第十二章约束理论与最优生产技术

生产与运作管理河南科技大学管理学院工商管理系王凤科[e-mail]第十二章约束理论与最优生产技术章节内容•了解最优生产技术的基本思想、方法与九项原则•描述最优生产技术的实现步骤•了解约束理论的产生与发展•掌握约束理论的基本原理及约束理论的主要技术工具最优生产技术ￜ背景传统管理的误区：•企业中每一环节的改善都有助于系统的改善；•整个系统的改善等于各环节改善之和；•结果：各环节同时要求更多的资源，实现局部最优化约束理论的观点：大多数环节的改善无助于整个系统的改善；系统的改善并不是各环节改善之和；系统的有效产出决定于资源链上的薄弱环节—约束；结论：从全局考虑，关注并改善约束资源最优生产技术ￜ背景最优生产技术ￜ产生•时间——70年代末期•人物——以色列的物理学家----EliGoldratt提出•提高企业产出率•理论依据：资源约束理论(TOC)最优生产技术是由一组管理理念和规则组成的理论体系，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。最优生产技术ￜ产生最优生产技术ￜ目标•OPT的主要贡献之一：财务指标作业指标•财务指标：–净利润：即一个企业赚多少钱的绝对量。净利润越高的企业，其效益越好。–投资收益率：表示一定时期的收益与投资比。–现金流量：表示短时间内收入和支出的钱。•作业指标：–产销率：即通过销售活动获取金钱的速率。–库存：它是一切暂时不用的资源。–运行费：它是生产系统将库存转化为产销量的过程中的一切花费现在和将来都能赚钱净利润(NP)投资收益率(ROI)现金流量(CF)企业目标:财务目标:作业目标:有效产出(T)库存(I)营运费用(OE)制造周期----负效应最优生产技术ￜ目标•瓶颈（Bottlenecks）是OPT的最重要的概念。按OPT的定义，所谓瓶颈（或瓶颈资源）指的是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生产系统的产出速度。其余的资源则为非瓶颈资源。最优生产技术ￜ基本思想•瓶颈与非瓶颈的之间存在着四种基本的关系，如图12-1所示。它们分别是：（a）（b）（c）（d）非瓶颈瓶颈非瓶颈瓶颈瓶颈非瓶颈装配中心市场瓶颈非瓶颈图12-1最优生产技术ￜ基本思想•瓶颈工序与非瓶颈工序例：产品P经过A、B两道工序加工原材料AB市场15件/周20件/周25件/周瓶颈工序：指的是实际生产能力小于或等于生产负荷的资源。最优生产技术ￜ基本思想产品装配部件装配部件装配关键资源网络非关键资源网络瓶颈工序产品原材料零件工艺路线最优生产技术ￜ基本思想最优生产技术ￜ原则原则一：主张平衡物流，而不平衡能力。所谓物流平衡就是使各个工序都与瓶颈机床同步。原则二：非瓶颈资源的利用程度不取决于其自身潜力，而是由系统的约束决定的。原则三：资源的“利用”(Utilization)和“活力”(Activation)不是同义词。前者是指资源应该利用的程度，后者是指资源可以利用的程度。原则四：瓶颈上一小时的损失就是整个系统一小时的损失。原则五：非瓶颈资源获得的一小时毫无意义，因为只能增加一小时的闲置时间。原则六：瓶颈控制了库存和产销率。原则七：转运批量可以不等于（在许多时候应该不等于）加工批量。最优生产技术ￜ原则原则八：加工批量应是可变的，而不是固定的。原则九：安排作业计划应同时兼顾所有的约束，提前期是作业计划的结果，而不应是预定值。最优生产技术ￜ原则最优生产技术ￜDBR系统OPT的生产计划与控制系统是通过DBR系统，即：Drum——喻指企业生产的节奏，“鼓”的目标是使产出率最大。Buffer——“缓冲器”提供的物料比预定的时间提早一段时间到达，对瓶颈进行保护，使其能力得到充分利用。Rope——用一根看不见的“绳索”把瓶颈与其上游工序串联起来，控制企业进入非瓶颈的物料，使库存最小9570806050120D8075时间缓冲原料原料D2378145根据到达日期和时间缓冲下达生产50个的工作令根据到达日期下达生产50个的工作令需求:每周50个最优生产技术ￜDBR系统9570805540120D8075鼓缓冲原料原料由鼓决定生产计划由缓冲保证有效产出由绳子控制发料发运缓冲组装缓冲利用缓冲管理保证瓶颈的利用率…利用装配和发货缓冲保证交货的及时性。最优生产技术ￜDBR系统•识别瓶颈。当需求超过能力时，排队最长的机器就是瓶颈。在瓶颈上要采取扩大批量的办法来提高其利用率。瓶颈控制着企业的生产节奏——“鼓点”。•基于瓶颈约束，建立产品出产计划。一般按有限能力，用顺排法对关键资源排序，使排产计划切实可行；按无限能力，用倒排法对非关键资源排序，使之与关键资源上的工序同步。倒排时，采用的提前期可以随批量变化，批量也可按情况分解。通过“缓冲器”的管理与控制，对瓶颈进行保护。•通过“绳索”控制进入非瓶颈的物料，使库存最小。“绳索”把瓶颈与其上游工序串联起来，起一种传递作用，驱动系统的所有部分按“鼓”的节奏进行生产。最优生产技术ￜDBR实施步骤约束理论ￜ概念简单来讲，约束理论就是关于进行改进和如何最好地实施这些改进的一套管理理念和管理原则，可以帮助企业识别出在实现目标的过程中存在着哪些制约因素，TOC理论称之为约束，并进一步指出如何实施必要的改进来消除这些约束，从而更有效地实现企业目标。