约束理论-第1部分

-1-TheoryofConstraints(TOC)陆志强副教授上海交通大学工业工程与管理系约束理论-2-OPT与TOC概述OPT的生产计划与控制方法TOC与MRP以及JIT的比较分析TOC与其它职能领域的关系研究实例分析内容-3-TOC是TheoryofConstraints的简称，中文译为“约束理论”。美国生产及库存管理协会(APICS)又称它为约束管理(ConstraintManagement)。简单来讲，TOC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称之为“约束”，并进一步指出如何实施必要的改进来一一消除这些约束，从而更有效地实现企业目标。TOC概述TOC是用来增加产销率，实现企业文化从“成本核算型”转化为“产销增加型”的一套有机结合的工具和技术，是继MRP,JIT之后的又一项组织生产的新方法。-4-约束：企业实现目标的过程中的制约因素TOC：识别约束，改进并消除约束识别和消除“约束”管理理念和管理原则-5-TOC认为，任何系统至少存在着一个约束，否则它就可能有无限的产出。因此要提高一个系统的产出，必须要打破系统的约束。任何系统可以想像成由一连串的环所构成，环与环相扣，这个系统的强度就取决于其最弱的一环，而不是其最强的一环。相同的道理，我们也可以将我们的企业或机构视为一条链条，每一个部门是这个链条其中的一环。如果我们想达成预期的目标，我们必须从最弱的一环，也就是从瓶颈(或约束)的一环下手，才可得到显著的改善。如果这个约束决定一个企业或组织达成目标的速率，我们必须从克服该约束着手，才可以更快速的步伐在短时间内显著地提高系统的产出。“约束”管理理念的理解-6-TOC认为，企业的约束是多方面的，有市场、物料、能力、工作流程、资金、管理体制、员工行为等，其中，市场、物料和能力是主要的约束。企业生产必然受到其生产过程中存在的最薄弱的环节——约束的制约。因此，若某约束决定了企业实现目标的速率，则必须从克服该约束着手，才能在短时间内以更流畅的生产节奏显著地提高企业的产销率。TOC的“约束”-7-TOC的组成结构图约束理论日常管理工具“约束”解决流程应用实证方案改进什么？改成什么样子？怎样使改进得以实现有效沟通双赢方案团队协作权力分配。。。。。。生产分销营销销售项目管理。。。。。。-8-约束理论根植于OPT原指最优生产时刻表：OptimizedProductionTimetables后指最优生产技术：OptimizedProductionTechnologyOPT是Goldratt博士和其他三个以色列籍合作者创立的，他们在1979年下半年把它带到美国，成立了CreativeOutput公司。接下去的七年中，OPT有关软件得到发展，同时OPT管理理念和规则（如“鼓－缓冲器－绳子”的计划、控制系统）成熟起来。1986年Goldratt博士和他人共同创立Goldratt研究机构，演进和发展出现今TOC。第一本有关TOC的著作于1984年出版，书名为“目标”(TheGoal)。TOC的形成历史和发展现状-9-车间层最优生产排程（Scheduling）最优生产时刻表Flow-shop的scheduling问题11223344M1M2M31234每个生产订单通过系统中每台设备的顺序是唯一的。系统中涉及3台或3台以上的最优化排层是困难问题。-10-最优生产时刻表Job-shop的scheduling问题CBDDAAM1M2M3CBAB生产订单A:M1M2M3生产订单B:M3M1M2生产订单C:M1M3生产订单D:M2M1-11-EliyahuM.Goldratt,以色列物理学家、企管顾问以小说形式著《目标》，以逻辑的推演和系统的方法解决复杂的管理问题。英国的经济学人：最成功的一本企管小说。出版商：物理学家写企管书没人会读？