Первым шагом в анализе процесса всегда является рисунок, схема, показывающая основные элементы процесса.
Задачи или операции отображаются в виде прямоугольников.
Потоки материалов или клиентов как стрелки.
Зоны хранения очередей (очередей ожидания) в виде перевернутых треугольников.
Очки принятия решений – бриллианты.
Стадия: используется для обозначения того, что несколько действий были собраны вместе для целей анализа.
Позволяет этапам работать независимо. Если один этап питает второй этап без промежуточного подслушивающего устройства, предполагается, что эти два этапа напрямую связаны.
Двухэтапный процесс, 1 имеет время цикла 30 секунд, 2 имеет время цикла 45 секунд. Если бы вам нужно было произвести 100 единиц, вы могли бы сделать это следующим образом:
1-й процесс: 30 секунд * 100 единиц = 3,000 секунд
2-й процесс: 45 * 100 единиц = 4,500 секунд.
ИЛИ ЖЕ .
Сочетает в себе черты как производства на заказ, так и производства на складе.
Наиболее распространенный гибридный универсальный продукт изготавливается и запасается в какой-то момент процесса, а затем дорабатывается в окончательном процессе на основе фактических заказов.
самая распространенная метрика процесса.
Отношение времени, в течение которого ресурс фактически используется, к времени, когда он доступен для использования. Измеряет фактическую активацию ресурса.
Количество фактически отработанного времени, время ожидания в очереди.
Общая средняя стоимость запасов может быть полезна для оценки производительности процесса внутри фирмы.
Лучше измерить, чем общую среднюю стоимость запасов. Некоторая сопоставимость между аналогичными фирмами
Запасы, используемые для измерения производительности
Себестоимость за последние 12 месяцев/Средние инвестиции в запасы за последние 12 месяцев
Если вы можете достичь того же объема продаж с меньшими запасами, это лучше. Измеряет, как часто средний инвентарь продается/насколько эффективно используется инвентарь. Как правило, чем выше оборот, тем лучше. Желаемое количество витков варьируется в зависимости от отрасли.
Средние инвестиции в запасы = средний уровень запасов * удельная стоимость запасов
Еженедельный средний уровень запасов? Средние инвестиции в запасы?
Себестоимость = 308052 = 124,800
Еженедельный средний уровень запасов? Средние инвестиции в запасы?
Просить инвентарь = 30
Конечный запас = 0
Средний уровень запасов ( 30+0)/2= 15
Средние инвестиции в запасы = 15 * 80 = 1200
Инвентарь = пропускная способность * время потока
анализ предполагает, что процесс работает в устойчивом состоянии, количество, произведенное фабрикой, равно количеству, отгруженному клиентам. Производительность процесса равна среднему спросу.
Закон Литтла показывает связь между единицами измерения и временем. Запасы измеряются в штуках, время движения в днях и пропускная способность в штуках в день.
Полезно при диагностике производительности установки. Предположим, что процесс только что начался, а запасов нет, закон Литтла не работает. Но после того, как процесс работает какое-то время, и на каждом этапе есть запасы, процесс стабилизируется, и тогда связь сохраняется.
Говорят, что работа расширяется по горизонтали, если работник выполняет большее разнообразие задач. Противодействуйте упрощению, изучите всю единицу работы.
Вертикально расширяется при планировании, организации и проверке своей работы. Расширение влияния работников, процесс трансформации, управленческие полномочия.
Необходимо по четырем причинам:
1. Планируйте работу и распределяйте мощности
2. Обеспечьте объективную основу для мотивации рабочей силы и измерения производительности работников.
3. Подавать заявки на новые контракты и оценивать эффективность существующих
4. Обеспечить ориентиры для улучшения
ограничения: установленные стандарты не могут регулярно соблюдаться, работники, которые находят лучший способ выполнения работы, наказываются пересмотром установленной ставки
Плюсы: доказали свою эффективность, работают быстро, четко спроектированы, профессионально установленные стандарты уместны. Основные методы измерения работы и установления стандартов.
Прямые методы – это изучение времени и выборка. Косвенными методами являются заранее заданные системы данных о времени движения и элементной дате.
Исследование времени: секундомер
Выборка: наблюдения
Когда работа выполняется в сочетании с оборудованием с фиксированным временем обработки, элементарные данные часто используются для уменьшения потребности в прямом наблюдении.
