限制驱导式现场排程与管理系统(doc17)(1)

限制驱导式现场排程与管理系统在目前市场竞争愈趋多种少量、客户订单多变、而订单出货时间(从投料到出货)与交期准时要求等愈趋严苛的压力下，工厂无不卯尽全力的追求最短的出货时间、最准的交期、以及最低的在制品存货等，以赢得订单，但在这同时却又要兼顾获利能力。因此，努力改善或寻找可行的工厂管理技术或方法，是每一工厂刻不容缓的工作重点。而在工厂管理的所有部门或功能中，最直接被冲击到的就是现场排程与管理工作，而现场排程与管理的好坏亦是反应工厂应变能力或竞争力的关键。换言之，当市场竞争愈趋激烈时，现场排程与管理工作不但会愈趋复杂，而且愈是工厂成败的重心，如何有效的因应与赢得市场的需求，是工厂管理者责无旁贷且必须全力以赴的使命。限制驱导式现场排程与管理系统(Drum-Buffer-Rope，DBR)是由高瑞博士(Dr.EliyahuM.Goldratt)于1986年所提出的现场排程与管理技术，这是一套建立在限制管理(TheoryOfConstraints，TOC)的管理哲学上的生产管理方法。这套方法提供了提纲挈领的现场排程与管理思维理念，不但可应对上述之需求而且可导引工厂体质之持续改善(ContinuousImprovement)，因此被学者专家视为是一套能满足现在与未来市场多种少量且多变之竞争环境的工厂管理体制。例如美国福特汽车电子部的周期时间从原有的10天降为16小时(2shifts)；又如BalSeal公司在导入这套管理方法不到30天，其周期时间从6周降为8天，交期达标率从80-85%提升至97%，而在制品存货则减少了50%以上等。这类厂商的现身报导近年来一再的出现，例如美国APICS每年所举办的限制管理研讨会等，其改善的主要共同特征都是周期时间显著的降低、交期不再延误、存货降至历史新低、获利明显的提升、而成效都是在短短的三至十二个月即可呈现。而最不可思议的是这套管理理念并不需要巨额的投资，亦不需要大动干戈的改变现有工厂的布置或流程，所要改变的只是管理工厂的思维而已，因此是一套值得一探究竟的制造管理方法！限制驱导式现场排程与管理系统是一套架构在限制理论基础上而用来解生产制造问题的管理系统，首先将这套系统的一些基本术语、观念与方法作一整理与说明。1.限制限制理论的基本原理是任何组织的绩效会受制于其限制，而所谓的限制是指任何会阻碍组织达到更高绩效的事情。由于任何真实系统之绩效(和目标有关)受制(limitted)于其限制(Constraints)。换言之，工厂亦存在有限制(最弱的环)而导致产出绩效无法发挥，否则工厂的产出将会是无限大。因此所谓限制的定义为任何阻碍工厂达到更高绩效的事情。阻碍工厂的限制分为政策限制及实体限制两类。政策限制是属于看不见的障碍，例如绩效指针、组织文化、制度或管理者思维等；而实体限制则是看得到的瓶颈，可分为市场、产能或原料之不足等三种，如图4-1所示。就限制驱导式排程之技术而言，是架构在实体限制而发展出来的，至于政策限制则是这套技术导入工厂的障碍或管理层面的冲突问题。所谓限制驱导式现场排程与管理系统，是要以限制的需求来驱动与管理整个系统运作的节奏。换言之，是一切决策(例如资源分配等)要以系统限制的需求为优先考虑，而系统其余的非限制则要配合限制的决策。因此在应用限制驱导式现场排程与管理系统时，首先要建立的观念即为实体限制之观念。2.实体限制工厂的实体限制有材料、资源或市场等三种。如果工厂由于某一或某些材料的不足或无法取得，而影响了产出的绩效，则该材料称为材料受限资源。如果工厂产出的无法发挥，是由于某一或某些产品之市场不足而造成的，则该市场称为市场受限产品。如果工厂的产出是受限于某一或某些资源之产能，则该资源称为产能受限资源(CapacityConstrainedResources，CCR)。因此工厂的产能可分为产能受限资源与非产能受限资源(Non-CCR)两类，材料可分为材料受限资源与非材料受限资源，而不同产品的市场可分为市场受限产品与非市场受限产品等。