生产运作管理-第十章-OPT

第1节OPT的提出时间——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)TheoryofConstrain第一页，共39页。TOC的形成历史和发展现状约束理论根植于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。CreativeOutput公司的发展几起几落，后关闭。OPT的软件所有权转让给一家名为SchedulingTechnologyGroup的英国公司。1986年后半年，Goldratt博士和RobertE.Fox共同创立Goldratt研究机构，经过十年发展演进出我们今天所知的TOC。第二页，共39页。TOC首先是作为一种制造管理理念出现。《TheGoal》、《TheRace》这两本最初介绍TOC的书引起了读者的广泛兴趣和实施这套理念的热情。TOC最初被人们理解为对制造业进行管理、解决瓶颈问题的方法，后来几经改进，发展出以“产销率、库存、运行费”为基础的指标体系，逐渐形成为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和工具，并最终覆盖到企业管理的所有职能方面1991年，当更多的人开始知道和了解TOC的时候，TOC又发展出用来逻辑化、系统化解决问题的"思维过程"（ThinkingProcess,即TP）。所以，今天的TOC，就象当年的OPT在管理理念和软件两个方面共同发展一样，它既是面向产销率的管理理念，又是一系列的思维工具。第三页，共39页。第2节OPT的目标OPT的主要贡献之一：财务指标作业指标财务指标：净利润投资收益率现金流量作业指标：产销率—产销率指单位时间内企业获取的利润额，是OPT对企业目标实现程度的关键度量标准库存运行费第四页，共39页。企业目标现在和将来都能赚钱财务指标净利润投资收益率现金流量作业指标产销率库存运行费用制造周期第五页，共39页。第3节OPT的主要概念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。关键资源网络和非关键资源网络第六页，共39页。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第七页，共39页。第4节OPT的九条原则平衡物流，而不是平衡生产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资源的利用(Utilization)和活力(Activation)不是同义语瓶颈上损失一小时则是整个系统的一个小时的损失非瓶颈获得的一个小时是毫无意义的第八页，共39页。（续）瓶颈控制了库存和产销率转运批量可以不等于（在许多时候应该不等于）加工批量加工批量应是可变的，而不是固定的排作业计划时应同时兼顾所有的约束，提前期是作业计划的结果，而不是预定值第九页，共39页。第5节OPT的应用OPT应用的五个主要步骤:辨别系统的约束决定如何开发系统的约束使其他的工作服从于开发系统约束的决定提升系统的约束如果约束被打破，再从第1步做起。第十页，共39页。例：考虑如下图所示的生产过程。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/件，Q：￥100/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

PQA15005002000240083B1500150030002400125C15002501750240073D10002501250240052第十一页，共39页。P100件/周￥90/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/件RM1￥20/件RM2￥20/件RM3￥20/件第十二页，共39页。应用OPT各步骤示例Step1辨别系统的约束。要辨别系统的约束，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25%的能力。Step2决定如何拓开系统的约束。TOC是建立在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。如：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)32第十三页，共39页。所以，在生产QV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。