1. Планировать работу и распределять мощности
2. Обеспечить объективную основу для мотивации рабочей силы и измерения производительности труда работников.
Входы поступают на станцию 1, а продукция станции 1 поступает на станцию 2. Продукция станции 2 поступает на станцию 3 и так далее. На выходе станции 4 – готовый продукт.
Инвентарь = 1 15 1500 = 22,500
Инвентарь после = 1 10 1500 = 15,000
а. Сколько автобусов avis едет в аэропорт и из него?
Время потока в час: 20 минут / 60 минут = 1/3 часа
Пропускная способность = 1 автобус в 2 минуты
= 6 минут/час/2 минуты на автобус = 30 автобусов в час в пути туда и обратно.
Инвентарь в час = 1/3 * 30 автобусов = 10 в пути.
б. Это сокращает среднее время ожидания, но не влияет на среднее время в пути. Среднее время в пути не изменится и останется равным 20 мин.
Среднее сокращение времени ожидания = 1 автобус за 5 минуты = 60 минут в час / 5 минуты на автобус = 120 автобусов.
а. Сколько в среднем молодых мам находится в детской больнице?
б. Сколько в среднем молодых матерей находится в шведской больнице?
б. Инвентарь = время прохождения * время потока
Пропускная способность = 210 родов/нед.
Время потока = 2/7 дней
210 * 2/7 = 60 новых матерей
традиционный:
10 компаний на листе.
20 минут на рассмотрение, 2 минуты на обработку.
20 + 2*10
20 + 20 = 40
Следует использовать традиционный метод.
Другие:
10 компаний на листе.
1 минута на подготовку, 5 минут на обработку.
1 + 5*10
1 + 50 = 51
Это также можно рассматривать в более общем смысле как вопрос о точке безубыточности. Точка безубыточности возникает, когда 20 + 2x = 1 + 5x, где x = 6 и 1/3.
Руководство фирмы думает о назначении двух человек на каждый проект, чтобы позволить им специализироваться и стать более эффективными. этот процесс потребует от сборщика данных заполнить матрицу на компьютере, проверить ее и передать в программу статистического анализа для завершения аналитиком. Данные могут быть собраны по одному проекту, в то время как анализ выполняется по другому, но анализ должен быть завершен до того, как программа статистического анализа сможет принять новые данные. После некоторой практики новый процесс можно завершить со стандартным временем 20 минут на сбор данных и 30 минут на анализ.
а. Какова производительность (производительность в час) для каждого варианта? Какова производительность (выработка за час работы)?
2 человека: смены по 8 часов. 20 минут на данные, 30 минут на анализ.
а. Какова производительность (производительность в час) для каждого варианта? Какова производительность (выработка за час работы)?
Один человек = 10/8 = 1.25 в час
Выработка в час труда = 1 рабочий производит 1.25 в час.
Два человека = 16/8 = 2 человека в час
Выработка в час труда = 2 рабочих производят 2 в час, то есть 1 в час труда.
б. Сколько времени потребуется для завершения 1,000 проектов с каждой альтернативой? Каким будет трудоемкость (общее количество рабочих часов) для 1,000 проектов по каждому варианту?
Одноместный: 1,000 проектов / 1.25 часа = 800 часов
Трудоемкость: 800 часов
Молекулярные компьютеры – технология завтрашнего дня?
Если компьютерные технологии будут развиваться такими же темпами, как сегодня, всего через 10 лет компьютеры будут в 1000 раз мощнее, а жесткие диски — в 10,000 XNUMX раз просторнее. Но миниатюризация кремниевых чипов быстро достигает своего предела.
- Химики копируют природу, пытаясь построить компьютеры атом за атомом, молекула за молекулой
- Молекулярная самосборка станет ключом к созданию нанокомпьютеров
Природа вдохновляет на создание компьютеров по принципу «снизу вверх».
