生產(chǎn)運作管理

Production&OperationsManagement華中科技大學(xué)管理學(xué)院TheSchoolofManagement，HUST陳榮秋馬士華RongqiuChenandShihuaMa第16章最有生產(chǎn)技術(shù)和約束理論16.1OPT和TOC的產(chǎn)生與發(fā)展16.2OPT的核心概念及基本思想16.3OPT的目標與九條原則16.4DBR系統(tǒng)16.5TOC的管理思想16.6TOC應(yīng)用的五步法華中科大管理學(xué)院陳榮秋馬士華216.1OPT和TOC的產(chǎn)生與發(fā)展華中科大管理學(xué)院陳榮秋馬士華3最優(yōu)生產(chǎn)技術(shù)(optimizedproductiontechnology，OPT)，是以色列物理學(xué)家戈德拉特（EliGoldratt)博士于20世紀70年代提出的。最初，它被稱為最優(yōu)生產(chǎn)時間表(optimizedproductiontimetable，OPT)，20世紀80年代才改稱為最優(yōu)生產(chǎn)技術(shù)。按照OPT的九條作業(yè)計劃制訂原則制訂的作業(yè)計劃，既可行又準確。后來，戈德拉特又進一步將它發(fā)展成為約束理論(theoryofconstraints，TOC)。TOC作為有效解決問題的方法十分流行。按照TOC的思想，首先要識別系統(tǒng)的約束，即瓶頸資源；接著要想方設(shè)法開發(fā)利用瓶頸資源，使其高效運作；然后要使系統(tǒng)的其他資源支持系統(tǒng)運行起來；最后打破系統(tǒng)約束，如此周而復(fù)始地進行。OPT產(chǎn)生的時間不長，卻取得了令人矚目的成就，是繼MRP和JIT之后出現(xiàn)的又一項組織生產(chǎn)的新方式。按OPT的定義，瓶頸（Bottleneck）或瓶頸資源，指的是實際生產(chǎn)能力小于或等于生產(chǎn)負荷的資源，這一類資源限制了整個生產(chǎn)系統(tǒng)的產(chǎn)出速度。其余的資源則為非瓶頸資源。要判別是否瓶頸，應(yīng)從資源的實際生產(chǎn)能力與它的生產(chǎn)負荷（或?qū)ζ涞男枨罅浚﹣砜疾?。這里說的需求量不一定是市場的需要量，而是企業(yè)為了完成其產(chǎn)品計劃而對該資源的需求量。華中科大管理學(xué)院陳榮秋馬士華416.2OPT的核心概念及基本思想16.2.1瓶頸任何企業(yè)只應(yīng)該存在著少數(shù)的瓶頸資源，一般小于5個。瓶頸資源與非瓶頸資源存在著四種基本的關(guān)系。如圖所示：華中科大管理學(xué)院陳榮秋馬士華5瓶頸工序：產(chǎn)品P經(jīng)過A、B兩道工序加工原材料機器A機器B市場

15件/周20件/周25件/周

瓶頸工序：指的是實際生產(chǎn)能力小于或等于生產(chǎn)負荷的資源。16.2.2關(guān)鍵資源網(wǎng)絡(luò)和非關(guān)鍵資源網(wǎng)絡(luò)6產(chǎn)品裝配部件裝配部件裝配關(guān)鍵資源網(wǎng)絡(luò)非關(guān)鍵資源網(wǎng)絡(luò)瓶頸工序產(chǎn)品原材料零件工藝路線安全庫存16.3OPT的目標與九條原則OPT的倡導(dǎo)者認為，任何制造企業(yè)的真正目標只有一個，即在現(xiàn)在和將來都能賺錢。按照OPT的觀點，在生產(chǎn)系統(tǒng)中，作業(yè)指標也有三個：產(chǎn)銷率（Throughput，簡稱T）庫存（Inventory，簡稱I）運行費（OperatingExpenses,簡稱OE）華中科大管理學(xué)院陳榮秋馬士華716.3.1OPT的目標

降低庫存能夠縮短制造周期。縮短制造周期縮短顧客的訂貨提前期提高對顧客的響應(yīng)，爭取較高的價格市場占有率的增加未來產(chǎn)銷量的增加。8企業(yè)目標現(xiàn)在和將來都能賺錢財務(wù)指標凈利潤投資收益率現(xiàn)金流量作業(yè)指標產(chǎn)銷率庫存運行費用制造周期

