צוואר בקבוק

צַוואר בקבוק הוא המשאב או גורם הייצור המאלץ (או מגביל), במערכת בעלת אילוץ פנימי. למשאב זה קיבולת (יכולת ייצור) קטנה מזו הנדרשת, כך שהוא אינו מסוגל לבצע את כל המשימות המוטלות עליו, ומגביל את ביצועיה הכוללים של המערכת. התפוקה הכוללת של מערכת זו תהיה שווה לתפוקת משאב צַוואר הבקבוק.

אילוץ פנימי הוא אילוץ המגביל את תפוקת מערכת ונמצא בתוכה, להבדיל מאילוץ חיצוני, המגביל אף הוא את תפוקת המערכת, אך הוא חיצוני לה, למשל מערכת שהביקוש לתפוקתה קטן מיכולת הייצור שלה. למערכת שלה יש אילוץ חיצוני, אין צַוואר בקבוק.

מקור השם

המושג צַוואר בקבוק נלקח בהשאלה מצַוואר הבקבוק במשמעותו הפיזית הפשוטה

המושג נלקח בהשאלה מצַוואר הבקבוק במשמעותו הפיזית הפשוטה: צַווארו של הבקבוק צר מגוף הבקבוק, ולכן מגביל את תנועת הנוזל היוצא מהבקבוק. תחילה שימש המושג לתיאור נתיב תנועה שנעשה צר, ולכן התנועה בו, בדומה לתנועת הנוזל בצַוואר הבקבוק, מואטת. בהמשך הורחבה המטפורה לשימוש כללי יותר המתואר בפתח ערך זה, כלומר לכל מצב שבו רכיב מסוים מגביל את ביצועיה הכוללים של המערכת.

הנדסה וניהול

צַוואר בקבוק בתחבורה - עבודת התחזוקה בצד הכביש מאלצת את הנוסעים בדרך לעבור לנתיב אחד היוצר צַוואר בקבוק, ובעקבות זאת, עומס תנועה.

התייחסות לצוואר בקבוק נעשית בעיקר בתחומים של ניהול והנדסה:

• בניהול פרויקטים, שם המתנה לשלב מסוים בפרויקט מונעת התקדמות בחלקים אחרים שלו
• בתחבורה, שם קטע כביש מסוים עשוי ליצור פקק תנועה המשבש את התנועה בכביש ובכבישים המובילים אליו. צוואר בקבוק זה עשוי להיות קבוע, למשל גשר צר בכביש רחב, או זמני, למשל בעקבות מחסום משטרתי שהוצב בכביש או תאונת דרכים שאירעה בו
• במחשבים, שם רכיב מסוים של חומרה או תוכנה מונע את השגת התפוקה המרבית משאר רכיבי המערכת

להסרתו של צוואר בקבוק מקובלות דרכים אחדות:

• הגדלת ההצע: הוספת משאבים החסרים בצוואר הבקבוק וגורמים להיווצרותו. דוגמאות:
  • כאשר מתגלה כי במערכת מחשב המדפסת מהווה צוואר בקבוק, ניתן להחליפה במדפסת מהירה יותר, או להוסיף מדפסת מקבילה
  • כאשר מתגלה כי כביש מסוים הופך לצוואר בקבוק, ניתן להרחיבו, או לסלול כביש חלופי לשירות המשתמשים בכביש העמוס
• הקטנת הביקוש: מתן חלופות לשירות שמספק צוואר הבקבוק. דוגמאות:
  • את העומס על המדפסת ניתן להקטין באמצעות החלפת הד"וחות בשירותי מידע מקוונים, כך שפוחת הצורך בהדפסות
  • את העומס בכביש מסוים ניתן להפחית באמצעות פיתוח קו רכבת במסלול דומה, כך שייפחת מספר המכוניות המשתמשות בכביש
• שיפור ביצועיו של הרכיב המהווה צוואר בקבוק. התהליך הכללי לשיפור ביצועיו של רכיב במערכת קרוי אופטימיזציה. במדעי המחשב מושקע מאמץ רב בחקר יעילות של אלגוריתמים ובמיטובם

לעיתים הסרתו של צוואר בקבוק מסוים איננה פותרת את הבעיה המערכתית, אלא גורמת לנדידת צוואר הבקבוק לרכיב אחר.

