Vaihtelu virkistää, mutta välillä se v…

Vaihtelu virkistää, mutta välillä se v…

On sanonta ”vaihtelu virkistää”. Tämä on totta. Rakennusalalla virkistävä vaihtelu tarkoittaa erilaisia ja erikokoisia asuntoja ja toimitiloja. Ne on rakennettu erilaisista materiaaleista, erilaisiin sijainteihin ja erilaisille tonteille. Kaikki vaihtelu ei kuitenkaan ole hyvästä. On siis olemassa ”hyvää vaihtelua” ja ”huonoa vaihtelua”.

Huono vaihtelu vaikeuttaa tekemistä ja kuluttaa resursseja, ilman suoraa hyötyä. Huono vaihtelu ilmenee rakentamisessa useilla tavoin, kuten muutenkin arjessa. 

Hankkeen onnistumisen kannalta merkittäviä tekijöitä ovat materiaalien ja resurssien kohdistaminen oikeaaikaisesti kohteeseen sekä oikean osaamisen onnistunut toteutus kohteessa. Tämä tulee onnistua toteuttamaan kaiken lisäksi kustannustehokkaasti aikataulussa mahdollisimman lyhyessä ajassa. 

Jos vaihtelua ei olisi, voitaisiin erilaiset henkilö- ja laiteresurssit sekä tarvittavat materiaalit suunnitella tarkasti aikaan ja paikkaan onnistuneesti vuosiksi etukäteen. Mutta, vaihtelua on aina! Hyväksy se! 

Rakennusala ei ole poikkeus toimialana. Siellä on vaihtelua samoin kuin muuallakin. Vaihtelua voidaan oppia tunnistamaan, kuvaamaan ja hallitsemaan. 

Moderni rakennusteollisuus tarvitsee digitalisaation, teollistumisen ja automaation rinnalle ymmärrystä vaihtelusta ja prosessien käyttäytymisestä. Itseasiassa, se on perusta, fundamentti, jonka päälle voidaan rakentaa modernin rakentamisen pilarit.

Asioita kannattaa tarkastella aluksi ylätasolla ja upota vasta tämän jälkeen yksityiskohtiin. Vaihtelun ja sen hallinnan kannalta on kaksi tärkeää asiaa. 

1. Ymmärrä vaihtelun teoria, jonka tohtori Walter A. Shewhart esitti vuonna 1924. Teoria jakaa vaihtelun ennustettavaan ja ei ennustettavaan vaihteluun.
2. Operaatiotieteet ja sen sovellus tehdasfysiikka auttaa ymmärtämään operaatioiden käyttäytymistä ja sitä, kuinka vaihtelu vaikuttaa ajan, kapasiteetin ja varastojen välisten suhteiden käyttäytymiseen.

Vaihtelun tunnistaminen

Olen noin kaksikymmentäviisi vuotta soveltanut vaihtelun tunnistamisen ja hallinnan työkaluja eri toimialoilla. Tilastollisen prosessin ohjauksen (SPC, Statistical Process Control) konsepti on erinomainen. Mutta se on täysin aliarvostettu! Olen nähnyt, kun SPC:tä sovelletaan ja olen itse soveltanut. Konsepti auttaa ymmärtämään tutkittavan kohteen käyttäytymistä ja tämän vuoksi sen strategisen, taktisen ja operatiivisen tason johtamista ja tilanteessa toimimista. 

Usein virheellisesti oletetaan, että SPC vaati aina samalla tavalla toistuvan tuotannon ja suuret massat. Tämä on väärin. Jos ajattelet näin, olet ymmärtänyt vain osan konseptista.

Ajan ja tapahtumien mittaaminen sekä näiden vaihtelun tunnistaminen ajan suhteen, on tärkeää useissa operaatioissa, toteutuksessa ja prosesseissa. Perinteisesti SPC:tä käytetään tuoteominaisuuksien mittaamiseen. Tänä päivänä ajan tai aikapoikkeamien mittaaminen on yleistynyt. On tärkeää huomata, jo nimensäkin mukaisesti, että kyseessä on prosessin tutkiminen, eikä tuotteen tai yksittäisen tapahtuman ymmärtäminen. 

Tuotteet tai palvelut voivat olla erilaisia, mutta prosessit ovat samanlaisia (Huom.! älä sekoita askeleita ja tekemistä toisiinsa). Ruuanlaittokin on ”aina” samanlaista. Tehdään päätös mitä syödään, selvitetään resepti, haalitaan ainekset, valmistetaan, kypsennetään ja lopuksi syödään. Tämä prosessi voi kestää alle minuutin tai vuorokausia. Käytä mielikuvitusta ja erota tuote ja prosessi toisistaan. 