这些现象可能同时出现，也可能是这些种类的不同组合，必须依工厂的环境来分析。就限制驱导式的现场管理理念而言，管理重心要放在限制的资源(即产能受限资源、材料受限资源、或市场受限产品等)上。当工厂的限制是材料或市场时，表示现场之产能有过剩或没有订单抢产能的现象，所以没有排程问题或较为直接而无排程的困难性，所以限制驱导式现场排程与管理系统主要是以产能受限资源为主。3.受限产能现场的资源会发生限制的现象，可能是因产能不够的瓶颈造成的，或是原本产能足够的资源，但由于管理不当而浪费了一些产能才导致产能不足而造成的，例如待料时间过长或不当之换线等。因此产能受限资源可能是负荷大于产能的瓶颈资源(Bottleneck)，但也可能是非瓶颈资源(Non-bottleneck)。因此，一个工厂的产能受限资源可能会不只一个。虽然工厂可能会有一个以上的产能受限资源，但产能不足的程度是所有资源相对比较出来的相对值，而限制驱导式排程法是以负荷最重的产能受限资源为限制，因此在所有的产能受限资源中，本书另外定义负荷最严重的产能受限资源为受限产能。例如负荷为120%的产能受限资源相对于负荷为110%的产能受限资源，就是整厂的受限产能，但是如果还有一个产能受限资源的负荷为140%时，则负荷120%的资源就不能称为受限产能。因此工厂的资源可分为受限产能与非受限产能两类，就限制驱导式的现场管理理念而言，管理重心要放在受限产能上。其次，在产能受限资源中相对于负荷最严重的受限产能，其中次严重的产能受限资源，称之为次受限产能。例如图4-2所示为一工厂布置之示意图，其中一个方块代表一个加工区，可能是功能相同的机台，也可能是不同功能机台所组成之加工单元，假设其中一个工作站为受限产能，而另有一工作站为次受限产能。4.限制驱导节奏(DRUM)其次在决定了系统的限制后，由于系统最佳的绩效是决定于系统之限制，因此限制能否充份发挥是决定系统真实表现的关键。由于在排程上前后制程有相依性，先排者有较大的撰择机会，所以在整个系统的排程决策上，唯有让限制有优先的决策权才能使其有充份发挥的机会，换言之，在排程上必须先决定限制最佳利用的生产节奏。由于这个节奏是以求依限制的需求而设计，而且要据以驱导整个系统之运作，因此称之为限制驱导节奏。因此在设计排程时，必须先以受限产能最佳利用的角度，来安排各制令在受限产能的最佳加工次序的限制驱导节奏。例如图4-3Z订单等。...C订单B订单之限制驱导式排程法示意图中间之限制驱导节奏部份，经由最佳之安排后，其生产的节奏为A订单如何设计受限产能的生产节奏是限制驱导式排程法最主要的技术问题之一，至于如何设计受限产能站的生产节奏，则必须依工厂环境与需求的不同而修正。例如没有特定交期的计划型生产型态的限制驱导节奏设计，可以只就工厂最有利的角度来设计；至于有特定交期的接单式生产型态(Make-To-Order，MTO)，在设计受限产能的生产节奏则增加了订单交期的条件，因此较为复杂，例如图4所示为受限产能站的机台只有一台，现场的制程没有回流(loop)的环境下，其限制驱导节奏的算法。如果制程有回流，则其生产节奏的设计将复杂许多。其次为了确保限制驱导奏的可行性，当工厂有次受限产能时，则会设次限制驱导节奏要配合限制驱导节奏旳进行。相对于限制驱导节奏，次限制驱导节奏设计的难度则较为麻烦。5.缓冲(Buffer)其次为了确保限制驱导节奏的可行，必须要给予一些保护与系统的配合等措施。先就保护措施来讨论(系统的配合措施则在下一小节再讨论)，保护的目的有二：其一是要确保订单能及时到达瓶颈资源进而确保出货的时间不会延误；其二是要确保受限产能不会断料或没工作。因为若订单不能及时到达受限产能站，则会搅乱整个限制导节奏的次序(即破坏了组织达成最佳绩效之机会)，而且该订单延误的机会会大增；其次受限产能若工作中断，则其一分钟的闲置即表示组织少了一分钟赚钱的机会。因此保护限制驱导节奏是非常重要的，限制驱导式排程法是以时间缓冲(buffer)的观念来达到保护的目的。