z tym, dysponując "obrazem" produktu, mógł z daleka identyfikować prawdopodobne lokalizacje, które miał odwiedzić.
• Dodatkowo, podczas odkładania uczestnik eksperymentu widział wszystkie produkty w koszyku. Oznacza to, że mógł znacznie łatwiej "porządkować" listę - czyli zamiast odkładać po kolei produkty z listy, raczej mógł wyszukiwać produkty z koszyka w miarę, jak pokonywał alejkę, minimalizując w ten sposób pokonywany dystans.
  Druga obserwacja dotyczy korelacji między czasami kompletacji i odkładania. W tym wypadku wynik to 0,84.

Korelacja na tym poziomie oznacza bardzo wysoką zależność, biorąc pod uwagę przedziały:
- Poniżej 0,2 - brak związku,
- 0,2 do 0,4 - korelacja niska,
- 0,4 do 0,6 - korelacja umiarkowana,
- 0,6 do 0,8 - korelacja wysoka,
- 0,8 do 0,9 - korelacja bardzo wysoka,
- Powyżej 0,9 - korelacja pełna.
Oznacza to, że jeśli danej osobie więcej czasu zabierała kompletacja, najprawdopodobniej również potrzebowała więcej czasu na odkładanie. Jest to dowód na to, że różnice w wydajności indywidualnej były uniwersalne - powtarzały się konsekwencje w obu procesach.

Zależność wydajności od asortymentu i/lub organizacji strefy składowania
Kolejna hipoteza, którą miało zweryfikować badanie, brzmiała: istnieje zależność między asortymentem i/lub organizacją stref składowania a wydajnością. Niektóre produkty łatwiej znaleźć, niektóre alejki mogły być zorganizowane w sposób bardziej intuicyjny, sprzyjający identyfikacji produktów.
Rysunek 15 przedstawia średni czas kompletacji z poszczególnych alejek:

Rysunek 15. Średni czas kompletacji w zależności od asortymentu
Źródło: opracowanie własne

Jak łatwo zauważyć, wyniki dość mocno się wahały - różnica między najdłuższym a najkrótszym czasem kompletacji była niemal dwukrotna, a odchylenia od średniej wyniosły od -45% do +29%.
Następnie zweryfikowano wydajność w procesie odkładania (Rysunek 16).

Rysunek 16. Średni czas odkładania w zależności od asortymentu
Źródło: opracowanie własne

Ponownie wyniki znacząco różniły się między sobą, odchylając się od -28% do +74% od średniej.
Wiemy zatem, że wyniki kompletacji i odkładania różniły się w zależności od alejki/asortymentu. W celu zweryfikowania hipotezy, że ta zmienność nie jest przypadkowa, na Rysunku 17 porównano czasy obu operacji.

Rysunek 17. Porównanie średniego czasu kompletacji i odkładania w zależności od asortymentu
Źródło: opracowanie własne

Ponieważ interesuje nas zmienność procesu, dla ułatwienia wyniki znormalizowano poprzez przyjęcie minimalnego czasu kompletacji i odkładania jako 100%. Wyniki prezentuje Rysunek 18.

Rysunek 18. Porównanie średniego czasu kompletacji i odkładania w zależności od asortymentu
Źródło: opracowanie własne

Na pierwszy rzut oka widać, że istniała pewna zależność czasów kompletacji i odkładania w zależności od alejki. I rzeczywiście, w spółczynnik korelacji wynosi w tym wypadku 0,53 co oznacza umiarkowaną zależność.
A zatem możemy przyjąć, że różnice w czasach pobierania i odkładania w zależności od alejki nie są przypadkowe - są konsekwentnie wyższe lub niższe. Potwierdza to hipotezę, że asortyment i organizacja strefy składowania ma istotny wpływ na wydajność procesów.

