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1、第八章 限制理論,最佳化生產技術的哲學 限制理論 限制驅導式排程方法 限制驅導式排程範例 緩衝區管理,生產計畫與管理 Chapter 8 限制理論,8-3,前 言 1/2,1980年代，Eliyahu Goldratt博士發展出另一套系統-最佳化生產技術(Optimized Production Technology, OPT)，在學術上常將此技術以限制理論(Theory of Constraint, TOC)稱之。 該系統主要是透過生產加工過程，並考慮所有的限制因素來規劃排程。,生產計畫與管理 Chapter 8 限制理論,8-4,前 言 2/2,和JIT不同的是，TOC強調適用於複雜的零工
2、式生產的工廠，其主要是藉由產能的分析，找出整個製程的瓶頸，而瓶頸的產能決定了整個生產流程的產能。 TOC的基本原理就是藉由對瓶頸的控制與管理，來達成增加產出、降低庫存及作業費用的目標。,生產計畫與管理 Chapter 8 限制理論,8-5,最佳化生產技術的哲學 1/3,生產計畫與管理 Chapter 8 限制理論,8-6,最佳化生產技術的哲學 2/3,生產計畫與管理 Chapter 8 限制理論,8-7,最佳化生產技術的哲學 3/3,生產計畫與管理 Chapter 8 限制理論,8-8,OPT基本原則 1/2,生產要平衡的焦點不是負荷(Load)，也不是產能(Capacity)，而是平衡流量(
3、Flow)。 瓶頸資源一小時的損失就是整個系統一小時的損失。 非瓶頸資源一小時的節省只是一種假象。 非瓶頸資源的利用程度不是由自己決定，而是由系統之瓶頸資源決定。 瓶頸資源決定整個系統的產出和存貨。,生產計畫與管理 Chapter 8 限制理論,8-9,OPT基本原則 2/2,移轉批量不必或不應該等於生產批量。 資源的使用率或稼動率(Utilization)和活化性(Activation)是不同的。活化性強調的是有需求時的可動率。 排程必須同時考慮優序與產能之限制，兩者無先後順序之分。 生產批量是可變動的而非固定的。 局部最佳的總和並不等於整體之最佳。,生產計畫與管理 Chapter 8 限制
4、理論,8-10,限制理論 1/2,限制理論(TOC)為E. M. Goldratt博士在1986年所創立。 TOC是一種用來管理組織的直覺架構(Intuitive Framework) 所謂限制即是阻礙系統或組織達成最高績效(與目標有關)的事物；任一組織或系統都至少存在著一個或一個以上的限制 。 主要限制有：市場需求限制、物料限制、產能限制、後勤限制、管理限制與行為限制六類。管理組織首重“限制”的管理。,生產計畫與管理 Chapter 8 限制理論,8-11,限制理論 2/2,Goldratt對產出、存貨/資產以及作業費用之定義：,生產計畫與管理 Chapter 8 限制理論,8-12,生產計
5、畫與管理 Chapter 8 限制理論,8-13,限制理論(TOC),限制理論的管理重心即放在組織最弱的環(Weakest link)上，這是由於最弱的環決定了整條鍊的強度(績效)，而整條鍊(組織)中最弱環的數目是有限的，在現實系統中之績效往往受限於這些最弱的環(限制)中。 解決實體限制(Physical Constraints)問題 解決政策限制(Policy Constraints)問題,生產計畫與管理 Chapter 8 限制理論,8-14,解決實體限制問題 1/2,確認系統或組織之限制所在 (Identify the systems constraints) 決定如何善用限制(Deci
