TOC管理应用案例.docx
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TOC管理应用案例
TOC（TheoryofConstraints）
约束理论简介
约束理论（TheoryofConstraints，简称TOC）是戈德拉特博士（Dr.EliyahuM.Goldratt）在他的优化生产技术（OptimizedProductionTechnology，简称OPT）的基础上发展起来的。
戈德拉特最初开发的OPT软件用了有限能力排程、车间控制和决策支持，由一家叫CreativeOutput公司经销。
由于戈德拉特把重点从经销软件转移到强调管理哲理和培训教育上，他被迫离开了这家公司。
因此，当前存在早期以OPT命名的商品软件和戈德拉特博士进一步发展的OPT哲理或TOC，不要混淆。
OPT有9条基本原则，这些原则在约束理论中得应用。
它们是：
1.重要的是平衡物流，不是平衡能力；
2.非瓶颈资源的利用率是由系统的其它约束条件决定的，而不是由其本身能力决定的；
3.让一项资源充分开动运转起来同使该项资源带来效益不是同一一个涵义；
4.瓶颈资源损失一小时相当于整个系统损失一小时，而且是无法补救的；
5.想方设法在非瓶颈资源上节约下一小时以提高生产率只是一种幻想，非瓶颈资源不应满负荷工作；
6.产量和库存量是由瓶颈资源决定的；为保证瓶颈资源负荷饱满并保证企业的产出，在瓶颈工序和总装配线前应有供缓冲用的物料储备。
瓶颈工序前可用拉式作业，其后可用推式作业。
7.传送批量可以不等于甚至多数情况是不应等于加工批量；
8.批量是根据实际情况动态变化的，而不是固定不变的；加工批量应当是一个变数；
9.只有同时考虑到系统所有的约束条件后才能决定加工件计划进度的优先级。
提前期只是排进度的结果。
TOC是在OPT的基础上发展起来的，它是一种在能力管理和现场作业管理方面的哲理，把重点放在瓶颈工序上，保证瓶颈工序不发生停工待料．提高瓶颈工作中心的利用率，从而得到最大的有效产出。
根据不同的产品结构类型、工艺流程和物料流动的总体请况，设定管理的控制点。
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。
根据市场的约束制订物料的初步生产规划，同步地用能力约束修订，生成主生产计划（MPS）；MRP／CRP也同步运行。
TOC把MPS比喻为“鼓”，根据瓶颈资源的可用能力确定物流量，作为约束全局的“鼓点”，控制在制品库存量；所有瓶颈和总装工序前要有缓冲，保证起制约作用的瓶颈资源得以充分利用，以实现企业最大的产出；所有需要控制的工作中心如同用一根传递信息的绳子牵住的队伍，按同一节拍（保持一定间隔，按同一一步伐行进）。
也就是在保持均衡的在制品库存，保持均衡的物料流动条件下进行生产。
戈德拉特称之为“鼓点一缓冲储备一绳”方法（drum－buffer－ropeapproach，简称DBR法）。
TOC的理论还应用于航空公司、医院和其它非制造业领域。
约束理论的理论核心之四
九条管理原则
TOC的基本思想在九条管理原则上得到了具体体现，这九条原则是实施TOC的基石。
与TOC相关的生产计划与控制的算法和软件，也是按照这九条原则提出和开发的。
此外，这些原则也可以独立于软件之外，直接用于指导实际的生产管理活动。
下文将逐条分析这九条原则。
原则l追求物流的平衡，而不是生产能力的平衡。
追求生产能力的平衡是为了使企业的生产能力得到充分利用。
因此在设计一个新厂时，自然会追求生产过程各环节的生产能力的平衡。
但是对于一个已投产的企业，特别是多品种生产的企业，如果一定要追求生产能力的平衡，那么即使企业的生产能力充分利用了，但是产品并非都能恰好符合当时市场的需求，必然有一部分要积压。
TOC则主张在企业内部追求物流的平衡。
所谓物流平衡就是使各个工序都与瓶颈机床同步，以求生产周期最短、在制品最少。
它认为生产能力的平衡实际是做不到的。
因为波动是绝对的，市场每时每刻都在变化；生产能力的稳定只是相对的。
所以必须接受市场波动这个现实，并在这种前提下追求物流平衡。
原则2“非约束”的利用程度不由其本身决定，而是由系统的“约束”决定的。
图1约束资源与非约束资源的关系
约束资源制约着系统的产出能力，而非约束资源的充分利用不仅不能提高有效产出，而且会使库存和运行费增加。
从图1所示的约束资源与非约束资源的四种基本关系中，我们可以看出，关系（a）、（b）、（c）中非约束资源的利用程度是由约束资源来决定的。