То, чего мы достигли на сегодняшний день в компьютерных технологиях, произошло благодаря подходу «сверху вниз», когда материалы и устройства создаются путем удаления существующего материала из более крупных объектов. 1 Литография, например, используется при производстве микросхем на основе кремния, но такая технология не может уменьшить размеры электронных компонентов до атомных величин, которые потребуются для более быстрых и мощных компьютеров завтрашнего дня. 2 Для этого исследователи обращаются к подходу «снизу вверх», который основан на самосборке молекулярных структур. Это будет включать построение компонентов молекулярного масштаба атом за атомом, что позволит химикам контролировать размеры и основные свойства, а также состав вычислительных компонентов (см. рис. 3). 1 Идея, возможно, неудивительно, исходит от Природы.
Рисунок 1. Временная шкала от первого транзистора до будущего и молекулярных компьютеров.
Уроки природы
В природе, когда химические строительные блоки нужного типа соединяются в различных комбинациях, мы видим структуры разного размера и сложности. Белки и вирусы являются примерами, как и ДНК. Самосборка ДНК — это процесс «снизу вверх», который включает объединение определенных типов строительных блоков. ie нуклеиновые кислоты. Именно расположение этих строительных блоков определяет уникальность каждой нити ДНК. Природа, тщательно контролируя свойства различных строительных блоков, способна облегчить самосборку, а также пошаговый рост сложных систем и, таким образом, обойти проблемы, связанные с чисто пошаговым строительством. В результате, удерживая строительные блоки правильным образом посредством слабых взаимодействий и ковалентных связей, Природа может собирать множество сложных структур.
Ключ к пониманию самосборки и, следовательно, реализации конечной цели сборки нанокомпьютеров с использованием стратегии «снизу вверх» лежит в конструкции строительных блоков и в том, как их можно скрепить вместе для создания более крупных архитектур. Спонтанная самосборка молекул или «супрамолекулярная химия» будет зависеть от:
- термодинамические (сила взаимодействия) и кинетические факторы (скорость сборки);
- тип используемых строительных блоков;
- силы, удерживающие структуру вместе, как слабые, так и обратимые.
Взаимодействие между молекулярными силами eg водородные связи, π-π-стэкинг и электростатические взаимодействия должны быть способны генерировать структуры удивительных пропорций и разнообразия, и именно в этих силах заключается сила супрамолекулярной химии. Теоретически, если бы мы поместили все различные строительные блоки, органические и неорганические, в «один котел», мы должны были бы быть в состоянии генерировать множество молекулярных архитектур, которые могли бы формировать одномерные цепи, двухмерные сети и трехмерные сети. размерные массивы. Таким образом, концепция строительных блоков будет иметь жизненно важное значение для создания «наноустройства», которое будет самособираться. При использовании слабых взаимодействий у строительных блоков будет время для «исправления ошибок» до правильной архитектуры, если будет сформирована неправильная. Тщательно выбирая органические лиганды с мультидентатными сайтами связывания, мы должны быть в состоянии собрать структуры, которые могут расти в трех измерениях или могут быть ограничены ростом только в одном направлении.
Если мы возьмем, к примеру, переходный металл с квадратно-плоской геометрией и добавим четыре лиганда (также известных как «спейсеры»), каждый из которых содержит два сайта связывания, мы можем собрать молекулярный квадрат (см. Схему 1). Заменив «спейсер» более длинными «спейсерами», которые содержат больше сайтов связывания, мы сможем создавать очень сложные структуры. На самом деле, библиотека комплексов, которые существуют на основе этого типа сборки, увеличивается, что позволило исследователям лучше понять молекулярную организацию. Они уже могут в некоторой степени контролировать производство не только новых структур, но и структур, обладающих необходимой функциональностью, которые можно было бы использовать в молекулярной электронике для компьютеров будущего.
Схема 1 – Сборка «молекулярного квадрата»
Создание молекулярных компьютеров
Однако прежде чем мы сможем использовать эту технологию в вычислительной технике, нам нужно понять, как работает компьютер. Современные компьютеры состоят из трех ключевых частей — устройств ввода, устройств вывода и памяти. Компонент, общий для каждого из них и наиболее интересующий исследователей, — это транзистор, самая маленькая физическая часть компьютерного процессора. Ключ к следующему поколению компьютерных технологий будет заключаться в нашей способности миниатюризировать транзистор. (Стоит помнить, что первые клапаны измерялись ca 14 см (высота) x 5 см (диаметр) и диаметр современного транзистора 40 мкм.) Сам транзистор имеет три области — базу, коллектор и эмиттер. Когда ток течет между коллектором и эмиттером, транзистор «включен», что означает, что напряжение на базе увеличилось выше порогового значения. Когда напряжение на базе меньше порога, транзистор находится в выключенном состоянии. Транзистор является переключателем, потому что он может переходить из состояния «включено» в состояние «выключено».