6、de how to Exploit the systems constraints) 盡全力配合步驟2所做的決定(Subordinate everything else to the above decision) 提昇限制(Elevate the systems constraints) 假如限制在步驟4被提昇，回到步驟1，不要讓惰性(Inertia)變成你的限制,生產計畫與管理 Chapter 8 限制理論,8-15,解決政策限制問題 2/2,什麼需要改變(What to change)？透過確認組織限制之所在來定義真正核心問題或關鍵之所在 要改變成什麼(What to change to
7、)？透過強化/改善組織之限制來尋找組織未來成長之空間及方向 如何產生變動(How to create change)？透過克服組織從現況轉移至未來的阻力而達成變動管理之效果,生產計畫與管理 Chapter 8 限制理論,8-16,限制驅導式(DBR)排程方法 1/2,DBR為根據TOC理論所發展出來的一種排程技術，主要應用確認(identify)，善用(exploit)與配合(subordinate)等三個步驟，來解決內部資源限制的問題。 DBR的精神主要強調：針對系統限制資源設定一細部排程，稱之為Drum,生產計畫與管理 Chapter 8 限制理論,8-17,限制驅導式(DBR)排程方法
8、2/2,為確保Drum排程之可行性，也就是不因上游加工作業供料不及的影響而無法遵守Drum的生產排程，便須在Drum前設定一資源暫存區(Buffer)，並根據為匯集此資源暫存區之預定加工量所需的時間長度，推得原物料必須投料的排程時間(Rope)。,生產計畫與管理 Chapter 8 限制理論,8-18,DBR基本概念,原物料,成品,Rope,Drum,出 貨 排 程,資源緩衝區 (Resource Buffer),出貨緩衝區 (Shipping Buffer),生產計畫與管理 Chapter 8 限制理論,8-19,限制驅導式排程方法執行步驟,生產計畫與管理 Chapter 8 限制理論,8-
9、20,確認系統限制或瓶頸所在(identify),接者考慮資源的生產負荷與最大可用產能，若有任何資源的總生產負荷大於其最大的可用產能，則此資源即為“瓶頸”(Bottleneck)，其中產能缺乏最多的資源即為產能限制資源(CCR)。,先決定生產排程幅度(一般由管理者決定)及排程幅度內的訂單,依所有訂單交期日落於排程幅度，加一出貨緩衝區之時間長度內之訂單，與相關的生產資料(包括物料清單、庫存、在製品等)來計算每個資源的總負荷。,生產計畫與管理 Chapter 8 限制理論,8-21,設計瓶頸的生產節奏(Drum) 1/6,根據各訂單需求量，透過產品結構、製造途程、在製品數量等資料，得出各訂單在限制
10、資源上的淨需求量與所需的加工時間區塊。,依訂單交期日的要求，在不考慮產能限制的情況下，安排限制資源的理想排程，命名為廢墟(Ruins)，如圖8.4。,找出理想排程,根據指定的交期，將訂單交期日減去出貨緩衝區的時間長度，得出在限制資源作業上的預定完工時間。再依此做後推排程，排入的方法為由下往上排入時間軸中，當下層有空間時，盡量往下排放，否則往上找到可放置的空間後放入。,生產計畫與管理 Chapter 8 限制理論,8-22,設計瓶頸的生產節奏(Drum) 2/6,生產計畫與管理 Chapter 8 限制理論,8-23,設計瓶頸的生產節奏(Drum) 3/6,必須藉由剷平廢墟(Level the
11、Ruins)來解決這個問題。作法為根據廢墟中，上層超過限制資源數之加工作業，依預定完工時間最晚者依次往下層排放。,因廢墟並未考慮資源產能限制，所以可能出現某一時間點，安排的加工作業數超過限制資源數的不合理現象。,將理想排程合理化(Drum的產生),在往下層排放的過程中，需保持各加工區塊在排完後之完工時間，不可比在廢墟中之預定完工時間晚，否則可能造成交期延誤的情形。而排放的位置選擇離其預定完工時間最近且機器閒置的位置。如下圖之例。,生產計畫與管理 Chapter 8 限制理論,8-24,設計瓶頸的生產節奏(Drum) 4/6,生產計畫與管理 Chapter 8 限制理論,8-25,設計瓶頸的生產