Tuote on vain välikappale, jota mittaamalla saadaan tietoa prosessista. Yksi helppo keino lisätä ymmärrystä vaihtelusta ja prosessista on mitata suunnitellun työajan keston ja toteutuneen työajan välistä eroa. Luodaan tästä ohjauskortti. Saadaan nopeasti tietoa normaalista prosessin vaihtelusta, prosessin ennustettavuudesta sekä suorituskyvystä.

Viereisestä kuvasta huomataan, että työtehtävän tekeminen kestää keskimäärin kaksi minuuttia alle tavoiteajan. Työn tekemisen prosessin normaali vaihtelu on plus/miinus kymmenen minuuttia. Prosessi on ennustettava. Mikäli vaihtelua ei voida pienentää ja halutaan toimia toimivan suunnitelman mukaan, prosessin tuottama vaihtelu tulee ottaa huomioon suunnittelussa,

Vaihtelun suunnitteluun voidaan käyttää kolmea resurssia: aika, kapasiteetti ja varasto. Tehdasfysiikka auttaa ymmärtämään näiden kolmen tuottamisen kannalta merkittävän elementin välisiä riippuvuussuhteita ja merkityksiä.

Tehdasfysiikka ja vaihtelu

Kun vaihtelun ymmärtäminen yhdistetään operaatiotieteisiin, syntyy kombo, joka on vertaansa vailla. Rakennusalalla, samoin kuin muulla, käydään jatkuvasti kauppaa ajan ja rahan välillä. Pitäisi pysyä aikataulussa ja tuottaa hankkeet mahdollisemman lyhyellä läpimenoajalla. Samalla, resursseja pitäisi käyttää mahdollisimman vähän ja ”jouto” resurssia ei saisi olla. Hukka vapaa tuotanto?!

Tehdasfysiikka on käytännönläheinen yksinkertaistus operaatiotieteistä, joka auttaa ymmärtämään, kuinka operaatiot käyttäytyvät. Se on kuvaus, joka auttaa korjaamaan usein ihmisille muodostuneita mielen vinoumia ja väärin ymmärryksiä ajan ja resurssien välisistä suhteista. Tehdasfysiikka auttaa ymmärtämään, kuinka vaihtelu vaikuttaa toimintaan ja kuinka sen kanssa voidaan elää. Vaihtelu kuluttaa resursseja ja sitä vastaan voidaan varautua buffereilla: varasto, kapasiteetti ja aika. 

Laki (vaihtelu): Vaihtelun lisääminen heikentää aina tuotantosysteemin suoritusarvoa. 

Laki (vaihtelun bufferointi): Tuotantosysteemin vaihtelu bufferoituu (varastoituu) jossakin yhdistelmässä, (1.) varastoon, (2.) kapasiteettiin ja (3.) aikaan

Jos vaihteluun varautuminen suoritetaan suunnitellusti, voidaan toimia ennustettavasti. Jos taas koitetaan toimia liian pienillä buffereilla, ajaudutaan reagointitilaan. Selitetään ja juostaan vaihtelun aiheuttaman satunnaisten ilmiöiden perässä.

Bufferoinnin lain voi myös esittää ”maksa minulle nyt tai maksa myöhemmin, joka tapauksessa maksat, jos et halua maksaa vaihtelun pienentämisestä”.

Operaatioiden neljä keskeistä elementtiä ovat kysyntä, jono, muunnos ja varasto. Nämä tulee tunnistaa myös rakentamisessa ja näiden välisten keskinäisriippuvuussuhteiden ymmärtäminen on keskeistä tehokkaan ja ennustettavan rakennushankkeen läpi viemisessä.

Jos vaihtelua ei olisi, riippuvuudet olisivat lineaarisia ja helppo ymmärtää. Koska on vaihtelua, vaikutukset muuttuvat tietyissä pisteissä voimakkaasti ja ovat epälineaarisia, josta seuraa, että ajaudutaan helposti kaaokseen sekä reagointitilaan.

On tunnistettu kolme kaaviota (näiden takana yhtälöt), jotka auttavat ymmärtämään keskeisimpien operaatioissa vallitsevien elementtien välisiä riippuvuuksia ja syy-seuraussuhteita. Käyttäytymisen ymmärtämisen jälkeen ollaan valmiita tarkempiin analyyseihin ja ohjaavien mallien käyttämiseen.

1. Jaksoaika vs. käyttösuhde: esittää yhteyden kysynnän, muunnoksen ja ajan välillä.
2. Läpimeno vs. keskeneräinen työ (TH vs. WIP): esittää yhteyden prosessissa (muunnoksessa) olevan työmäärän, valmistumisnopeuden ja kapasiteetin välillä.
3. Jaksoaika vs. keskeneräinen työ: esittää yhteyden prosessissa (muunnoksessa) olevan työmäärän ja työn kokonaiskeston välillä.