Основываясь на тех же принципах, но в уменьшенном масштабе до молекулярных размеров, ученые в настоящее время разрабатывают молекулярные устройства, способные выполнять функции переключения. Теоретически молекула, которая может переходить из одного состояния в другое, может использоваться в качестве молекулярного переключателя и, таким образом, использоваться для создания транзисторов для молекулярных компьютеров и запоминающих устройств. Ротаксаны, например, представляют собой надмолекулярные сборки, состоящие из нескольких различных компонентов. На линейной единице («молекулярной нити») расположено макроциклическое кольцо с двумя объемными заместителями («пробками») на каждом конце (см. рис 2 (a)). В результате эти молекулы часто описываются как имеющие форму «гантели». 5 Линейный блок изготовлен из органического полимера, который может быть функционализирован на обоих концах объемными органическими группами, которые действуют как «пробки». Макроциклическое кольцо, окружающее «нить», может удерживаться на месте за счет слабых взаимодействий, таких как водородные связи, гидрофобные силы и координационные связи.
Рисунок 2 – (а) Верх – ротаксан; внизу – изображение ротаксана в виде гантели.
(б) схема запускаемого ротаксаном стимула, заставляющего «кольцо» двигаться вдоль «нити»
Когда к молекуле прикладывают внешние стимулы, такие как фотохимическая, электрохимическая или химическая энергия, «кольцо» перемещается вдоль «молекулярной нити», останавливаясь на одном из двух участков узнавания, расположенных вдоль нити (см. рис 2 (b)). 6 Таким образом, реакция ротаксанов на такие внешние раздражители приводит к возникновению двух различных физико-химических состояний, что делает ротаксаны идеальными кандидатами для использования в качестве молекулярных переключателей.
Другими молекулами, которые могут быть использованы в качестве молекулярных переключателей, являются кластеры оксидов металлов. 7 Эти кластеры представляют собой идеальные молекулярные компоненты благодаря их огромному структурному разнообразию и широкому спектру физических свойств, таких как магнетизм, электропроводность и фотохимическая активность. У них есть дополнительное преимущество, заключающееся в том, что они могут инкапсулировать или защитить вычислительный компонент внутри молекул кластера.
Недавно был разработан кластер на основе молибдена, который меняет цвет при стимуляции. 8 Внутри молибденово-кислородного металлического каркаса заключены два сульфитных аниона, расположенных в определенном окружении. Активация приводит к изменению электронного состояния кластера и, следовательно, его цвета. Кластерный блок потенциально может действовать как запоминающее устройство или как одиночный молекулярный транзистор.
Самособирающиеся массивы
Хотя можно построить точные молекулярные системы, которые могут формально переключаться, чтобы иметь какое-либо применение в молекулярных компьютерах, компоненты должны быть соединены или расположены в среде так, чтобы их можно было найти и адресовать. Один из ответов на эту проблему может заключаться в построении связанных сеток. Двумерные массивы, основанные на решетчатых сборках, в последнее время были в центре внимания многих исследований (см. рис 3). 9 Эти сеточные архитектуры имеют много ключевых особенностей: eg окислительно-восстановительные, магнитные и спиновые переходы, что делает их идеальными кандидатами для формирования интегральных схем. Кроме того, они напоминают архитектуру поперечных перемычек, присутствующую в современных интегральных схемах, которые используются для хранения и обработки данных. 9 Наконец, некоторые из этих архитектур могут быть нанесены на поверхности твердого тела с помощью современных методов сканирующего зонда, таких как СТМ (сканирующая туннельная микроскопия – с использованием проводящих электронов для зондирования) и АСМ (атомно-силовая микроскопия с использованием измерения силы для зондирования). Недавние достижения в этих методах позволили исследователям не только наносить молекулярные материалы на поверхности твердого тела, но и манипулировать ими на поверхности.