Podejmowanie decyzji dotyczących sekwencji kompletacji i odkładania
Jak wspomniano wcześniej, uczestnicy eksperymentu samodzielnie podejmowali decyzje dotyczące sekwencji kompletowania i odkładania produktów.
Mimo to, biorąc pod uwagę, że wszyscy startowali z tego samego punktu, można by oczekiwać, iż ścieżki przejścia poszczególnych par będą podobne.
Wyniki dla jednej przykładowej alejki prezentuje Rysunek 19.

Rysunek 19. Zgodność ścieżek kompletacji i odkładania
Źródło: opracowanie własne

Każda ścieżka była pokonywana cztery razy - dwa pobrania i dwa odkładania, Numery w kolumnach oznaczają kolejność podchodzenia do lokalizacji. Dla przykładu Osoba 2 podczas kompletacji podeszła najpierw do lokalizacji z chusteczkami do higieny intymnej, a osoba 4 jako pierwszą odwiedziła lokalizację z żelem do higieny intymnej. Ponieważ nie było zgodności w kolejności podejścia, oba te podejścia zostały oznaczone kolorem czerwonym. Tam, gdzie taka zgodność była, zostały one oznaczone kolorem zielonym.
Na pierwszy rzut oka widać, że hipoteza, że ścieżki będą się pokrywać, była błędna. Zgodność ścieżek kompletacji i odkładania wynoszą odpowiednio 7,5% i 5%, co prezentują Rysunki 20 i 21.

Rysunek 20. Odsetek zgodnych i niezgodnych podejść do lokalizacji
Źródło: opracowanie własne

Rysunek 21. Odsetek zgodnych i niezgodnych podejść do lokalizacji
Źródło: opracowanie własne

Z powyższej analizy można wyciągnąć wniosek, że proces charakteryzujący się niskim "uzbrojeniem" (brak standardów, decyzje podejmowane autonomicznie przez osobę realizującą proces) będzie charakteryzował się dużą zmiennością. Jedna osoba wybierze ścieżkę bliską optymalnej, inna - wręcz odwrotnie.
Potwierdzają to obserwacje z rzeczywistych procesów - w przypadku słabej kontroli przestrzegania standardów pojawia się lokalna "optymalizacja" wykonywana przez pracowników. Warto zaznaczyć, że wspomniana indywidualna "optymalizacja" może być robiona w dobrej wierze, natomiast bazuje na intuicji, a nie najlepszych wzorcach. Omijanie standardów stopniowo prowadzi do zróżnicowania produktywności indywidualnej, rozchwiania jakości procesów i w rezultacie do stopniowego spadku ogólnej wydajności.

Wnioski praktyczne
Badanie prowadzone było na niewielką skalę, niemniej, bazując na wynikach analizy danych, można pokusić się o szereg wniosków praktycznych.

Źródło: opracowanie własne

Co dalej?
Eksperyment miał ograniczony zasięg i w badaniach można pójść zdecydowanie dalej, począwszy od zwiększenia próbki, po weryfikację kolejnych hipotez. Przykładowo ciekawe wnioski można by wyciągnąć z:

• porównania różnych typów kompletacji,
• analizy krzywej uczenia się,
• porównania wydajności w zależności od płci, wieku itd,
• weryfikacji wpływu motywacji finansowej na wyniki jakościowe i wydajnościowe.

Projektowanie procesów oznacza konfrontację z mnogością czynników, podejmowaniem decyzji dot. technologii IT i wyposażenia w warunkach niepewności i niepełnej informacji. Choć opracowanie nie wyczerpuje tematu, jego głównym zadaniem było zainspirowanie czytelników do zastanowienia się nad organizacją własnych procesów i wskazanie, jak można podejść do tego zadania analitycznie.

Pełna wersja artykułu opublikowanego w czasopiśmie Logistyka 2/2020.

E-wydanie czasopisma już w sprzedaży!

1. W dalszej części artykułu uczestników eksperymentu nazywano Osobami 1, 2, 3 i 4.
2. http://news.mit.edu/2014/in-the-blink-of-an-eye-0116