《企業(yè)生產(chǎn)與物流管理》第9章TOC理論及其物流管理

1第9章TOC理論及其物流管理9.1TOC的基本思想9.2基于TOC的生產(chǎn)企業(yè)分類9.3TOC的9條原則9.4DBR系統(tǒng)的構(gòu)成及其應(yīng)用9.5TOC生產(chǎn)物流管理方式1《企業(yè)生產(chǎn)與物流管理》馬士華林勇編著2約束理論（theoryofconstraints，TOC）是以色列科學(xué)家EliyahuGoldratt率先提出的一種系統(tǒng)化的企業(yè)運作管理新思想。TOC理論認為，現(xiàn)實世界中企業(yè)的生產(chǎn)系統(tǒng)是一個相互依賴的資源鏈，在所有輸入到生產(chǎn)系統(tǒng)的資源中，只有很小一部分資源控制著整個生產(chǎn)系統(tǒng)的有效產(chǎn)出，具有這樣特點的資源就是瓶頸資源。認識到瓶頸資源的影響對于有效抓住管理的核心要素很有意義。TOC理論提出不久就廣為流傳，成為ERP和JIT之外的一種新的運作管理模式。2《企業(yè)生產(chǎn)與物流管理》馬士華林勇編著39.1

TOC的基本思想9.1.1約束理論的產(chǎn)生9.1.2OPT的幾個主要概念9.1.3TOC的基本思想9.1.4OPT的目標3《企業(yè)生產(chǎn)與物流管理》馬士華林勇編著4約束理論的產(chǎn)生20世紀70年代，以色列物理學(xué)家Goldratt博士和其他3個以色列籍合作者研究出了一種用于企業(yè)運作管理的新方法——最優(yōu)生產(chǎn)技術(shù)（optimizedproductiontechnology，OPT）約束理論是在OPT基礎(chǔ)之上發(fā)展起來的。Goldratt等人在1979年下半年把OPT帶到美國，成立了CreativeOutput公司。1986年后半年，Goldratt博士和RobertE.Fox共同創(chuàng)立Goldratt研究機構(gòu)，專門從事在全球推廣TOC理論和工作。4《企業(yè)生產(chǎn)與物流管理》馬士華林勇編著5OPT的幾個主要概念瓶頸(bottlenecks)按OPT的定義，所謂瓶頸(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)能力與其生產(chǎn)負荷(或?qū)ζ涞男枨罅?來考察。這里說的需求量不一定是市場的需要量，而是指企業(yè)為了完成其產(chǎn)品計劃而對該資源的需求量。5《企業(yè)生產(chǎn)與物流管理》馬士華林勇編著6OPT的幾個主要概念(續(xù))任何企業(yè)只應(yīng)該存在著少數(shù)的瓶頸資源。按OPT的觀點，瓶頸資源的數(shù)目一般小于5個。瓶頸與非瓶頸的之間存在著4種基本的關(guān)系：從瓶頸到非瓶頸資源(圖(a))非瓶頸到瓶頸資源(圖(b))瓶頸資源和非瓶頸資源到同一裝配中心(圖(c))瓶頸資源和非瓶頸資源相互獨立(圖(d))6《企業(yè)生產(chǎn)與物流管理》馬士華林勇編著7瓶頸資源與非瓶頸資源的關(guān)系瓶頸非瓶頸市場裝配中心非瓶頸瓶頸瓶頸非瓶頸非瓶頸瓶頸(d)(c)(b)(a)7《企業(yè)生產(chǎn)與物流管理》馬士華林勇編著8關(guān)鍵資源網(wǎng)絡(luò)和非關(guān)鍵資源網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵資源網(wǎng)絡(luò)是由瓶頸工序開始一直到最終裝配工序的路線及其相關(guān)邊緣節(jié)點組成的網(wǎng)絡(luò)。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8《企業(yè)生產(chǎn)與物流管理》馬士華林勇編著9TOC的基本思想一個鏈條的強度是由它最薄弱的環(huán)節(jié)，即“瓶頸”來決定的。一般來說，瓶頸有3種類型：資源（resources）市場（markets）法規(guī)制度（policies）9《企業(yè)生產(chǎn)與物流管理》馬士華林勇編著10OPT的目標要衡量一個企業(yè)是否能賺錢，通常采用3個指標:凈利潤(netprofit，NP)。