Рисунок 3 – Сборка молекулярной сетки с использованием расширенного «спейсера» или лигнад, который содержит мультидентатные сайты связывания с переходными металлами
В конечном счете, все эти молекулы представляют собой строительные блоки, которые необходимо интегрировать в схемы, чтобы воплотить в жизнь фантазию о наноразмерных вычислительных устройствах. Затем супрамолекулярная химия может собрать эти строительные блоки для формирования наноструктур, которые стремятся создать исследователи. Было бы идеально, если бы молекулы, являющиеся переключателями, могли бы путем самосборки располагаться на поверхности в нужном месте. 10
Собираем все вместе
Сейчас мы приближаемся к концу нашего концептуального путешествия, и до сих пор мы показывали, как молекулярные сборки могут выполнять функции и использоваться как транзисторы, и как эти сборки могут создаваться сами по себе, если химик правильно проектирует строительные блоки. Однако основная проблема остается в понимании того, как создавать массивы молекулярных архитектур, которые могут взаимодействовать друг с другом и с макромиром.
По сути, требуется «сфокусированная самосборка», когда все молекулярные компоненты могут быть направлены в нужное место и с правильной ориентацией для создания интегрированных наносистем. Для этого нам нужно будет использовать существующие инженерные подходы с самосборкой и химией поверхности.
Инженеры-электрики и физики создают наноструктуры с помощью литографии, в результате чего создаются узорчатые структуры размером всего 45 нм. Процессоры, которые сегодня присутствуют в наших компьютерах, сделаны таким образом. Существуют различные типы литографии, но в целом процесс включает в себя вывод данных, которые создают рисунок на поверхности подложки. 11 Несмотря на подход «сверху вниз», преимущество литографии заключается в том, что она может создавать регулярные массивы наноструктур, что пока немыслимо при самосборке. Однако возможно, что поверхности с узором из органических молекул можно использовать в качестве шаблонов для сборки молекул.
Самособирающиеся монослои (SAM) 12 представляют собой технику, которая может реалистично сочетать современные литографические техники с самостоятельной сборкой. Несколько исследовательских групп разработали концепцию «молекулярной печатной платы», состоящей из монослоя молекул, нанесенных на твердую поверхность. Эти молекулы действуют как «хозяева», к которым «гостевые» молекулы могут прикрепляться посредством надмолекулярных взаимодействий контролируемым образом. Например, исследователи недавно разработали SAM, которые включают молекулярные рецепторы, которые могут избирательно связывать другие молекулы на поверхности. 13 В этой системе рецепторы, ie «хозяева» могут распознавать «гостей», потому что они содержат молекулярные полости, что позволяет контролировать расположение «гостевых» молекул. Такие методы, как супрамолекулярная микроконтактная печать и супрамолекулярная литография с помощью погружного пера, используются для размещения молекул на «молекулярной печатной плате». В наиболее часто изучаемых системах используются алкантиолаты, которые могут спонтанно хемосорбироваться на поверхности золота — существует сильное сродство между сернистыми группами и поверхностью золота. Молекулы, которые помещают на поверхность золота, также содержат концевые группы, которые можно модифицировать, чтобы придать требуемую концевую функциональность для взаимодействия с другими молекулами, которые могут быть нанесены на поверхность.
Что теперь нужно сделать ученым, так это использовать такие методы для управления сборкой молекулярных переключателей в определенных положениях, таким образом не только достигая самосборки молекулярных массивов, но, в свою очередь, создавая интегрированные системы. Используя различные литографические методы, на субстраты можно наносить молекулы через равные промежутки времени, которые будут действовать как «маяки самонаведения», направляя или поощряя молекулярные переключатели к самосборке или «заякориванию» в этих точках.
И наконец
Ключ к созданию молекулярных компьютеров лежит в нашем понимании того, как Природа собирает функциональные структуры такой сложности и цели. Возможность сжать больше вычислительных компонентов в заданную область является проблемой для химика, работающего с наноразмерами. Однако самая большая проблема будет заключаться в решении проблемы сочетания методологий «сверху вниз» и «снизу вверх». Это будет иметь революционные последствия в отношении того, что будет достижимо при взаимодействии нано-макромира, и, в свою очередь, откроет двери для разработки более мощных вычислительных устройств.
Ли Кронин — профессор химии на химическом факультете Университета Глазго, Джозеф Блэк Билдинг, Юниверсити-авеню, Глазго G12 8QQ; Хамера Аббас — аспирант того же факультета.