作業(yè)指標與財務(wù)指標的關(guān)系

（1）平衡物流，而不平衡能力。（2）非瓶頸資源的利用程度不是由它們自己的潛力決定的，而是由系統(tǒng)的約束決定的。（3）資源的利用（Utilization）和活力(Activation)不是同義詞。（4）瓶頸上損失一小時則是整個系統(tǒng)的一個小時的損失。（5）非瓶頸獲得的一個小時是毫無意義的。華中科大管理學(xué)院陳榮秋馬士華916.3.2OPT的九條原則（6）瓶頸控制了庫存和產(chǎn)銷率。（7）轉(zhuǎn)運批量可以不等于(在許多時候應(yīng)該不等于)加工批量。（8）加工批量應(yīng)是可變的，而不是固定的。（9）排作業(yè)計劃時應(yīng)同時兼顧所有的約束，提前期是作業(yè)計劃的結(jié)果，而不是預(yù)定值。華中科大管理學(xué)院陳榮秋馬士華1016.4DBR系統(tǒng)DBR系統(tǒng)，即鼓點（Drum）、緩沖器（Buffer）和繩索（Rope）系統(tǒng)。“鼓點”：“鼓點”是一個企業(yè)應(yīng)用OPT的開端，即識別一個企業(yè)“瓶頸”所在。“瓶頸”控制著企業(yè)同步生產(chǎn)的節(jié)奏，相當于“鼓點”?！熬彌_器”：“時間緩沖”和“庫存緩沖”“時間緩沖”是將所需的物料比計劃提前一段時間提交，以防隨機波動，以瓶頸資源上的加工時間作為計量單位?！皫齑婢彌_”：保險在制品，其位置、數(shù)量的確定原則同“時間緩沖”。華中科大管理學(xué)院陳榮秋馬士華11華中科大管理學(xué)院陳榮秋馬士華12裝配裝配裝配裝配裝配裝配裝配○：加工工序△：原材料●：關(guān)鍵工序━：時間緩沖--：繩索

用戶訂單DBR系統(tǒng)DBR的計劃與控制步驟1）識別瓶頸。瓶頸控制著企業(yè)生產(chǎn)和物流的節(jié)奏——“鼓點”。OPT的處理邏輯就是使交付時間盡可能與交貨期限相符。找出瓶頸之后，可以把企業(yè)里所有的加工設(shè)備劃分為關(guān)鍵資源和非關(guān)鍵資源，想辦法提高瓶頸的利用率。2）基于瓶頸的約束，建立產(chǎn)品出產(chǎn)計劃(MasterSchedule)。3）“緩沖器”的管理與控制。要對瓶頸進行保護，使其能力得到充分利用，為此一般要設(shè)置一定的“時間緩沖”。使所提供的物料比預(yù)定的時間提早一段時間到達，以避免瓶頸出現(xiàn)停工待料情況。華中科大管理學(xué)院陳榮秋馬士華134）控制進入非瓶頸的物料，平衡企業(yè)的物流。進入非瓶頸的物料應(yīng)被瓶頸的產(chǎn)出率，即“繩索”所控制。一般是按無限能力，用倒排方法對非關(guān)鍵資源排序。5）根據(jù)OPT的原理，瓶頸上的加工批量是最大的，而瓶頸上游工序則是小批量多批次的。6）考慮在制品庫存費用、成品庫存費用、加工費用和各種人工費用。7）“繩索”?！袄K索”的作用則是使庫存最小。瓶頸決定著生產(chǎn)線的產(chǎn)出節(jié)奏，在其上游的工序?qū)嵭袪恳降纳a(chǎn)，等于用一根看不見的“繩索”把瓶頸與這些工序串聯(lián)起來。所以，“繩索”起的是傳遞作用，以驅(qū)動系統(tǒng)的所有部分按“鼓點”進行生產(chǎn)。16.5TOC的管理思想TOC是一套完整的管理哲理，其思想是為了更好地、持續(xù)地達成系統(tǒng)的目標。TOC是從整體考慮問題，但又不是籠統(tǒng)地研究整體，而是從制約整體的約束入手，通過解決約束的問題來解決整體的問題，這是處理復(fù)雜管理問題的正確思路和方法。按照TOC，每個組織都有一項關(guān)鍵約束，這項約束限制了系統(tǒng)達成其目標的績效。從廣義上講，這些約束可以分為內(nèi)部約束和市場約束。為了達成管理系統(tǒng)的績效，必須按照科學(xué)的方法與步驟正確識別和管理這些約束。華中科大管理學(xué)院陳榮秋馬士華1516.5.1TOC的管理原則TOC已經(jīng)在許多領(lǐng)域得到成功的運用，并總結(jié)出了需要遵循的13條原則：（1）在解決問題和管理變化中，系統(tǒng)思維比分析思維更重要。（2）隨著系統(tǒng)環(huán)境的變化，一個最佳的系統(tǒng)方案會逐漸失效，因而需要持續(xù)改進來更新和維護方案的有效性。（3）系統(tǒng)的局部最優(yōu)并不等于整體最優(yōu)。也就是說，系統(tǒng)的每一部分處于最優(yōu)狀態(tài)，但系統(tǒng)作為整體并不是最優(yōu)的；如果系統(tǒng)整體是最優(yōu)的，系統(tǒng)至少有一個部分不是最優(yōu)的。（4）系統(tǒng)像一根鏈。每個系統(tǒng)都有一個最弱的環(huán)節(jié)，它就是約束，最終限制整個系統(tǒng)的成功。（5）加強鏈的每一個環(huán)節(jié)來改善整條鏈的強度，不如加強它最弱的環(huán)節(jié)。（6）要想知道變什么，必須要對系統(tǒng)有一個徹底的了解，如系統(tǒng)的現(xiàn)實狀況，它的目標和規(guī)模，以及兩者之間差別的趨勢。（7）一個系統(tǒng)中的不良效果（undesirableeffects,UDEs）主要由少數(shù)幾個核心問題造成。（8）核心問題從來不是表面化的。它們主要通過一系列的UDEs來顯示，這些UDEs相互作用，形成一個網(wǎng)絡(luò)。（9）排除單個的UDE，提供了一個虛假的安全感覺，而忽視了潛在的核心問題。這樣的方案極可能是短命的，而針對核心問題的方案會同時排除所有的UDEs。華中科大管理學(xué)院陳榮秋馬士華17（10）隱藏的沖突使核心問題長期存在。針對核心問題的解決方法需要挑戰(zhàn)隱藏在沖突中的假定，至少使其中的一個假定失效。（11）系統(tǒng)的約束可能是有形的或者是無形的。有形的如設(shè)備能力不足、原材料短缺、資金缺乏等。無形的如落后的管理思想、不合理的規(guī)章制度等。有形的約束相對容易識別，排除也較簡單。而無形的約束的識別和排除是困難的，但它們比排除一個有形約束會導(dǎo)致對系統(tǒng)更大的改進。（12）思維慣性是持續(xù)改進的最大敵人。解決方案通常有自己的一些假定，這可能阻礙進一步的變化。（13）思想和想法不是解決方案。華中科大管理學(xué)院陳榮秋馬士華1816.5.2TOC的思維流程1）三個問題（1）要改進什么？(Whattochange？)（2）要改進成什么樣？(Whattochangeto？)（3）怎樣使改進得以實現(xiàn)？(Howtocausethechange？)華中科大管理學(xué)院陳榮秋馬士華192）思維流程的邏輯TOC的思維邏輯是：在不明白、不清楚一件事的時候，就會先搞清楚一件事和一件事之間的因果關(guān)系是怎樣的，然后逐漸去理解要實現(xiàn)某個目標，進而發(fā)現(xiàn)應(yīng)該做什么。16.6TOC應(yīng)用的五步法（1）找出（Identify）系統(tǒng)中的約束；（2）確定如何充分利用（Exploit）約束資源的辦法；（3）使所有過程服從于第2步所作出的決定；（4）提升（Elevate）所確定的約束，即設(shè)法把第一步中找出的瓶頸轉(zhuǎn)移到別處，使它不再是企業(yè)的瓶頸；（5）重返第（1）步，發(fā)現(xiàn)新的約束，持續(xù)改善。華中科大管理學(xué)院陳榮秋馬士華21考慮如圖所示的生產(chǎn)過程。兩個產(chǎn)品P和Q，每周的需求量為100件P，50件Q。售價分別為P：￥90/件，Q：￥100/件。有4個工作中心：A、B、C、D，每個工作中心都有一臺機器，每周運行2400分鐘。需要3種原材料，原材料的成本及加工路線見下表。營運費用每周￥6000。求解利潤最大的生產(chǎn)組合。P100件/周￥90/件Q50件/周￥100/件D10分鐘/件B15分鐘/件C5分鐘/件D5分鐘/件A15分鐘/件C10分鐘/件A10分鐘/件B15分鐘/件外購件￥5/件RM1￥20/件RM2￥20/件RM3￥20/件TOC五步法應(yīng)用舉例