科学的方法应用到制造业？企业主：这是我一直寻找的书创立了Goldratt研究机构，办事处遍布世界许多国家。专门从事企业咨询、教育培训、著书等工作独树一帜：为了改进生产流程，必须找出流程中的瓶颈环节，然后突破这些环节，其结果是增加该环节的产出率，或者是利用其他系统来绕过这个麻烦的环节。Goldratt其人及Goldratt研究机构-12-OPT制造业瓶颈的解决方案面向产销率的理论与方法TOC管理理念与思维工具产销率为主的指标体系TOC的思维流程（TP）TOC的简要形成过程-13-基于产销率的经营战略生产采购销售设计市场财务……营销战略决策人事管理质量管理物流库存单靠一个部门是难以增加产销率的，需要其他部门合作基于产销率的经营战略-14-瓶颈—是指实际生产能力小于生产负荷（或对其的需求量）的一切资源，它是系统内部制约产销率的约束因素，是制造过程中流量最小的地方,瓶颈可能是一台机床，劳动力和专用设备。（能力：生产中可用的时间）非瓶颈—是指实际生产能力大于生产负荷的一切资源。因此，非瓶颈资源不应该连续不断地工作，因为它的生产能力超过需求量。非瓶颈包含空闲时间次瓶颈资源—是指利用率已接近实际生产能力，并且如果作业计划制定得不太好就可能成为瓶颈的资源OPT的主要概念－瓶颈和非瓶颈-15-瓶颈和非瓶颈(例子)某产品P的生产流程-16-29瓶颈和非瓶颈(例子)-17-瓶颈和非瓶颈理解生产能力小于外部对其的需求量（不一定指市场需求，也可以是为了保证生产，其他资源对其的需求量）的资源。生产能力小于市场的需求的资源，按OPT的定义不一定为瓶颈。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，这就给管理者的惰性敲了警钟。瓶颈可能是一台机器，也可能是缺乏高技能的工人，或者是缺乏专业化工具，或外部的市场需求，或者工作安排不妥，也可能是次瓶颈资源成为瓶颈资源。-18-企业的生产过程可以看作是从原材料到成品的活动链，虽然用MRP可以安排活动链的程序。但MRP计划系统事实上并没有真正地考虑系统各种资源的能力约束，或者是只是粗略地来考虑。因此，它的计划需要在实际生产中加以调整，同时计划好的活动程序常会被大量存在的随机事件的干扰所打乱，如机器故障，次品等，生产活动往往不能真正按照计划进行。MRP计划系统没有提供一种识别能力约束，找出系统应该改进的地方。要识别干扰，找出问题在何处，手段之一是从“物流”着手。因此按物流可把企业分为三类：V型企业，A型企业，T型企业按物流对企业的分类-19-流程工业如：钢铁行业、化学工业、药品工业、纺织工业V型企业由一种原材料加工为多种最终产品-20-特征•与原材料种类相比，最终产品的种类多•产品的加工顺序和工艺基本相同•设备一般是资金密集型的而且高度专业化•加工路线数量有限•通常每个零件每次只占用一种资源•倾向于少量的时间里进行大量生产•设备总的利用水平唯一受限于库存大小存在的问题•成品库存过于庞大•顾客服务或交货状况很差•生产管理人员抱怨顾客需求经常变化•销售经理抱怨制造部门反应太慢•部门之间经常发生冲突V型企业的特点-21-库存水平•大量的库存存在于瓶颈的前面。这些库存通常是由于错误的安排和过量生产所造成•在瓶颈的前面有少量的排队，因为前面工序有过量的生产能力•管理部门往往把不需要的库存归咎于需求的变化•企业不能迅速响应市场需求•不需要的成品库会不断积累•如果系统中没有瓶颈，存在大量的不需要的成品库存V型企业的特点-22-因为企业使资本密集型的，而且生产准备时间很长，所以批量很大。为了获得高水平的利用率，原材料过早地向生产部分发放。管理人员用劳动利用率和设备利用率作为绩效衡量指标。不同的加工任务合在一块儿，或成组生产以获得较大的生产批量。(试图通过加大批量来获得一定的规模生产效应，但另一方面的问题有产生了－上游环节不是按照下游的需求进行生产，产生库存。)