如：
o关系（a）：
非约束资源为后续工序，只能加工由约束资源传送过来的工件，其使用率自然受约束资源的制约；
o关系（b），虽然非瓶颈资源为前道工序，能够充分地使用，使用程度可以达到100％，但整个系统的产出是由后续工序，即约束资源决定的，非约束资源的充分使用只会造成在制品的连续增加，并不改变产出；
o关系（c），由于非约束资源与约束资源的后续工序为装配，此时非约束资源也能充分地使用，但受装配配套性的限制，由非约束资源加工出来的工件其中能够进行装配的，必然受到约束资源产出的制约，多余部分也只能增加在制品库存；
o关系（d）：
非约束资源的使用程度虽不受约束资源的制约，但显然应由市场的需求来决定。
从以上分析，容易看出，非约束资源的使用率一般不应该达到100％。
原则3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。
按传统的观点，一般是将资源能够利用的能力加以充分利用，所以“利用”和“活力”是同义的。
按TOC的观点，两者有着重要的区别：
因为做所需要的工作（应该做的，即“利用”）与无论需要与否，最大程度可做的工作（能够做的，即“活力”）之间是明显不同的。
所以对系统中“非约束”的安排使用，应基于系统的“约束”。
例如，一个非约束资源能够达到100％的利用率，但其后续资源如果只能承受其60％的产出，则其另外40％的产出，将变成在制品库存，此时从非约束资源本身考察，其利用率很好，但从整个系统的观点来看，它只有60％的有效性。
所以“利用”注重的是有效性，而“活力”注重的则是能行性，从平衡物流的角度出发，应允许在非关键资源上安排适当的闲置时间。
原则4“约束”上一个小时的损失则是整个系统的一个小时的损失。
一般来说，生产时间包括调整准备时间和加工时间。
但在约束资源与非约束资源上的调整准备时间的意义是不同的。
因为约束资源控制了有效产出，在约束资源上中断一个小时，是没有附加的生产能力来补充的。
而如果在约束资源上节省一个小时的调整准备时间，则将能增加一个小时的加工时间，相应地，整个系统增加了一个小时的产出。
所以，约束资源必需保持100％的“利用”，尽量增大其产出。
为此，对约束资源还应采取特别的保护措施，不使其因管理不善而中断或等工。
增大约束资源物流的方法可以有如下几种：
①减少调整准备时间和频率，约束资源上的批量应尽可能大；
②实行午餐和工修连续工作制，减少状态调整所需的时间损失；
③在约束资源前设置质量检查站，保证投入约束资源的工件100％是合格品；
④设置缓冲环节，使约束资源不受非约束资源生产率波动的影响。
原则5“非约束”节省的一个小时无益于增加系统有效产出。
因为非瓶颈资源上除了生产时间（加工时间和调整准备时间）之外，还有闲置时间。
节约一个小时的生产时间，将增加一个小时的闲置时间，而并不能增加系统有效产出。
当然，如果节约了一个小时的生产时间，可以减少加工批量，加大批次，以降低在制品库存和生产提前期。
但这些结果能在多大程度上有益于系统追求的根本目标，依然牢牢受制于约束资源。
原则6“约束”控制了库存和有效产出。
因为，有效产出指的是单位时间内生产出来并销售出去的产品所创造的利润额，所以，很明显它受到企业的生产能力和市场的需求量这两方面的制约，即它们受由资源约束和市场约束瓶颈所控制的。
如果“约束”存在于企业内部，表明企业的生产能力不足，相应的有效产出也受到限制；而如果当企业所有的资源都能维持高于市场需求的能力，那么，则市场需求就成了“约束”。
这时，即使企业能多生产，但由于市场承受能力不足，有效产出也不能增加。
同时，由于“约束”控制了有效产出，所以企业的“非约束”应与“约束”同步，它们的库存水平只要能维持“约束”上的物流连续稳定即可，过多的库存只是浪费，这样，“约束”也就相应地控制了库存。
以上六条原则都是涉及资源的。
原则7运输批量可以不等于（在许多时候应该不等于）加工批量。
车间现场的计划与控制的一个重要方面就是批量的确定，它影响到企业的库存和有效产出。
TOC所采用的是一种独特的动态批量系统，它把在制品库存分为两种不同的批量形式，即：
①运输批量，是指工序间运送一批零件的数量；②加工批量，指经过一次调整准备所加工的同种零件的数量，可以是一个或几个转运批量之和。
在自动装配线上，转运批量为1，而加工批量很大。
确定加工批量的大小应考虑：
?
资源的合理应用（减少设备的调整次数）；合理的在制品库存（减少资金积压和在制品库存费用）。
确定运输批量的大小则是考虑：
?
