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1、约束理论及其应用,约束理论（TOC）的概念和发展过程 约束理论的理论基础最优生产技术 约束理论的核心内容 TOC与MRP、JIT的比较研究 TOC在生产管理中的运用,约束理论的概念和发展过程,约束理论(Theory of constraints，TOC)是以色列物理学家高德拉特（Eliyahum Goldratt）于八十年代中期在他的最优生产技术基础上创立和发展起来的。 最优生产技术 (Optimized Production Technology , OPT) 是由一组管理理念和规则(如瓶颈资源与非瓶颈资源的划分，“鼓缓冲绳”计划、控制系统等)组成的理论体系，最初被理解为“对制造企业进行管理
2、，解决瓶颈的方法”。后几经改进发展成为“产销率、库存、运行费”为基础的指标体系，逐渐形成了一种面向增加产销率而不是传统的面向减少成本的管理理论工具，并且最终覆盖到企业管理的所有职能方面。,约束理论的概念和发展过程(续),Goldratt在1979年将OPT带到美国,成立了Creative Output公司 1984年， Goldratt和J. Cox合著的目标借助于小说的手法，说明如何用近乎常识的逻辑推演，解决复杂的管理问题，来解释TOC理论,但当时根本得不到出版商的认可。他们认为由物理学家写的企管小说，把科学方法应用到制造业上，没有人会读这样一本书。但Goldratt并不气馁，利用各种机会推
3、销自己的书。不久信件向雪片般飞来，一位制造业主在信中赞到“这正是我一直在寻找的书，我规定所有的员工在读完这本书后，才准休假”。“这本书让我们脱胎换骨”。这本书被英国经济学人杂志誉为最成功的企管小说。高德拉特的TOC思想和理念终于被世人所接受，进而在许多国家引起重视，目前已被英、美等国的许多著名大学列为MBA必修课程,约束理论的概念和发展过程(续),1986年， Goldratt和R. Fox共同创立了Goldratt研究机构 进入90年代,TOC又发展出用来逻辑化、系统化解决问题的思维过程(Thinking Process, TP)工具。因此，TOC既是面向产销率的管理理念，又是一系列的管理工
4、具,约束理论的理论基础 OPT,OPT的一些重要概念 OPT的九条原则 OPT的计划与控制DBR系统,OPT的一些重要概念,瓶颈与非瓶颈资源 制造资源指的是生产产品所需的全部资源，如机器、工件、厂房和其它固定资产等 按照通常的思路，在设计一个企业时，总要使生产过程的各个阶段和环节的生产能力相等，即达到能力的平衡。这是一种理想状态， OPT追求物流平衡 OPT的定义:瓶颈(也称瓶颈资源)，是指实际生产能力小于或等于生产负荷的资源。这一类资源限制了整个企业产出的数量，其余的资源则为非瓶颈资源,OPT的一些重要概念(续),OPT理论对于“瓶颈”的定义描述为：对于系统中的n件资源：X1、X2、Xn，实
5、际产出能力、系统外部需求量分别为C1Cn、MR1MRn。某些资源之间存在互为输入和输出的关联关系R(注：这里输入、输出的可以是在制品等有形资产，也可以是信息等无形资产，或是与系统最终产出有关的彼此制约、彼此影响的前后因果关系)。假设与资源Xi相关联的资源的标号所组成的集合为S，即S=j R(Xi,Xj)。那么，资源Xi为瓶颈，当且仅当Ci=min(MRi,min(Cj, j S) 瓶颈应该从该资源的实际生产能力与它的生产负荷(或对其的需求量)来考察,OPT的一些重要概念(续),OPT定义中有两点值得注意 生产能力小于市场需求的资源不一定为瓶颈 OPT的管理思想是：首先抓“重中之重”，使最严重的