计划的不合理性（特别是中期计划）。瓶颈要匆匆忙忙完成大量工作。V型企业的特点原因-23-解决办法减小生产批量•缩短生产提前期。要做到这一点，需要提高预测精度和对需求变化的响应能力•加强产品混合投产计划的合理性•解决好各环节物料供给在不同种类产品之间的匹配。•从以下两个方面提高顾客服务水平—可靠的交货承诺—缩短生产提前期•采取以下措施降低生产成本—销售更多的产品—精减库存—不断提高产品质量V型企业的特点-24-如：飞机制造业造船业汽车工业重工业由多种原材料加工成一种产品A型企业-25-特征•装配特点非常突出•大量采用通用机器，而不用专用设备•装配时间长•资源共享突出•零件库存大量存在，但有些零件严重短缺•加工时间通常短于生产周期•瓶颈出现的位置不固定•抱怨需求发生变化，导致工厂混乱和供应不良•运作费用令人头痛A型企业的特点-26-传统的改善办法•严格控制加班时间•加工自动化•加强劳动需要量的管理•生产系统集成化实际原因•瓶颈出现的位置发生变化•利用率低•经常加班•装配所需的各种零件不能同时具备，装配作业经常缺乏装配产品所需的零件•经常仓促地加工短缺的零件A型企业的特点-27-解决办法•物料供应瓶颈（不同物料，量和时间的匹配），包括外包；•模块化和结构化产品，推迟策略，以消除市场需求变化所造成的生产瓶颈。•与分销商的合作，加强信息的透明和共享，实行订单生产。•以装配环节的节拍，拉动物料的供应（内部、外部），同步化生产。•均衡化生产，均衡各种物料的需求速度，减少上游企业和供应商的压力（瓶颈）。•用鼓—缓冲器—绳子作为控制手段A型企业的特点-28-消费品生产行业如：家用电器业、阀门生产、汽车备件由多种原材料制造为多种产品T型企业-29-特征•存在两个明显的阶段•制造•装配•交货状况差：有很早和很晚两种情况（40％过早，20％按时，40％过晚）•制造过程的加班与赶工现象随时发生而且频繁•通用零件占支配地位•哪些零件用来完成哪个订单安排得很晚•批量制造•在制造与装配之间存在大量的库存•一般根据预测和订单进行中小批量的生产，面向库存生产。管理比较复杂、再制品库存大，效率低，物流在企业中不通畅。T型企业的特点-30-问题产生的原因•企图通过增加成品和半成品库存的数量和种类来改善交货状况•提高效率和节省运费的驱使，•库存大•破坏了根据交货要求和订单进行装配的目标•破坏了根据需求预测进行采购和制造的目标•对部装和总装零部件进行错误地分配核心问题•交货状况差，管理部门好象对其束手无策T型企业的特点-31-解决办法•预测的准确性，中长期计划的重要性，均衡企业在中长期的能力需求。•车间层作业计划和安排的重要性，消除由于排程不当、批量不当、订单下发的时间不当引起的资源瓶颈；•成组技术与成组单元的应用，简化物料流，简化生产安排，缩短不同产品生产之间的更换费用和时间等待。•在制造过程中运用鼓—缓冲器—绳子来控制物流T型企业的特点-32-V型企业资本密集机械化程度高专用性强缺乏柔性专业化程度高A型企业资本密集程度低通用性强机器有柔性加工过程多样T型企业有制造和装配两个阶段制造阶段：加工路线短、机器多为通用型装配阶段：装配是主要活动、装配提前期短管理问题：V型企业成本是关注的焦点A型企业需要加强控制与协调T型企业交货状况差，管理部门对此无能为力三类企业的特征及其问题总结-33-“V”型企业“A”型企业“T”型企业原材料种类单一或较少多较多产成品种类多单一或较少较多产品加工过程基本相同不相同不相同零部件一般不是装配型企业一些零部件对特殊的成品是唯一的许多成品的零部件是相同的设备高度专业化通用型介于专业化与通用型之间工艺流程比较清楚、简单存在物料清单、较复杂、在制品库存较高生产提前期较短较长企业的瓶颈识别相对容易相对困难生产控制、协调相对容易相对困难典型行业炼油厂、钢铁厂造船厂、汽车厂制锁厂、汽车备件三类企业的不同特点比较-34-瓶颈非瓶颈