《企业生产与物流管理》第9章TOC理论及其物流管理

1第9章TOC理论及其物流管理9.1TOC的基本思想9.2基于TOC的生产企业分类9.3TOC的9条原则9.4DBR系统的构成及其应用9.5TOC生产物流管理方式1《企业生产与物流管理》马士华林勇编著2约束理论（theoryofconstraints，TOC）是以色列科学家EliyahuGoldratt率先提出的一种系统化的企业运作管理新思想。TOC理论认为，现实世界中企业的生产系统是一个相互依赖的资源链，在所有输入到生产系统的资源中，只有很小一部分资源控制着整个生产系统的有效产出，具有这样特点的资源就是瓶颈资源。认识到瓶颈资源的影响对于有效抓住管理的核心要素很有意义。TOC理论提出不久就广为流传，成为ERP和JIT之外的一种新的运作管理模式。2《企业生产与物流管理》马士华林勇编著39.1

TOC的基本思想9.1.1约束理论的产生9.1.2OPT的几个主要概念9.1.3TOC的基本思想9.1.4OPT的目标3《企业生产与物流管理》马士华林勇编著4约束理论的产生20世纪70年代，以色列物理学家Goldratt博士和其他3个以色列籍合作者研究出了一种用于企业运作管理的新方法——最优生产技术（optimizedproductiontechnology，OPT）约束理论是在OPT基础之上发展起来的。Goldratt等人在1979年下半年把OPT带到美国，成立了CreativeOutput公司。1986年后半年，Goldratt博士和RobertE.Fox共同创立Goldratt研究机构，专门从事在全球推广TOC理论和工作。4《企业生产与物流管理》马士华林勇编著5OPT的几个主要概念瓶颈(bottlenecks)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。要判别是否瓶颈，应从资源的实际生产能力与其生产负荷(或对其的需求量)来考察。这里说的需求量不一定是市场的需要量，而是指企业为了完成其产品计划而对该资源的需求量。5《企业生产与物流管理》马士华林勇编著6OPT的几个主要概念(续)任何企业只应该存在着少数的瓶颈资源。按OPT的观点，瓶颈资源的数目一般小于5个。瓶颈与非瓶颈的之间存在着4种基本的关系：从瓶颈到非瓶颈资源(图(a))非瓶颈到瓶颈资源(图(b))瓶颈资源和非瓶颈资源到同一装配中心(图(c))瓶颈资源和非瓶颈资源相互独立(图(d))6《企业生产与物流管理》马士华林勇编著7瓶颈资源与非瓶颈资源的关系瓶颈非瓶颈市场装配中心非瓶颈瓶颈瓶颈非瓶颈非瓶颈瓶颈(d)(c)(b)(a)7《企业生产与物流管理》马士华林勇编著8关键资源网络和非关键资源网络关键资源网络是由瓶颈工序开始一直到最终装配工序的路线及其相关边缘节点组成的网络。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安全库存8《企业生产与物流管理》马士华林勇编著9TOC的基本思想一个链条的强度是由它最薄弱的环节，即“瓶颈”来决定的。一般来说，瓶颈有3种类型：资源（resources）市场（markets）法规制度（policies）9《企业生产与物流管理》马士华林勇编著10OPT的目标要衡量一个企业是否能赚钱，通常采用3个指标:净利润(netprofit，NP)。即一个企业赚多少钱的绝对量。投资收益率(returnoninvestment，ROI)。表示一定时期的收益与投资的比。现金流量(cashflow，CF)。表示短期内收入和支出的钱。10《企业生产与物流管理》马士华林勇编著11OPT的目标(续)按照OPT的观点，在生产系统中，作业指标也有3个：产销率(throughput，T)库存(inventory，I)运行费(operatingexpenses，OE)按照OPT的观点，用这3个指标就能衡量一个生产系统。如果从货币角度考虑，T是要进入系统的钱，I是存放在系统中的钱，而OE是将I变成T而付出的钱。11《企业生产与物流管理》马士华林勇编著123个作业指标与NP、ROI、CF的关系当T增加、I和OE不变时，显然NP、ROI和CF都将增加；当OE减少、T和I不变时，也会导致NP、ROI和CF增加。