6、制约因素凸现出来，从而从技术上消除了“避重就轻”、“一刀切”等管理弊病发生的可能。短期的效果是“抓大放小”，长期的效果是大问题、小问题都没忽略，而且企业整体生产水平和管理水平日益提高。 瓶颈资源是动态转移的 一个组织的瓶颈资源的数目一般小于5个,OPT的一些重要概念(续),物流的平衡 企业的生产过程可以看作是一个从原材料到成品的高度相关的活动链 这个活动链中计划好的活动程序常会被企业中大量存在的随机事件的干扰所打乱，如机器损坏、质量问题等 要识别这些干扰，找出问题出在何处，手段之一就是从“物流”着手，对企业中“物流”的分类 根据不同类型“物流”的特点，认识他们各自的薄弱点，或“瓶颈”所在，从而
7、有针对地进行计划与控制 一般分为：“V”、“A”和“T”三种类型,OPT的一些重要概念(续),OPT的一些重要概念(续),OPT的九条原则,OPT的基本思想具体体现在九条原则上。OPT有关生产计划与控制的算法和软件，就是按照这九条原则提出和开发的；这些原则也可以独立于软件之外，直接用于指导实际的生产管理活动。,OPT的九条原则(续),原则1：追求物流平衡而非生产能力的平衡 追求生产能力的平衡是为了使企业的生产能力得到充分利用。对于一个已投产的企业，特别是多品种生产的企业，如果一定要追求生产能力的平衡，那么即使企业的生产能力充分利用了，产品也并非都能恰好符合当时市场的需求 OPT认为生产能力的平
8、衡实际是做不到的，必须在市场波动这个前提下追求物流平衡。所谓物流平衡就是使各个工序都与瓶颈环节同步，以求生产周期最短、在制品最少,OPT的九条原则(续),原则2:非瓶颈资源的利用程度不由其本身决定，而是由系统的约束决定的 系统的约束就是瓶颈。因为系统的产出是由所能经过瓶颈的产品量决定的，即瓶颈制约着产销率。而非瓶颈资源的充分利用不仅不能提高产销率，而且会使库存和运行费增加,OPT的九条原则(续),原则3:资源的“利用”(Utilization)和“活力” (Activation)不是同义词 “利用”是指资源应该利用的程度，“活力”是指资源能够利用的程度；“利用”注重的是有效性，而“活力”注重的
9、则是可行性 按传统的观点，一般是将资源能够利用的能力加以充分利用，所以“利用”和“活力”是同义的。按OPT的观点，两者有着重要的区别：因为做所需要的工作(应该做的，即“利用”)与无论需要与否，最大程度可做的工作(能够做的，即“活力”)之间是明显不同的。所以对系统中非瓶颈资源的安排使用，应基于系统的约束 从平衡物流的角度出发，应允许在非关键资源上安排适当的闲置时间,OPT的九条原则(续),原则4:瓶颈上一个小时的损失则是整个系统的一个小时的损失 生产时间包括调整准备时间和加工时间。但在瓶颈资源与非瓶颈资源上的调整准备时间的意义是不同的。而如果在瓶颈资源上节省一个小时的调整准备时间，则将能增加一个
10、小时的加工时间，相应地，整个系统增加了一个小时的产出 瓶颈必需保持100%的“利用”，如增加批量等以尽量增大其产出 对瓶颈还应采取特别的保护措施，不使其因管理不善而中断或等工,OPT的九条原则(续),原则5:非瓶颈资源节省的一个小时无益于增加系统产销率 因为非瓶颈资源上除了生产时间（加工时间和调整准备时间）之外，还有闲置时间。节约一个小时的生产时间，将增加一个小时的闲置时间，而并不能增加系统产销率 当然，如果节约了一个小时的生产时间，可以减少加工批量，加大批次，以降低在制品库存和生产提前期。但这些结果能在多大程度上有益于系统追求的根本目标，依然牢牢受制于瓶颈资源,OPT的九条原则(续),原则6
11、:瓶颈控制了库存和产销率 产销率指的是单位时间内生产出来并销售出去的产品所创造的利润额 产销率受到企业的生产能力和市场的需求这两方面的制约，即它们是由内部瓶颈和外部瓶颈所控制的 若瓶颈存在于企业内部，则表明企业的生产能力不足，相应的产销率也受到限制；若企业所有的资源都能维持高于市场需求的能力，则市场需求就成了瓶颈，这时即使企业能多生产，但由于市场承受能力不足，产销率也不能增加 由于瓶颈控制了产销率，所以企业的非瓶颈应与瓶颈同步，它们的库存水平只要能维持瓶颈上的物流连续稳定即可，过多的库存只是浪费。因此瓶颈就相应地控制了库存,OPT的九条原则(续),原则7:转运批量可以不等于（在许多时候应该不等