即一個企業(yè)賺多少錢的絕對量。投資收益率(returnoninvestment，ROI)。表示一定時期的收益與投資的比?，F(xiàn)金流量(cashflow，CF)。表示短期內(nèi)收入和支出的錢。10《企業(yè)生產(chǎn)與物流管理》馬士華林勇編著11OPT的目標(續(xù))按照OPT的觀點，在生產(chǎn)系統(tǒng)中，作業(yè)指標也有3個：產(chǎn)銷率(throughput，T)庫存(inventory，I)運行費(operatingexpenses，OE)按照OPT的觀點，用這3個指標就能衡量一個生產(chǎn)系統(tǒng)。如果從貨幣角度考慮，T是要進入系統(tǒng)的錢，I是存放在系統(tǒng)中的錢，而OE是將I變成T而付出的錢。11《企業(yè)生產(chǎn)與物流管理》馬士華林勇編著123個作業(yè)指標與NP、ROI、CF的關(guān)系當T增加、I和OE不變時，顯然NP、ROI和CF都將增加；當OE減少、T和I不變時，也會導(dǎo)致NP、ROI和CF增加。然而當I減少、T和OE不變時，情況就不那么簡單了。I降低會使庫存投資減少，當T不變時ROI將提高。同時，I降低可以加快資金周轉(zhuǎn)，使CF增加。但是I降低、T和OE不變時，NP卻不會改變，因而能否使企業(yè)賺錢還不清楚。通常I降低可以導(dǎo)致OE減少。而OE減少將導(dǎo)致NP、ROI和CF增加，從而使企業(yè)賺錢。但是，通過降低I來減少OE的作用是隨著I降低的程度而減弱的。當I較高時，減少I可以明顯減少維持庫存費，從而減少OE?！镀髽I(yè)生產(chǎn)與物流管理》馬士華林勇編著13作業(yè)指標與財務(wù)指標的關(guān)系現(xiàn)金流量(CF)制造周期運行費(OE)庫存(I)投資收益率(ROI)產(chǎn)銷率(T)凈利潤(NP)現(xiàn)在和將來都能賺錢作業(yè)指標：財務(wù)指標：企業(yè)目標：《企業(yè)生產(chǎn)與物流管理》馬士華林勇編著149.2

基于TOC的生產(chǎn)企業(yè)分類9.2.1V形企業(yè)9.2.2A形企業(yè)9.2.3T形企業(yè)14《企業(yè)生產(chǎn)與物流管理》馬士華林勇編著15V形企業(yè)如果一個企業(yè)的產(chǎn)品生產(chǎn)特點是從一種原材料轉(zhuǎn)換成多種多樣的產(chǎn)品，這種類型的企業(yè)就被稱為V形企業(yè)。V形企業(yè)的特點：原材料種類極少，而最終產(chǎn)品的種類卻很多；最終產(chǎn)品的加工過程基本相同；這類企業(yè)一般是技術(shù)資金密集型企業(yè)，需要大量的初始投資，對生產(chǎn)設(shè)備和技術(shù)要求很高；生產(chǎn)的專業(yè)化程度很高。15《企業(yè)生產(chǎn)與物流管理》馬士華林勇編著16V形企業(yè)示意圖原材料工藝路線加工工序產(chǎn)品16《企業(yè)生產(chǎn)與物流管理》馬士華林勇編著17如果一個企業(yè)的產(chǎn)品生產(chǎn)特點是由多種原材料制造成零部件，再將這些零部件裝配成最終產(chǎn)品，那么這個企業(yè)就是所謂的A形企業(yè)。A形企業(yè)的特點：原材料種類很多，而最終產(chǎn)品的種類卻很少，有時就是一種；有的零件是最終產(chǎn)品的專用件，沒有通用性；由于所需的零部件種類很多，不同零件有不同的加工路線；產(chǎn)品的生產(chǎn)過程管理比較復(fù)雜。17《企業(yè)生產(chǎn)與物流管理》馬士華林勇編著A形企業(yè)18A形企業(yè)示意圖產(chǎn)品總裝配部件裝配工藝路線原材料18《企業(yè)生產(chǎn)與物流管理》馬士華林勇編著19在A形企業(yè)的基礎(chǔ)上，將產(chǎn)品種類多樣化，而其他方面保留著A形企業(yè)的特點，就成了T形企業(yè)。