Step3使其他的工作服从于开发系统约束的决定。意思是使其他工作配合拓开系统的约束，如材料采购、工作中心排序等。Step4提升系统的约束。尽可能采取措施提高约束的绩效，如降低调整时间，采取预防维修等。或者，把贡献最低的产品放到最后安排，如上面对Q的处理。Step5如果约束被打破，再从第1步做起。如：第十四页，共39页。资源A成为约束，原来的约束B已经被打破了。于是又返回到第一步。如果没有这一步，人们还以B为约束控制系统运行，影响了进一步改进。每周负荷的%资源A110.0资源B55.0资源C96.0资源D68.75假设市场对P、Q的需求量上升了：每周分别为132和66件，而且通过努力，使用B的单位时间也下降1/3，这时：第十五页，共39页。DBR系统

Drum----鼓点，Buffer----缓冲器，Rope----绳子

DBR系统是应用OPT另一个重要思想和工具。如图：ABFECD资源约束D绳子R缓冲器B第十六页，共39页。DBR控制目的：使生产线的瓶瓶(constraint)之总产出率(throughput)为最大．鼓(Ｄrum)：由瓶瓶決定的生产速率．缓冲(Buffer)：弥补不确定性使瓶瓶速率极大．绳(Rope)：从瓶瓶到最前制程(gatewayoperation)的沟通，用以調節投料速度，使瓶颈制程的速率极大．第十七页，共39页。识别企业的真正约束（瓶颈）所在基于瓶颈约束，建立产品出产计划缓冲器的管理与控制平衡物料流“推”、“拉”并用第十八页，共39页。案例:

福特汽车公司电器分部对于福特汽车公司的电器分部来说，他们已想尽了所有他们所知的办法来缩短生产提前期，平均为10.6天。他们去到日本取经，能学的地方都学了，回来便开始实施JIT，把提前期减到了8.5天。可这时日本又已经把这个数字压缩到了8天。这回福特公司电器分部实施了TOC，一年后提前期降至2.2天，这个数字在以前是不可想象的，因为每个零部件总有它的一段加工时间。现在轮到日本人来向他们取经了。当然这个改进的过程还在继续，今天福特公司电器分部已把提前期降至两个班次以内（即低于16个小时）。有人可能怀疑这种进步是以其他方面的退步为代价的，而事实上，他们的顾客需求增加了300％，对合理化建议的采纳时间从150天降至10天，计划提前期从16天降至5天又到1天。他们的确实现了今天安排明天就投产。第十九页，共39页。第6节OPT，MRP，JIT的比较一、TOC与MRPII、JIT产生背景比较第二十页，共39页。比较项目TOCMRPIIJIT市场需求产生初期面临的是一种内部生产能力不平衡的情况，多应用于离散型生产环境。随着经济环境向买方市场过渡，来自企业外部的约束以及企业内部的无形约束日益重要起来，同时应用也拓展到酿酒等流程型环境。初期考虑采用MRPII的企业，大多处于市场对产品种类的变化要求基本不大的情况。产品结构基本稳定、成品类型少而组合件类型多的企业，随着MRPII向ERP的拓展，亦逐渐面临产品变化多，特别是多配置项的生产与市场要求。产生初期的社会需求基本为多品种、少批量。随着市场的发展，企业面临的市场需求更加多样化，而产品的多样化则为企业进一步增强竞争力提出了挑战。因此大批量基础上的高柔性是采用JIT生产的大型企业所面临的市场需求。第二十一页，共39页。企业间协作环境产生初期，市场的多变性已经非常明显，生产能力的平衡实际上是做不到的，企业转向追求彼此间物流的通畅无阻。随着全球经济的一体化发展，各个企业都是供销链上的一环，当某个薄弱的环节给企业带来不通畅时，企业就要设法突破这一瓶颈。MRPII系统是在整个社会处于一个比较完善、规范的市场环境下（以美国为代表）产生与推行的，企业间不强调密切的协作关系，但一般都遵循一套规范的市场运作程序，如合同执行规范、财务往来规范、运输管理规范、生产协作规范等等。产生初期正处于社会资金与需求都不足的情况，整个社会基本上采用分级协作的方式展开密切合作，而未采用完全自由的市场竞争方式进行社会分工，在此基础上建立了JIT的合作配合关系。随着经济的发展，整个社会的企业间协作氛围正日益加强第二十二页，共39页。企业内人员协作环境当时企业间多是部门林立，管理者从局部利益出发，往往忽视企业整体的目标。企业间迫切需要一套中间管理指标，把日常管理决策与企业整体目标联系起来。90年代知识经济社会的特点日益凸现，创新成为持续性的集体行为，强调借助科学的管理工具进行共同管理决策。源于西方的个人主义环境，企业内部与外部一样强调竞争，企业的人事管理以建立公平竞争的制度为目标。企业的内部管理多处于严格的控制下，业务运作强调集权，即在企业高层强有力的控制之下，员工展开自由竞争因此MRPII倾向于集权式管理。