(加工/设定时间，制程不稳定宽裕，负荷高峰宽裕）。这里必须提醒的一点是，时间缓冲是以产出观的需求来保护系统而不计较各站的保护；换言之，缓冲所要保护的是订单在一个区段(数个工作站)内有效的进行，而不是要保护订单于各站之绩效。例如图4-3从投料到出货，和产出绩效有关的控制点，只有受限产能和出货站两个点的绩效。所以从投料到受限产能之前必须给予一受限产能缓冲(CCR时间缓冲有点类似加了安全前置时间的前置时间，其内容包含加工与设置时间、系统的不稳定宽放及可能发生负荷高峰的宽放等；换言之，时间缓冲的内容可表达成下列之函式：Buffer)，以保护限制驱导节奏的进行；而从离开受限产能后到出货站之间，亦必须给予一出货缓冲(ShippingBuffer)，以保护订单能在交期前及时完成.其次，要注意的是时间缓冲的观念也常和在制品的安全存量相混淆。传统存货理论的安全存量观念主要是以保护工作站不会闲置的目的而设计存量缓冲的大小，而未能考虑到订单能否准时完成的需求；至于时间缓冲则是以保护订单能及时到达保护点(例如受限产能或出货站等)为考虑。这两者之间的差异，读者必须要弄清楚，才能体会出时间缓冲的意义。例如如果所有的订单都能及时通过受限产能，是否即表示受限产能不会闲置；相反的，如果受限产能没有闲置(因为前面有WIP保护)，并不代表订单都能及时完成。所以时间缓冲必须以产出炼的方式来了解，如图4-4所示为图4-3第M个订单之产出炼，其中有阴影的部份是该产品在受限产能的加工作业M，而整个产出炼被M加工作业分为四部份：M加工作业本身、M之前加工作业、M之后加工作业、及要和M完成工件装配之工件的前加工作业等。为了有效的保护系统与订单的运作，限制驱导式排程法共提出了受限产能缓冲、装配缓冲及出货缓冲等三种缓冲的保护观念，如图4-4所示。受限产能缓冲所涵盖的范围是从投料到M之前加工作业之间所需的时间，其目的是要保护限制驱导节奏的如期进行或制令投料后能及时到达受限产能站的时间；至于装配缓冲所涵盖的范围为要和M完成工件装配之工件的前加工作业之间所需的时间，其目的是要保护受限产能所完成的工件能及时的被装配，而不要发生闲置在装配站前的不合理状况；最后出货缓冲所涵盖的范围为M之后加工作业之间所需的时间，其目的则是要保护订单能在交期前及时完成。6.投料节奏(Rope)为了确保限制的生产节奏的可行，除了缓冲时间的保护措施外，系统还必须要有一些配合的措施。首先最重要的就是投料时机必须配合限制生产节奏的需要，因此必须由限制驱导节奏来推导出投料节奏(Rope)，其方法是由该订单于限制驱导节奏上的计划开始时间减去受限产能缓冲时间，即可得到受限产能前加工作业的投料时间，如图4-3或图4-4。同理，若将该订单于限制驱导节奏上的计划开始时间减去装配缓冲时间，即可得到要和完成受限产能加工工件之装配件的投料时间，如图4-4。由于投料节奏是由限制驱导节奏推导而得，现场在备料或投料时一定得依照投料时程的节奏，决不可因非限制资源缺料而投料，否则会破坏了限制的生产节奏。如此，投料节奏即可和限制驱导节奏达到同步(in-line)的效果，而确保限制驱导节奏的有效进行。所谓限制驱导式现场排程与管理系统之排程计划即是指限制驱导节奏与投料节奏。7.现场派工理念由于限制驱导式现场排程方法的排程计划，只包含了受限产能之限制驱导节奏及投料节奏，至于非受限产能则没有任何的生产排程。这样的排程法，所引申的现场派工/管理理念为：受限产能与投料站要采集中式派工/管理，而非受限产能则必须采分布式派工/管理。所谓集中式派工/管理指的是该站的一切生产活动必须完全依照计划指示或上层管理者的需求来进行；而分布式派工/管理则刚好相反，该站的一切生产活动是由该站领班或技术员依现场的状况与需求而自行决定。由于限制驱导节奏决定了整厂的最大产出与生产节奏，而限制驱导节奏的设计是订单与受限产能分配之程序与结果，因此限制驱导节奏的设计必须由具备整厂宏观之相关管理者负责，这些人至少应包含制造部、业务部