人们从不同角度诠释TOC理论，总结起来有如下三种看法：TOC理论即一套解决约束的流程，用来逻辑地、系统地回答以下三个问题：–改进什么？（Whattochange?）、–改成什么样子？（Whattochangeto?）–怎样使改进得以实现？（Howtocausethechange?）TOC理论即一套日常管理工具。可用来大大提高管理效能，例如：如何有效沟通等。TOC理论即应用到具体领域的具有创新性的实证方案。这些领域涉及生产、分销、营销和销售、项目管理和企业方向的设定等等。这个定义主要着眼于TOC理论的应用研究。约束理论ￜ概念具体地来讲，可以从五个层次结构来分析TOC理论：–理论核心层：包括TOC理论关于企业的目标、衡量标准、“约束”概念、管理原则等定义。–管理技术层：TOC不仅将其早期发展阶段中的生产与控制系统继承下来，应用于生产制造环境，而且发展形成了一套思维流程（ThinkingProcess，简称TP）–基础工具层：TOC注重日常管理的顺利开展，视其为成功消除“约束”的前提条件和基础工作。–应用实践层：TOC理论自出现以来，在很多企业中得到实际应用，其中不乏福特公司等名列全球500强的企业。–支撑环境层：以TOC理论为管理思想内涵的管理软件已经在西方国家得到较广泛的应用。约束理论ￜ层次结构•如果没有约束，系统的产出将是无限的。现实当中任何系统都不能无限地产出，所以，任何系统都存在着一个或者多个约束。约束具有两方面的特征：–“约束”受内部和外部的约束。一般来说，约束可以是三种类型：资源（Resources）、市场（Markets）和法规（Policies）。–约束因素的权重关系。TOC的管理思想是首先抓“重中之重”，使最严重的制约因素凸现出来，从而从技术上消除了“避重就轻”、“一刀切”等平均主义方式的发生可能。约束理论ￜ“约束”的特征•TOC理论最终就是要寻求顾客需求与企业能力的最佳配合，对约束环节进行有效的控制，其余的环节相继地与这一环节同步。•一种管理思想总是需要相应的管理技术的支持。思维流程(ThinkingProcess，即TP)是TOC主要的工作方法之一，思维流程有以下主要的技术工具：现实树（RT）：现实树是用来帮助人们认清企业现实存在状况的工具，分为当前现实树（CRT）和未来现实树（FRT）。消雾法（EC）：消雾法用来以双赢的方式解决企业中的冲突。约束理论ￜ思维流程分析法负效应枝条（NEB）：当做完CRT、EC、FRT的一系列工作以后，就要找一些与改进后果相关程度最大的人来参与，以保证改进的成功实施。必备树（PT）：用来显示克服障碍路径的逻辑图就称为“必备树”。必转变树（TransitionTree）：TOC思想的应用成功需要集思广益，找到配合实施最初“注入”的其他“注入”。把所有这些实现成功实施所需的活动集中在一起，并给出它们之间的关系，弄清楚活动的先后顺序应该怎样，也就是“转变树”。约束理论ￜ思维流程分析法•企业内部存在着人员流、资金流、信息流、物流。在实际中，常常会出现各种问题，如机器损坏、原料不足、半成品和产成品因质量问题而返工等等。我们如何在这些纷乱的头绪中找出干扰企业的约束瓶颈呢？解决的手段之一就是从“物流”着手。通过对企业中“物流”的分类，我们可以根据不同类型“物流”的特点，认识他们各自的薄弱点，或“瓶颈”所在，从而有针对地进行计划与控制。约束理论ￜ物流分析法约束理论ￜ物流分析法•一般将从原材料到成品这一“产品物流”分为：“V”、“A”和“T”三种类型。○○○○○○○○□□□□□□△V型企业○○○○○□□□□□□□□□□□□□□□□△△△△△△△△△△△T型企业A型企业图“V”、“A”和“T”三种物流类型的企业图例：○产成品△原材料—加工线□工序局部装配总装配•典型的“V型物流”企业如炼油厂、钢铁厂等。其特点有：–最终产品的种类较原材料的种类多得多；–所有的最终产品，其基本的加工过程相同；–企业一般是资金密集型且高度专业化的。约束理论ￜ物流分析法•对于“A”型企业，如造船厂、大型机械装配厂。其特点是：–由许多制成的零部件装配成相对较少数目的成品，原材料种类比零部件种类多；–一些零部件对特殊的成品来说是唯一的；–对某一成品来说，其零部件的加工过程往往是不相同的；约束理论ￜ物流分析法•而对于“T”型企业，如制锁厂，汽车制造厂等。其特点主要包括：–由一些共同的零部件装配成相对数目较多的成品；–许多成品的零部件是相同的，即存在标准件和通用件；–零部件的加工过程通常是不相同的。约束理论ￜ物流分析法•企业陷入了地区性或者行业性的生产过剩的困境，要把市场看成约束因素，努力去扩展有效的市场需求。可以利用TOC理论，着眼于企业整体功能和长远战略，通过三步诊断过程来消除市场约束因素。–明确以市场为导向的观念。–改善内部环节–改善外部环境。•这三步诊断法是一个循环往复的过程。通过不断改进，才能实现企业的利润和运作水平的进一步提高。约束理论ￜ三步诊断法•TOC软件产品能够生成详细的生产作业计划、交货期的执行情况和库存的财务报告等等。TOC软件的应用使许多企业都取得了巨大的经济效益，因而TOC也越来越被人们所重视。在应用TOC软件的实践中，人们总结出如下经验：–TOC软件的应用适合于一些零件种数较少、批量大的产品，而在单件生产车间中发挥的效果不佳–作好数据的收集工作–员工培训–制订新的考核计划约束理论ￜTOC软件