起源于东方的文化环境，具有较强烈的集体观念，较西方更重视社会以及团体对个人的长期评价。同时建立社会半强制性的终身雇佣制度，使企业内部能够产生非常和谐的合作氛围。企业的组织机构与人事制度也有效地确保了内部合作关系的维持。第二十三页，共39页。生产专业化技术市场的波动已经相当频繁，这种多变性要求企业向柔性化发展，企业生产中每道工序在库存水平、批量大小、提前期等各项指标都要适应这种动态的变化。因此TOC中的这些指标是是编制作业计划产生的结果，而不是事先的固定输入。源于大量生产的鼎盛期，社会生产专业化程度较高。由于自身局限，适用于产品和生产的较稳定的环境，因此初期多用于高度专业化的行业。作为一套计算机管理系统，MRPII的应用面得以迅速拓宽，对专业化依赖性减弱。初期面临多品种、小批量的生产需求，且资金缺乏，难以建立高度专业化的生产线。后期推行生产专业化的程度逐渐提高，但市场对产品多样化的需求带动了对生产柔性的需求，JIT也逐渐适用于强调对生产线进行干预的柔性化生产线上。第二十四页，共39页。信息技术OPT思想提出后不久，就贯彻到了计算机软件编程当中。TOC软件与TOC的管理思想同步发展成熟。TOC软件包是实现TOC思想的重要工具。随着TOC软件用户的逐渐增多，TOC的思想也越来越为人们所重视。MRPI思想的提出比其计算机应用提早约20年。MRPII所要求的高速计算与及时的信息反馈，都需要先进的计算机与信息技术来实现。因此说，MRPII运行的基础就在于信息技术的发展。随着现代信息技术的进一步发展，ERP系统的功能将比MRPII大大拓宽。JIT运用初期，以计算机为基础的信息系统并没有真正应用在企业的管理实践上，其在计划协调上更加重视人际协调，即通过人员组织与信息传递媒介来反馈信息。但其后期，现代化的信息技术也逐渐引入到JIT的运行体系。第二十五页，共39页。二、

TOC与MRPII、JIT运用准则比较比较项目TOCMRPIIJIT追求目标企业目标是在现在和将来赚到更多的钱，由增加有效产出、降低库存、降低运行费来实现。有效合理地利用资源，改善计划，压缩库存追求尽善尽美，消灭一切浪费。成品储备取决于约束环节的位置。例如，如果成品运输是约束，则应允许储备适量的成品作为缓冲。尽量满足客户需求，平衡生产能力，压缩成品库存。生产直接面对客户，追求零库存。在制品库存合理设置“缓冲器”，以配合约束环节的“鼓点”。控制少量，保证连续生产。属于浪费，应当消灭。第二十六页，共39页。原材料库存原材料库存数量与投放速度由“绳子”来控制，与约束环节的“鼓点”相协调。为应付生产与供给的波动，必须有一定的安全库存。不利于降低成本，应尽量减少。质量管理避免质量问题带来的问题波及到约束环节，因为“约束”上一个小时的损失就是整个系统的一个小时的损失。允许一定的废品，以最终检验加以控制。以生产中的质量控制代替最终检验，消灭废品。提前期TOC的提前期是批量、优先权等多种因素的函数，是编制左翼计划产生的结果。从平衡物流的角度出发，允许在非关键资源上安排适当的闲置时间。控制一定的提前期，保证安全生产，事先设定。不利因素，必须压缩至最短。人员使用把资源的“利用”与“活力”加以区别，不认为“满员满岗”就一定是最有效率的。严格执行MRPII的各级计划与指令。强调协调，以人的协同合作为现场控制的主体，充分发挥人的能动性。第二十七页，共39页。三、TOC与MRPII、JIT管理手段比较比较项目TOCMRPIIJIT计划展开方式先安排约束环节上关键件的生产进度计划，以约束环节为基准，把约束环节之前、之间、之后的工序分别按拉动、工艺顺序、推动的方式排定，并进行一定优化，然后再编制非关键件的作业计划。采用集中式的计划方式，计算机系统首先建立一套规范、准确的零件、产品结构及加工工序等数据系统，并在系统中维护准确的库存、定单等供需数据，MRPII据此按照无限能力计划法，集中展开对各级生产单元以及供应单元的生产与供应指令。采用看板管理方式，按照有限能力计划，逐道工序地倒序传递生产中的取货指令和生产指令，各级生产单元依据所需满足的上级需求组织生产。第二十八页，共39页。能力平衡方式TOC首先按照能力负荷比把资源分为约束资源和非约束资源，通过“五大核心步骤”与TP来消除“约束”，改善企业链条上最薄弱的一环。同时注意到“约束”是动态转移的，通过TOC管理手段的反复应用以实现企业的持续改进。提供能力计划功能。由于MRPII在展开计划的同时将工作指令落实在具体的生产单元上，因此根据生产单元的初始化能力设置，可以清楚地判断生产能力的实际需求，由计划人员依据经验调整主生产计划，以实现生产能力的相对平衡。