12、節奏(Drum) 5/6,Drum排程中，安排之加工作業時間區塊落在排程幅度起點前：解決方法是將這些加工作業時間區塊再推往右邊且其後的所有加工區塊也需順延，使所有加工作業時間在排程幅度起始點之後，如下圖所示。,依前述方法所得之Drum，雖能符合限制資源產能限制，但仍有不合理之處，需再針對下述可能情況作妥善處理。,Drum之合理化(CCR的最佳利用排程),Drum排程中訂單延誤的解決，其方法有重排(Reschedule)、減少整備(Setup Time)的時間、加班(Overtime)、分散負荷(Off-Load)與延期等等方法。,生產計畫與管理 Chapter 8 限制理論,8-26,設計瓶頸
13、的生產節奏(Drum) 6/6,生產計畫與管理 Chapter 8 限制理論,8-27,決定投料節奏(subordinate),依照上述CCR的最佳利用排程來規劃投料節奏，即將在CCR上的預計開始時間減去資源緩衝區的時間長度即可得，絕不可因工作站沒工作而投料，如下圖所示。注意資源緩衝區的時間長度仍為一項經驗假設。,生產計畫與管理 Chapter 8 限制理論,8-28,範例 8.3情境描述,某工廠生產甲、乙、丙三種產品，其一週後市場需求(或訂單量)分別為40，50，40個，售價分別為$180，$240，$180。工廠現有機器如下：,生產計畫與管理 Chapter 8 限制理論,8-29,產品加
14、工途程 1/2,生產計畫與管理 Chapter 8 限制理論,8-30,產品加工途程 2/2,工廠每週工作五天，每天有八個小時(共2400分鐘)。其他相關條件： 機器的故障率為零。 三種產品的交期均為一週後，即第40個小時後。 移轉批量為1件。 不考慮機器的整備及搬運成本。 每週固定成本為11,000元。 限制資源的產出可視為系統的產出。 無不良率的情形發生。若給您一週的時間，您將如何生產以賺最多錢(假設目前擁有10,000元現金)？,生產計畫與管理 Chapter 8 限制理論,8-31,Step 1,確認系統瓶頸資源限制之所在,生產計畫與管理 Chapter 8 限制理論,8-32,設計瓶
15、頸的生產節奏(Drum),Step 2,表 8.12 機器b的排程,生產計畫與管理 Chapter 8 限制理論,8-33,決定投料節奏(Rope),Step 3,表 8.13 投料時間,生產計畫與管理 Chapter 8 限制理論,8-34,結果,Step 4,生產計畫與管理 Chapter 8 限制理論,8-35,緩衝區管理(Buffer Management),緩衝區管理：為配合限制驅導式排程法之特性與現場管理之需求，而提出之現場管理方法 僅針對系統關鍵之處作評估 所謂的緩衝區，是一在製品的暫存區，利用時間緩衝(time buffer)來達到保護之目的，其內容包含了加工及設定時間、以及保
16、護系統可能發生不穩定狀況的時間與負荷高峰的寬放等 。可以下列之數學模式表示之：f(加工/設定時間，製程不穩定寬裕，負荷高峰寬裕),生產計畫與管理 Chapter 8 限制理論,8-36,緩衝區分類,瓶頸緩衝區(CCR buffer) 出貨緩衝區(shipping buffer) 裝配緩衝區(assembly buffer),M之前的加工作業,M的加工作業,M之後的加工作業,M之前的加工作業,要和M裝配之前的加工作業,投料,瓶經站,出貨,生產計畫與管理 Chapter 8 限制理論,8-37,緩衝區管理手法,區域I：此區內是即將要加工之製令，若洞出現在此區內，則此製令會有延誤之慮，故管理者必須採取合適的行動，如趕工、跟催或加班等，也因此本區稱為趕工區(Expediting Zone)。,