然而当I减少、T和OE不变时，情况就不那么简单了。I降低会使库存投资减少，当T不变时ROI将提高。同时，I降低可以加快资金周转，使CF增加。但是I降低、T和OE不变时，NP却不会改变，因而能否使企业赚钱还不清楚。通常I降低可以导致OE减少。而OE减少将导致NP、ROI和CF增加，从而使企业赚钱。但是，通过降低I来减少OE的作用是随着I降低的程度而减弱的。当I较高时，减少I可以明显减少维持库存费，从而减少OE。《企业生产与物流管理》马士华林勇编著13作业指标与财务指标的关系现金流量(CF)制造周期运行费(OE)库存(I)投资收益率(ROI)产销率(T)净利润(NP)现在和将来都能赚钱作业指标：财务指标：企业目标：《企业生产与物流管理》马士华林勇编著149.2

基于TOC的生产企业分类9.2.1V形企业9.2.2A形企业9.2.3T形企业14《企业生产与物流管理》马士华林勇编著15V形企业如果一个企业的产品生产特点是从一种原材料转换成多种多样的产品，这种类型的企业就被称为V形企业。V形企业的特点：原材料种类极少，而最终产品的种类却很多；最终产品的加工过程基本相同；这类企业一般是技术资金密集型企业，需要大量的初始投资，对生产设备和技术要求很高；生产的专业化程度很高。15《企业生产与物流管理》马士华林勇编著16V形企业示意图原材料工艺路线加工工序产品16《企业生产与物流管理》马士华林勇编著17如果一个企业的产品生产特点是由多种原材料制造成零部件，再将这些零部件装配成最终产品，那么这个企业就是所谓的A形企业。A形企业的特点：原材料种类很多，而最终产品的种类却很少，有时就是一种；有的零件是最终产品的专用件，没有通用性；由于所需的零部件种类很多，不同零件有不同的加工路线；产品的生产过程管理比较复杂。17《企业生产与物流管理》马士华林勇编著A形企业18A形企业示意图产品总装配部件装配工艺路线原材料18《企业生产与物流管理》马士华林勇编著19在A形企业的基础上，将产品种类多样化，而其他方面保留着A形企业的特点，就成了T形企业。T形企业的特点：原材料种类较多，制成的各种零部件装配出来的最终产品的种类也较多；很多零件是通用的、共用的；不同零件有不同的加工路线；产品的生产过程管理比较复杂。19《企业生产与物流管理》马士华林勇编著T形企业20T形企业示意图总装配部件装配工艺路线原材料产品20《企业生产与物流管理》马士华林勇编著219.3TOC的9条原则平衡物流，而不是平衡能力。非瓶颈资源的利用程度不是由它们自己的潜力决定的，而是由系统的约束决定的，系统约束就是瓶颈。资源的利用(utilization)和活力(activation)不是同义词。“利用”是指资源应该利用的程度；“活力”是指资源能够利用的程度。瓶颈上一小时的损失则是整个系统一个小时的损失。21《企业生产与物流管理》马士华林勇编著22TOC的9条原则（续）非瓶颈获得的一小时的节约是毫无意义的。瓶颈控制了库存和产销率。转运批量可以不等于(在许多时侯应该不等于)加工批量。加工批量应是可变的，而不是固定的。22《企业生产与物流管理》马士华林勇编著239.4DBR系统的构成及其作用9.4.1DBR系统的构成及控制原理9.4.2DBR系统的实施模式9.4.3OPT软件系统概述23《企业生产与物流管理》马士华林勇编著24DBR系统的构成及控制原理OPT的计划与控制是通过DBR系统实现的。DBR系统即鼓点(drum)、缓冲器(buffer)和绳索(rope)系统。ABFECD鼓D(瓶颈工序)绳子R缓冲器BDBR控制系统示意图24《企业生产与物流管理》马士华林勇编著25DBR系统的构成及控制原理(续)鼓点“鼓点”是一个企业应用OPT的开端，即识别一个企业的瓶颈所在。瓶颈控制着企业同步生产的节奏，就像用击鼓的快慢控制节奏一样，即“鼓点”。从计划和控制的角度来看，“鼓点”反映了系统对瓶颈资源的利用。对瓶颈资源应编制详细的生产作业计划，以保证对瓶颈资源的充分、合理利用。25《企业生产与物流管理》马士华林勇编著26DBR系统的构成及控制原理(续)缓冲器“缓冲器”分为时间缓冲和库存缓冲。“库存缓冲”就是保险在制品，其位置、数量的确定原则同“时间缓冲”。