Opettelemalla ja hyväksymällä edellä olevat kolme kaaviota^*) ja näiden taustalla olevien yhtälöiden^*) avulla operaatioissa vallitsevat ilmiöt, helpottuu hankkeiden johtaminen ja voidaan siirtyä reagointitilasta ennakoivaan tilaan. Kaaviot ja yhtälöt auttavat ymmärtämään, että liialliset yksinkertaistukset ja mahdottomat tavoitteet tai väärin ymmärretyt syy-seuraussuhteet vaikeuttavat eivätkä luullusti helpota päivittäistä tekemistä. Asioiden pilkkominen liian pieniin osiin tai liiallisen tehokkuuden tavoittelu kääntyykin tavoitteen vastaiseksi. 

Pilkkomalla kasvatetaan monimutkaisuutta ja luodaan illuusio deterministisestä tilasta johtamismalleihin, vaikka reaalimaailma on indetermistinen ja mahdoton täydellisesti hallita. Puristamalla tehokkuutta lisää ja poistamalla kaikki ylimääräinen, menetetään jousto eli tuotannon toteutuksen kannalta tärkeät bufferit, jotka ottavat vastaan vaihtelua ja mahdollistavat etenemisen, purkamalla vaiheiden välisiä riippuvuuksia. 

^*) tässä kirjoituksessa en selitä kuvia ja takana olevia yhtälöitä

Loppuyhteenveto

Operaatiotieteiden kehittämisessä on havaittavissa erilaisia aikakausia. Valitettavasti tällä hetkellä usein sovelletaan vanhoja, osin joissain paikoissa toimivia malleja, mutta ei samalla havaita, kuinka on opittu ja edistytty operaatioiden tuottavuuden kehittämisessä. 

Vaihtelun kuvaaminen, ymmärtäminen ja sen mukaan ottaminen suunnitteluun ja toteutukseen yhdessä modernien tietokoneavusteisten työkalujen kanssa on tätä päivää. Vaihtelun ja tilastollisten menetelmien opiskelu yhdessä tehdasfysiikan oppien kanssa avaa silmiä ja antaa konkreettisia keinoja toimiala riippumattomasti. 

Kyse ei ole matemaattisesti vaikeista asioista, vaikka nimien perustella niin voisi kuvitella. Kyse on näkökulmasta, filosofiasta ja mielen mallien vinoumien korjausliikkeestä. Kaavat ja matematiikka ovat keino kuvata suhteet. Se on keino, ei itseisarvo. Matematiikka auttaa ymmärtämään ja selittää ilmiöitä. Tästä alla esimerkki.

Peruskoulussa on opittu fysiikan tunnilla perusyhtälö, matka jaettuna nopeudella on aika (s/v=t). Eli sadan kilometrin matka taittuu tunnissa, jos nopeus on keskimäärin sata kilometriä tunnissa. Jos halutaan päästä määrän päähän puolessa tunnissa, tulee nopeuden tuplaantua! Huom! aika on seuraus ja on syytä pohtia, mitä vaaditaan, jotta nopeus saadaan tuplattua ja onko tämä nopeuden kasvun resurssien lisäys suhteessa aikahyötyyn järkevä. Nämä sama tilanteet vallitsevat rakennusteollisuudessa.

Teoria voi joskus olla tylsää, mutta teorian ymmärtäminen ja pohtiminen, siitä mitä en ehkä osaa tai tiedä, voi tuoda huikeita uusia mahdollisuuksia. Vanhan toistaminen on helppoa, mutta uuden oppiminen tuo iloa. Enemmän uutta oppia on enemmän iloa. Nämä viimeiset sanat luin aikoinaan tohtori W. Edwards Demingin kirjasta. Oppi on tuonut iloa ja olen saanut tuottaa viimeisen kahdenkymmenviiden vuoden aikana useille ihmisille iloa vaihtelun, laadun ja operaatiotieteen aloilla.

Lähteet:

1. Hopp, W. J. & Spearman, M. L. 2008. Factory Physics third edition. McGraw-Hill Irwin. 
2. Shewhart, W. A. 1939. Statistical Method from the Viewpoint of Quality Control. Dover Publication Inc. New York. USA.
3. Zabelle. T.R. 2024. Built to fail – why construction projects take so long, cost too much and how to fix it. Forbes books. South Carolina
4. Wheeler, D. J. 2010. Reducing Production Costs. SPC Press, Knoxville, Tennessee.