T形企業(yè)的特點：原材料種類較多，制成的各種零部件裝配出來的最終產(chǎn)品的種類也較多；很多零件是通用的、共用的；不同零件有不同的加工路線；產(chǎn)品的生產(chǎn)過程管理比較復(fù)雜。19《企業(yè)生產(chǎn)與物流管理》馬士華林勇編著T形企業(yè)20T形企業(yè)示意圖總裝配部件裝配工藝路線原材料產(chǎn)品20《企業(yè)生產(chǎn)與物流管理》馬士華林勇編著219.3TOC的9條原則平衡物流，而不是平衡能力。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，系統(tǒng)約束就是瓶頸。資源的利用(utilization)和活力(activation)不是同義詞?！袄谩笔侵纲Y源應(yīng)該利用的程度；“活力”是指資源能夠利用的程度。瓶頸上一小時的損失則是整個系統(tǒng)一個小時的損失。21《企業(yè)生產(chǎn)與物流管理》馬士華林勇編著22TOC的9條原則（續(xù)）非瓶頸獲得的一小時的節(jié)約是毫無意義的。瓶頸控制了庫存和產(chǎn)銷率。轉(zhuǎn)運批量可以不等于(在許多時侯應(yīng)該不等于)加工批量。加工批量應(yīng)是可變的，而不是固定的。22《企業(yè)生產(chǎn)與物流管理》馬士華林勇編著239.4DBR系統(tǒng)的構(gòu)成及其作用9.4.1DBR系統(tǒng)的構(gòu)成及控制原理9.4.2DBR系統(tǒng)的實施模式9.4.3OPT軟件系統(tǒng)概述23《企業(yè)生產(chǎn)與物流管理》馬士華林勇編著24DBR系統(tǒng)的構(gòu)成及控制原理OPT的計劃與控制是通過DBR系統(tǒng)實現(xiàn)的。DBR系統(tǒng)即鼓點(drum)、緩沖器(buffer)和繩索(rope)系統(tǒng)。ABFECD鼓D(瓶頸工序)繩子R緩沖器BDBR控制系統(tǒng)示意圖24《企業(yè)生產(chǎn)與物流管理》馬士華林勇編著25DBR系統(tǒng)的構(gòu)成及控制原理(續(xù))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)的瓶頸所在。瓶頸控制著企業(yè)同步生產(chǎn)的節(jié)奏，就像用擊鼓的快慢控制節(jié)奏一樣，即“鼓點”。從計劃和控制的角度來看，“鼓點”反映了系統(tǒng)對瓶頸資源的利用。對瓶頸資源應(yīng)編制詳細的生產(chǎn)作業(yè)計劃，以保證對瓶頸資源的充分、合理利用。25《企業(yè)生產(chǎn)與物流管理》馬士華林勇編著26DBR系統(tǒng)的構(gòu)成及控制原理(續(xù))緩沖器“緩沖器”分為時間緩沖和庫存緩沖?！皫齑婢彌_”就是保險在制品，其位置、數(shù)量的確定原則同“時間緩沖”?！皶r間緩沖”則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長度作為計量單位。26《企業(yè)生產(chǎn)與物流管理》馬士華林勇編著27DBR系統(tǒng)的構(gòu)成及控制原理(續(xù))在設(shè)置“時間緩沖”時，要考慮的問題：要保證瓶頸資源上產(chǎn)出率相對較快的工件在加工過程中不致因為在制品少而停工。應(yīng)考慮加工過程中出現(xiàn)的波動。根據(jù)TOC的原理，瓶頸資源上的加工批量是最大的，而瓶頸資源的上游工序則是小批量多批次的。要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。27《企業(yè)生產(chǎn)與物流管理》馬士華林勇編著28DBR系統(tǒng)的構(gòu)成及控制原理(續(xù))繩子“繩子”的作用就是把“瓶頸”與上游的非瓶頸工序串聯(lián)起來，有效地使物料依照產(chǎn)品出產(chǎn)計劃快速地通過非瓶頸工序，以保證瓶頸資源的需要?！袄K子”起的是傳遞控制信息的作用，以使生產(chǎn)系統(tǒng)的非瓶頸工序按照“鼓點”的節(jié)奏進行生產(chǎn)。