בבסיס התאוריה הניהולית ניהול לפי אילוצים של אליהו מ. גולדרט עומד הטיפול בצוואר הבקבוק. גולדרט מגדיר את האילוץ כ"מכונת הכסף של הארגון" שכן הוא ורק הוא קובע את התפוקה הכוללת. שיטתו קובעת כי ראשית יש למצות את האילוץ ולהפיק ממנו את המרב, במקביל יש להכפיף את כל המערכת לאילוץ ולבסוף ניתן להחליט אם להגדיל את הקיבולת של האילוץ. בכל מקרה יש להקפיד שלא להיכנע לאינרציה ולעבור לטפל באילוץ הבא מיד כאשר הוא נוצר.

גולדרט אינו מפריד בין אילוץ פנימי לחיצוני וקורא לשוק צוואר בקבוק כאשר הביקוש קטן מיכולת הייצור של המשאב בעל הקיבולת הקטנה ביותר.

ישנם שני מצבים שבהם למערכת יש אילוץ פנימי שאינו צוואר בקבוק:

• אילוץ סרק: מצב שבו משאב זול מאד מגביל את התפוקה של המערכת. למשל - מחסור בציוד משרדי בסיסי או עובד זול.
• כשל מדיניות: מצב שבו תפוקת המערכת נפגעת בגלל החלטה ניהולית שגויה, בעיקר החלטה גורפת. למשל - אם איסור על מתן רכב לעובדים במשרה חלקית מונע מהחברה להעסיק עובד קריטי לתפוקה.

קוגניציה

בתחום החשיבה האנושית צוואר הבקבוק של יכולת עיבוד המידע מושפע מהקיבולת של זיכרון העבודה. המספר הקסום שבע, פלוס או מינוס שתיים מתייחס לכמות יחידות המידע שהמוח האנושי התקין מסוגל לעבד בו זמנית.

זיכרון העבודה הוא שלב חיוני לצורך קידוד מידע בזיכרון לטווח ארוך ולכן הוא משפיע על יכולת הלמידה. לקשב ישנה השפעה רבה על פעילות זיכרון העבודה.

אחד המנגנונים המאפשרים להתמודד עם צוואר הבקבוק של החשיבה האנושית הוא הסכמה. הסכמה מהווה מסגרת התייחסותית אשר ניבנת על סמך ניסיון העבר ומסייעת בארגון ועיבוד של מידע חדש. לצורך כך הסכמה משפיע על תהליכי הקשב, הזיכרון והשליפה. משום שהסכמה מראה עמידות למידע סותר היא יכולה לגרום לנטאי בתפיסת המציאות ולהוביל לתופעות כמו נבואה המגשימה את עצמה.

גישות תיאורתיות

גישות צוואר הבקבוק אלו מניחות שלפחות אחד מהתהליכים הקוגניטיביים מתבצע באופן סדרתי לפי תור. כלומר אם מטלה "תופסת" את אותו שלב קריטי, מטלות אחרות ימתינו ל"שחרור" אותו שלב ורק אז יעובדו. חוקרים שונים מיקמו את אותו שלב קריטי בנקודות שונות ( Broadbent 1958 מיקם בשלב התפיסה, Welford 1952 מיקם בשלב עיבוד התגובה).