提高生产过程的连续性、平行性，减少工序间的等待时间和减少运输工作量与运输费用。
两者考虑的出发点不同，所以运输批量不一定要与加工批量相等。
根据TOC的观点，为了使有效产出达到最大，约束资源上的加工批量必须大。
但另一方面，在制品库存不应因此增加，所以转运批量应该小，即意味着非约束资源上的加工批量要小，这样就可以减少库存费用和加工费用。
原则8批量大小应是可变的，而不是固定的。
原则8是原则7的直接应用。
在TOC中，运输批量是从在制品的角度来考虑的，而加工批量则是从资源类型的角度来考虑的。
同一种工件在约束资源和非约束资源上加工时可以采用不同的加工批量，在不同的工序间传送时可以采用不同的运输批量，其大小根据实际需要动态决定。
以上两条是涉及物流的。
原则9编排作业计划时考虑系统资源约束，提前期是作业计划的结果，而不是预定值。
MRPII制定作业计划的方法一般包括以下几个步骤：
①确定批量；②计算提前期；③安排优先权，据此安排作业计划；④根据能力限制调整作业计划，再重复前三个步骤。
可见MRPII是按预先制定的提前期，用无限能力计划法编制作业计划。
但当生产提前期与实际情况出入较大时，所得的作业计划就脱离实际难以付诸实施，MRPII也因此招致了许多有关“期”的批评。
在这点上，TOC与MRP正好相反，即不采用固定的提前期，而是考虑计划期内的系统资源约束，用有限能力计划法，先安排约束资源上加工的关键件的生产进度计划，以约束资源为基准，把约束资源之前、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，接下来编制非关键件的作业计划。
所以，TOC中的提前期是批量、优先权和其它许多因素的函数，是编制作业计划产生的结果。
约束理论的管理技术之二
――TOC五大核心步骤
上文已经谈到了“约束”的判别，但这只是完成了第一步，为了切实地实现系统改进，TOC提出了识别并解决“约束”的五大核心步骤，即：
第一步，找出（Identify）系统中存在哪些约束。
企业要增加有效产出的话，一般会在以下方面想办法：
o原料（Materials）：
即增加生产过程的原材料投入；
o能力（Capacity）：
如果由于某种生产资源的不足而导致市场需求无法满足，就要考虑增加这种资源；
o市场（Market）：
如果由于市场需求不足而导致市场能力过剩，就要考虑开拓市场需求；
o政策（Policy）：
找出企业内部和外部约束有效产出的各种政策规定。
第二步，最大限度利用（Exploit）瓶颈，即提高瓶颈利用率。
此时要给出解决第一步中所提出的种种问题的具体办法，从而实现有效产出的增加。
例如，若某种原材料是约束，就要设法确保原材料的及时供应和充分利用；若市场需求是约束，就要给出进一步扩大市场需求的具体办法；若某种内部市场资源是约束，就意味着要采取一系列措施来保证这个环节始终高效率生产。
当我们要突破某台瓶颈设备利用率不高这个约束时，要采取的行动包括：
1.设置时间缓冲。
多用于单件小批生产类型。
即在瓶颈设备紧前工序的完工时间与瓶颈设备的开工时间之间设置一段缓冲时间，以保障瓶颈设备的开工时间不受前面工序生产率波动和发生故障的影响。
缓冲时间的设置，与前面非瓶颈工序波动的幅度和故障出现的概率及企业排除故障恢复正常生产的能力有关。
2.在制品缓冲。
多用于成批生产类型。
其位置与数量确定的原则与方法同
（1）。
3.在瓶颈设备前设置质检环节。
4.统计瓶颈设备的产出的废品率。
5.找出出废品的原因并根除之。
6.对返修或返工的方法进行研究改进。
第三步，使企业的所有其他活动服从于第二步中提出的各种措施。
这样，才可以实现系统其他部分与约束部分同步，从而充分利用约束部分的生产能力。
正是这一点，使得TOC不单单是一种制造理念，而是一种管理理念或经营理念，可以应用于营销、采购、生产、财务等企业经营各方面的协调。
为简明起见，我们还是以一个生产过程内部协调为例：
如果流水线上的一台机器是约束，那么可以在适当的地方设置时间缓冲，来保证流水线上其他生产环节对这台机器的供给能够满足这台机器的生产需要。
而目前很多企业当中正是对这点不明确，即要按照约束环节的生产节拍来协调整个生产流程的工作。
一般情况下，如果那些非约束环节追求百分之百的利用率的话，将给企业带来的不是利润，而是更多的在制品、约束环节更多的等待时间和其他种种浪费。
而现在的事实是，一些企业恰恰正在追求这些非约束环节的百分之百利用！
第四步，打破（Elevate）瓶颈，即设法把第一步中找出的瓶颈转移到别处，使它不再是企业的瓶颈。
例如，工厂的一台机器是约束，就要：
缩短设备调整和操作时间；改进流程；加班；增加操作人员；增加机器等等。
第五步，重返（Repeat）第一步，别让惰性成了瓶颈，即持续改善。
当你突破一个约束以后，一定要重新回到第一步，开始新的循环。