计划展开时基本不对能力的平衡作太多考虑，企业以密切协作的方式保持需求的适当稳定并以高柔性的生产设备来保证生产线上能力的相对平衡。总体能力的平衡一般作为一个长期的规划问题来处理。第二十九页，共39页。库存的控制方式合理设置“时间缓冲”和“库存缓冲”，以防止随机波动，使约束环节不致于出现等待任务的情况。缓冲器的大小由观察与实验确定，再通过实践，进行必要的调整。一般设有各级库存，强调对库存管理的明细化、准确化。库存执行的依据是计划与业务系统产生的指令，如：加工领料单、销售领料单、采购入库单、加工入库单等。生产过程中一般不设在制品库存，只有当需求期到达时才供应物料，所以库存基本没有或只有少量。质量的管理方式一方面，在约束环节前设置质检，以避免前道工序的波动对约束环节的影响。另一方面，当“质量管理”因素成为一个无形约束时，通过“五大核心步骤”与TP的一系列工具来找到突破点。对出现的质量问题视为概率性问题，在最终检验环节加以控制。系统可以设置某些质量控制参数，借助生产中质量信息的反馈，事后帮助分析出现质量问题的原因。在每道生产工序中控制质量，进入下一道工序时要确保上一道送来的零件没有质量问题，一级级控制直至最后成品。对于发现的质量问题，一方面立即组织质量小组解决，另一方面可以停止生产，确保不在生产出更多的废品。第三十页，共39页。物料采购与供应的方式TOC软件的具体运行和MRPII一样需要大量的数据支持，如产品结构文件、加工工艺文件以及加工时间、调整准备时间、最小批量、最大库存、替代设备等。物料采购提前期不事先固定，由上述数据共同决定的函数，物料的供应与投放则按照一个详细作业计划来实现，即通过“绳子”来同步。采购与供应系统主要根据由计划系统下达的物料需求指令进行采购决策，并负责完成与供应商之间的联系与交易。此类采购与供应部门的工作主要围绕如何保证供应同时降低费用。将采购与物料供应视为生产链的延伸部分，即为看板管理向企业外传递需求的部分。实际生产中，由于企业多已建立密切的合作关系，所以供应商一般亦根据提出的需求组织生产，保证生产链的紧密衔接。此种情况，采购供应部门更象协作管理部门。人员调配的方式TOC把人员数目与人员质量视为资源，都有可能成为约束环节。TOC通过培训，要求员工能够在不同生产岗位上及时发现问题和跟踪问题，并由置身于变革的员工来推动改进。如同能力的调配一样，根据生产安排中出现的人力不平衡状况调配人员，但因无法建立个人的能力根据，调配实际上完全以管理者的经验来完成。以小组内协调工作的方式调配生产中出现的人力变动需求，由于普遍要求具有一专多能，所以在适当的调配下，可以保证仍具有较高的工作效率。第三十一页，共39页。四、TOC与MRPII、JIT结合使用的必要性我国企业在市场竞争的压力下，管理水平已有一定程度的提高，但仍未摆脱旧的管理模式与落后的管理手段。具体表现在：1.企业内部企业生产规模虽然不太大，但普遍具有大量生产模式下的大企业病，即机构臃肿，管理效率低下；企业计划决策的速度慢，影响了企业的应变速度；企业内信息传输缓慢，沟通不及时；以高库存量保证连续生产，难以降低成本；员工的积极性和创造性得不到充分发挥。2.企业外部没有完全形成企业之间规范的业务往来关系，企业之间的往来（如合同执行、付款等）缺乏严格的管理；企业间无明确且真正密切的合作关系，大而全、小而全的企业往往缺乏协作精神；生产尚不成熟，供应的及时性往往得不到保证。第三十二页，共39页。TOC与MRPII、JIT之间虽有显著的区别，但本质上都内涵了先进的管理思想，对我国企业可以产生现实的经济效益。MRPII与JIT较早引入我国，在企业实践中也总结出了各自的一些不适用之处，具体表现在：（1）MRPII要真正发挥企业的最大效能，仍存在一些局限。MRPII系统虽然是根据生产线上的能力制定计划的，但能力平衡时必然有一定的误差，为了应付企业能力中的不确定因素，必须在提前期等指标上留有一定的宽裕度，必然存在着一定的浪费，这就使MRPII招致了一些“期”的批评。人员附属于生产线，积极性难以充分发挥。重视事前计划，现场得不到充分的重视，易使管理人员产生惰性，不利于持续不断地改善管理。第三十三页，共39页。（2）JIT在生产管理中追求消灭一切浪费，但在我国目前的市场环境中难以全面实现。多数企业面临的市场需求都有较大的波动与不确定性，难以直接面对客户组织生产。市场对企业的原材料供应难以真正准时、有效，整个系统实施看板管理较为困难。所以，在引入TOC这一管理理论与技术时，注意借鉴MRPII、JIT应用中出现的历史问题，结合企业具体实际，三者互通有无，对于企业健康、有序地提高管理