“时间缓冲”则是将所需的物料比计划提前一段时间提交，以防随机波动，以瓶颈资源上的加工时间长度作为计量单位。26《企业生产与物流管理》马士华林勇编著27DBR系统的构成及控制原理(续)在设置“时间缓冲”时，要考虑的问题：要保证瓶颈资源上产出率相对较快的工件在加工过程中不致因为在制品少而停工。应考虑加工过程中出现的波动。根据TOC的原理，瓶颈资源上的加工批量是最大的，而瓶颈资源的上游工序则是小批量多批次的。要考虑在制品库存费用、成品库存费用、加工费用和各种人工费用。27《企业生产与物流管理》马士华林勇编著28DBR系统的构成及控制原理(续)绳子“绳子”的作用就是把“瓶颈”与上游的非瓶颈工序串联起来，有效地使物料依照产品出产计划快速地通过非瓶颈工序，以保证瓶颈资源的需要。“绳子”起的是传递控制信息的作用，以使生产系统的非瓶颈工序按照“鼓点”的节奏进行生产。在DBR的实施中，“绳子”是由一个涉及原材料投料到各车间的详细的作业计划来实现的。28《企业生产与物流管理》马士华林勇编著29DBR系统的实施模式29《企业生产与物流管理》马士华林勇编著装配装配装配装配装配装配装配○：加工工序△：原材料●：关键工序━：时间缓冲--：绳索DBR系统用户订货30DBR系统的实施模式（续）基于DBR的计划与控制步骤：识别瓶颈；基于瓶颈的约束，建立产品出产计划；进行“缓冲器”的管理与控制；控制进入非瓶颈的物料，平衡企业的物流；根据OPT的原理，瓶颈上的加工批量是最大的，而瓶颈的上游工序则是小批量多批次的；要考虑在制品库存费用、成品库存费用、加工费用和各种人工费用；“绳子”。30《企业生产与物流管理》马士华林勇编著31OPT软件系统概述31《企业生产与物流管理》马士华林勇编著产品网络资源描述BUILDNET工程网络SERVE初步分析主网络服务网络BRIANSERVE关键资源排序非关键资源排序报告报告报告SPLITOPT软件结构示意图329.5TOC生产物流管理方式9.5.1TOC理论在生产物流中的应用9.5.2JIT与TOC相结合的库存管理32《企业生产与物流管理》马士华林勇编著33TOC理论在生产物流中的应用TOC的应用有5个主要步骤：第1步，找出系统中存在的瓶颈工序；第2步，最大限度地利用瓶颈资源，即提高瓶颈利用率；第3步，使企业的所有其他活动服从于第2步中提出的各种措施；第4步，打破瓶颈约束，即设法把第1步中找出的瓶颈转移到别处，使它不再是企业的瓶颈；第5步，如果通过第4步打破了现有约束，则重返第1步，发现新的瓶颈，持续改善。33《企业生产与物流管理》马士华林勇编著34考虑如图所示的生产过程。两个产品P和Q，每周的需求量为100件P，50件Q。售价分别为：P，90元/件；Q，100元/件。有4个工作中心：A、B、C、D，每个工作中心都有一台机器，每周运行2400分钟。需要3种原材料，原材料的成本及加工路线见下表。求解利润最大的生产组合。资源每周工作时间（分钟）加工负荷/周可用时间/周负荷率/周PQA15005002000240083B1500150030002400125C15002501750240073D1000250125024005234《企业生产与物流管理》马士华林勇编著35产品P、Q工艺路线图P100件/周90元/件Q50件/周￥100/件D10分钟/件B15分钟/件C5分钟/件D5分钟/件A15分钟/件C10分钟/件A10分钟/件B15分钟/件外购件5元/件RM120元/件RM220元/件RM320元/件35《企业生产与物流管理》马士华林勇编著36Step1辨别系统的约束。要辨别系统的瓶颈，需要计算机器的负荷。如上表，机器B是瓶颈。如果要满足P、Q的每周需求量，B需要另外增加25%的能力。Step2决定如何拓开系统的瓶颈。TOC认为，系统的绩效是由资源约束决定的，因此TOC主要是使资源约束对目标贡献最大化。拓开B意味着，使在B上消耗的单位产品产出最大化。所以，在生产Q之前应尽可能多地生产P（即100件）。100件P消耗B的1500分钟，剩下900分钟用于Q，只能生产30件Q。产品PQ销售价格（元/件）90100材料成本（元）4540贡献（元）4560时间（资源B，分钟）1530贡献(元/分钟)3