按照傳統(tǒng)的思維模式，在確定產(chǎn)品組合時，一般先選取單位價值貢獻最大的產(chǎn)品優(yōu)秀生產(chǎn)，再利用剩余的產(chǎn)能生產(chǎn)其它產(chǎn)品。如本例：

對比生產(chǎn)P和Q產(chǎn)品的工時消耗及單價，可以看出，生產(chǎn)一件Q所耗材料成本40元，消耗工時40分鐘，單價為100元/件，相對而言比生產(chǎn)一件獲利更大，因此，通常情況下優(yōu)先生產(chǎn)50件Q產(chǎn)品，再生產(chǎn)100件P產(chǎn)品。Q的有效產(chǎn)出=50件*(100-20-20)=3000元B需時50*30分=1500分剩余生產(chǎn)時間：2400-1500=900分鐘P的有效產(chǎn)出=（900/15分）件*(90-5-20-20)=2700元扣除每周的運營費6000元，盈利為：1500+2700-6000=-300元企業(yè)是虧損的!TOC的思維邏輯則不同。按照TOC應(yīng)用的5步法，我們再來看一下結(jié)果如何。Step1辨別系統(tǒng)的約束。要辨別系統(tǒng)的約束，需要計算機器的負荷，如表所示。由于機器B的負荷率最大，而且超過100%，所以機器B是瓶頸。如果要滿足P、Q的每周需求量，B需要另外25%的能力。資源每周工作時間（分鐘）加工負荷（分鐘/周）可用時間（分鐘/周）負荷率%PQA15005002000240083B1500150030002400125C15002501750240073D10002501250240052Step2決定如何利用系統(tǒng)的約束。TOC是建立在系統(tǒng)的績效由資源約束決定這一