Pashler ועמיתיו (1984, 1989) ניסו לבחון היכן נמצא אותו צוואר בקבוק. הם נתנו לנבדקים להגיב לשתי מטלות (למשל, לצליל ולאות על מסך). אם שני הגירויים יופיעו במרווח זמן ביניהם (SOA = Stimuli onset asynchrony) אחד יתחיל להיות מעובד לפני השני. אם אין צוואר בקבוק אזי נצפה שהפער בין הופעה הגירויים (ISI = Inter-stimuli interval) יוביל לפער דומה בתגובות לשני הגירויים (IRI = Inter-response interval). למשל, אם הצליל הופיע 500 אלפיות-השנייה לפני האות, התגובה לצליל תופיע 500 אלפיות-השנייה לפני התגובה לאות. בפועל המרווח של התגובות שונה מזה של הגירויים (ISI<>IRI). מסקנתו היא שבכל מקרה על המטלה השנייה להמתין לסיום הראשונה. כלומר, יש אינטראקציה בין העיכוב של הופעת המטלה השנייה (ה- SOA) לעיכובים בתהליך העיבוד שנוצרים עקב אותו צוואר בקבוק.

כדי לבדוק היכן נמצא צוואר הבקבוק הוא תפעל עיכובים בתהליך עקב משתנים תפיסתיים (למשל, בהירות הגירויים) ועיכובים עקב משתנים תגובתיים (למשל, התאמת הגירוי לתגובה). הוא מצא אינטראקציה סטטיסטית בין ה- SOA לתפעולים תפיסתיים, אך לא עם תפעולים תגובתיים. מסקנתו, שלב התפיסה הוא לפני צוואר-הבקבוק ולכן עיכוב התהליך עקב תפיסה איטית יותר (או מהירה יותר) של הגירוי השני לא משפיע על התגובה הסופית לגירוי השני כי המערכת מתעכבת בגלל עיבוד התגובה לגירוי הראשון ולא בגלל תפיסה איטית, מצד שני הארכת שלב עיבוד התגובה מאריכה את צוואר-הבקבוק.

פאשלר (1994) ניסה למצוא מצב שבו יש ניבויים דיפרנציאלים בין גישות צוואר הבקבוק לגישות הקיבולת. הוא נתן לנבדקים להגיב לשני גירויים שיש ביניהם מרווחי זמן שונים (SOA בתחום של עד 1000 אלפיות-השנייה כשכל פעם מטלה אחרת מקדימה את האחרת באופן רנדומאלי). הוא בחן רק את אותם מקרים ששני הגירויים הופיעו בו זמנית (ISI=0). לפי גישות הקיבולת גם התגובה צריכה להיות בו זמנית (IRI=0) אולם אם יש צוואר בקבוק תמיד יהיה גירוי שיעובד קודם ואשר יניב תגובה קודם, לכן יהיה פער בתגובות (IRI שונה מאפס). הוא מצא שרוב הנבדקים (כשלושה רבעים) באופן עקבי היו בעלי IRI שונה מאפס (התפלגות בי-מודאלית עם אוכף באזור האפס), ומיעוט נבדקים (כרבע) באופן עקבי היו בעלי IRI אפס (התפלגות צרה מאד וגבוה סביב האפס). מסקנתו שאי אפשר לפסול את גישות הקיבולת באופן ודאי, אך יש כאן הוכחה לקיומו של צוואר בקבוק. הנבדקים שמגיבים בו זמנית לשתי המטלות (IRI=0) אינם בהכרח סותרים את הגישה של צוואר בקבוק. עדיין ייתכן שהעיבוד הוא סידרתי, אך הנבדקים משהים את התגובה לגירוי שעובד ראשון כאסטרטגיה להקל על ביצוע התגובות בפועל (בניסוי הזה שתי התגובות לשתי המטלות היו מוטוריות).

ראו גם

• חוק ליביג
• נתיב קריטי

לקריאה נוספת

• אליהו מ. גולדרט, ג'ף קוקס, המטרה, הוצאת דניאלה די-נור, 1988 (הוצאה ראשונה)
• בעז רונן, שמעון פס, ניהול ממוקד, הוצאת הוד-עמי 2004

קישורים חיצוניים

• בועז רונן, איפה צוואר הבקבוק בארגון שלך?, באתר TheMarker
• אפיון במערכות המחשב המודרניות, צוואר הבקבוק - ההסבר באתר IOPanel.net