12、于）加工批量 车间现场的计划与控制的一个重要方面就是批量的确定，它影响到企业的库存和产销率 OPT把在制品库存分为两种不同的批量形式，即转运批量(指工序间运送一批零件的数量)和加工批量(指经过一次调整准备所加工的同种零件的数量) 确定加工批量应考虑资源的合理应用(减少设备的调整次数)和合理的在制品库存(减少资金积压和在制品库存费用) 确定转运批量要考虑提高生产过程的连续性、平衡性，减少工序间的等待时间和减少转运工作量与转运费用 为使瓶颈上的产销率达到最大,瓶颈上的加工批量必须大 非瓶颈上的加工批量要小以减少库存费用和加工费用 在制品库存不应因此增加，所以转运批量应该小,OPT的九条原则(续),
13、原则8:批量大小应是可变的，而不是固定的 原则8是原则7的直接应用 在OPT中,转运批量是从在制品的角度来考虑的，而加工批量则是从资源类型的角度来考虑的 同一种工件在瓶颈资源和非瓶颈资源上加工时可以采用不同的加工批量，在不同的工序间传送时可以采用不同的转运批量，其大小根据实际需要动态决定 以上两条是涉及物流的,OPT的九条原则(续),原则9:编排作业计划时应考虑系统资源约束，提前期是作业计划的结果，而不是预定值 MRPII是按预先制定的提前期，用无限能力计划法编制作业计划。但当生产提前期与实际情况出入较大时，所得的作业计划就脱离实际难以实施 OPT先安排瓶颈工序上加工的关键件的生产进度计划，以
14、瓶颈工序为基准，把瓶颈工序之前、之间、之后的工序分别按拉动、工艺顺序、推动的方式排定，并进行优化，接下来编制非关键件的作业计划 OPT中的提前期是批量、优先权和其它许多因素的函数，是编制作业计划产生的结果,OPT的九条原则(续),目前理论界对OPT认识还不一致,存在着各种看法,主要包括 把OPT当做一种新的计划思想 作为一种作业计划的仿真语言 作为生成MPS、物料和能力需求计划及详细计划的一个软件包 作为一种处理数据精确度的一种尝试,以求在数据精确度要求不高的情况下获得利润,OPT的九条原则(续),启示: OPT强调的是车间现场，其着眼点在于企业车间现场的一些决策量上，并据此来实现对生产的计划
15、与控制。其基本点是使用一些重要的判定准则来决定每一作业的先后顺序，即使用一组“评价指标”的加权函数，来确定每个作业的优先权数及批量，制定出一个合理可行的生产计划。这些评价指标涉及到理想的产品组合、交货期、理想的安全库存水平以及瓶颈资源的使用等 OPT实施的关键是制定计划后的落实、工作绩效的考评 在落实计划过程中，传统的许多做法是有害的，如传统的成本会计的考核体系 OPT的考核体系对瓶颈与非瓶颈是分别对待的，认为对非瓶颈的考核不应以生产量为依据，而应以它生产的有效的产品量来考核,OPT的计划与控制DBR系统,OPT的计划与控制步骤 “鼓”、“缓冲器”和“绳子”,OPT的计划与控制步骤,OPT认为
16、，一个企业的计划与控制的目标就是寻求顾客需求与企业能力的最佳配合，一旦一个被控制的工序(即瓶颈)建立了一个动态的平衡，其余的工序应相继地与这一被控制的工序同步。OPT的计划与控制是通过DBR系统实现的。即“鼓(Drum)”、“缓冲器(Buffer)”和“绳子(Rope)”系统,OPT的计划与控制步骤(续),实施计划与控制主要包括以下的步骤 识别企业的真正约束(瓶颈)所在是控制物流的关键 一般来说，排队最长的机器就是“瓶颈” 若知道一定时间内的产品及其组合，就可按零部件的加工路线及工时定额，计算出各类机床的任务工时，将任务工时与能力工时比较，负荷最高、最不能满足需求的机床就是瓶颈 找出瓶颈以后，可以把企业里所有的加工设备划分为关键资源和非关键资源,OPT的计划与控制步骤(续),基于瓶颈约束，建立产品出产计划 产品出产计划(Master Schedule)的建立，应该使受瓶颈约束的物流达到最优，因为瓶颈约束控制着系统的“鼓的节拍(Drumbeat)”，即控制着企业的生产节拍和产销率。为此，需要按有限能力法进行生产安排，在瓶颈上扩大批量，设置“缓冲器” 实行对“缓冲器”的有效管理，以防