在DBR的實施中，“繩子”是由一個涉及原材料投料到各車間的詳細的作業(yè)計劃來實現(xiàn)的。28《企業(yè)生產(chǎn)與物流管理》馬士華林勇編著29DBR系統(tǒng)的實施模式29《企業(yè)生產(chǎn)與物流管理》馬士華林勇編著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DBR系統(tǒng)用戶訂貨30DBR系統(tǒng)的實施模式（續(xù)）基于DBR的計劃與控制步驟：識別瓶頸；基于瓶頸的約束，建立產(chǎn)品出產(chǎn)計劃；進行“緩沖器”的管理與控制；控制進入非瓶頸的物料，平衡企業(yè)的物流；根據(jù)OPT的原理，瓶頸上的加工批量是最大的，而瓶頸的上游工序則是小批量多批次的；要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；“繩子”。30《企業(yè)生產(chǎn)與物流管理》馬士華林勇編著31OPT軟件系統(tǒng)概述31《企業(yè)生產(chǎn)與物流管理》馬士華林勇編著產(chǎn)品網(wǎng)絡(luò)資源描述BUILDNET工程網(wǎng)絡(luò)SERVE初步分析主網(wǎng)絡(luò)服務(wù)網(wǎng)絡(luò)BRIANSERVE關(guān)鍵資源排序非關(guān)鍵資源排序報告報告報告SPLITOPT軟件結(jié)構(gòu)示意圖329.5TOC生產(chǎn)物流管理方式9.5.1TOC理論在生產(chǎn)物流中的應(yīng)用9.5.2JIT與TOC相結(jié)合的庫存管理32《企業(yè)生產(chǎn)與物流管理》馬士華林勇編著33TOC理論在生產(chǎn)物流中的應(yīng)用TOC的應(yīng)用有5個主要步驟：第1步，找出系統(tǒng)中存在的瓶頸工序；第2步，最大限度地利用瓶頸資源，即提高瓶頸利用率；第3步，使企業(yè)的所有其他活動服從于第2步中提出的各種措施；第4步，打破瓶頸約束，即設(shè)法把第1步中找出的瓶頸轉(zhuǎn)移到別處，使它不再是企業(yè)的瓶頸；第5步，如果通過第4步打破了現(xiàn)有約束，則重返第1步，發(fā)現(xiàn)新的瓶頸，持續(xù)改善。33《企業(yè)生產(chǎn)與物流管理》馬士華林勇編著34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元/件；Q，100元/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。求解利潤最大的生產(chǎn)組合。資源每周工作時間（分鐘）加工負荷/周可用時間/周負荷率/周PQA15005002000240083B1500150030002400125C15002501750240073D1000250125024005234《企業(yè)生產(chǎn)與物流管理》馬士華林勇編著35產(chǎn)品P、Q工藝路線圖P100件/周90元/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元/件RM120元/件RM220元/件RM320元/件35《企業(yè)生產(chǎn)與物流管理》馬士華林勇編著36Step1辨別系統(tǒng)的約束。要辨別系統(tǒng)的瓶頸，需要計算機器的負荷。如上表，機器B是瓶頸。如果要滿足P、Q的每周需求量，B需要另外增加25%的能力。Step2決定如何拓開系統(tǒng)的瓶頸。TOC認為，系統(tǒng)的績效是由資源約束決定的，因此TOC主要是使資源約束對目標貢獻最大化。拓開B意味著，使在B上消耗的單位產(chǎn)品產(chǎn)出最大化。所以，在生產(chǎn)Q之前應(yīng)盡可能多地生產(chǎn)P（即100件）。100件P消耗B的1500分鐘，剩下900分鐘用于Q，只能生產(chǎn)30件Q。產(chǎn)品PQ銷售價格（元/件）90100材料成本（元）4540貢獻（元）4560時間（資源B，分鐘）1530貢獻(元/分鐘)3