就象一根链条一样，你改进了其中最薄弱的一环，但又会有下一个环成为最薄弱的。
千万要记住，“今天的解决方案就是明天的问题所在”（Today’ssolutionistomorrow’sproblem），也许你为了突破这个约束采取了一些很好的措施，可一旦约束转移到其他环节，这些措施对于新的约束可能无能为力！
究竟是哪些公司通过TOC获得了大量的收益呢？
正是那些进行了战略选择来决定他们想让什么成为约束的公司。
约束总是存在，只是这个约束和那个约束的不同。
这些公司设法使约束转移到使他们为难最少的环节，然后决定相应的企业运作（产品设计、营销、投资、员工招募等）。
通过TOC，这些公司可以利用和控制约束，而不是反过来象现在很多公司那样：
被约束所控制。
1.2TOC的形成历史和发展现状
TOC教程--
2.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。
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（注：
产销率指单位时间内企业获取的利润额，是TOC对企业目标实现程度的关键度量标准，下文有更进一步介绍）。
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。
TOC的简要形成过程如图1－3所示。
图1－3TOC的简要形成过程
很少有其他管理技术的发展历程象TOC这样几经变化和周折。
今天，在OPT软件首次发布18年以后，TOC的作用似乎刚进入为人广泛接受的起始阶段。
APICS对TOC的有效性和重要性给予了肯定，并于三年前成立了一个专门研究小组（SpecialInterestGroup,简称SIG），每年召开年会。
TOC的市场竞争也开始出现，Goldratt研究机构已经不是TOC的产销率理论和TP方法的唯一开发者和供应者。
有几家软件公司声称已开发出应用TOC鼓－缓冲器－绳子（Drum-Buffer-Rope）方法的软件系统。
最近，Maxager公司开发出一套基于约束的成本核算系统，并为一些用户开发了从关键的车间现场获得数据以提高产销率的数据采集系统。
应该注意的是，企业的制造部门单靠自己是无法大规模增加产销率的。
这需要营销、产品设计和财务等其他的部门的共同配合，使整个企业成为一个系统整体。
因此就需要高层管理人员不断发展和实施一套为整个企业所接受的基于产销率的经营战略（ThroughputbasedOperatingStrategy,简称TOS），如图1－4所示。
图1－4基于产销率的经营战略（TOS）
当然，TOC不可能垄断了所有可以增加产销率的方法，但应该承认，TOC是用来增加产销率、实现企业文化从"成本核算型"转变为"产销率增加型"的一套有机结合的工具和技术。
这方面的新思路、新想法，不管是不是冠以TOC的名称，都已经和正在被企业的经营实践所证明。
“缓冲器”，又称“缓冲”
TOC教程--
3.2.2.“缓冲器”，又称“缓冲”
一般来说，"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，以瓶颈上的加工时间长度作为计量单位。
例如，一个三天的"时间缓冲"表示着一个等待加工的在制品队列，它相当于在瓶颈上三天的生产任务。
其长度可凭观察与实验确定。
再通过实践，进行必要的调整。
在设置"时间缓冲"时，一般要考虑以下几个问题：
（1）要保证瓶颈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。
（2）应考虑加工过程中出现的波动。
如瓶颈上的实际产出率比原来估计的要快，或者瓶颈前的加工工序的产出率比原来估计的要馒，或者出现次品。
在有的情况下，还要考虑前面的机器是否出现故障。
因为，如果要对机器故障进行维修，则维持后续工序所需的在制品库存是难以估计的。
所以，在设置"时间缓冲"时一般要设置一定的安全库存。
（3）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。
瓶颈前的加工工序的批次又和各道工序的调整准备时间有关。
如果上游工序的调整准备时间小，或瓶颈上的加工时间和前一台机器的加工时间相差很大，则批次可以较多，批量可以较小。
反之，批次则可能较少，甚至和瓶颈上的批次相同，加工批量也和瓶颈上的批量相同。
（4）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。
要在保证瓶颈上加工持续的情况下，使得整个加工过程的总费用最小。
5.5.TOC的营销观念
Goldratt有一个"企业象链条"的类比，我们已经很熟悉了。
下面是他的另一个精彩类比：
营销和打鸭子。
如果把销售比作向那些正在湖边吃谷的蹲着不飞的鸭子射击，那么广告就是撒下谷子让鸭子到岸上来吃，而营销就是首先得知道鸭子是爱吃谷子的。
这就提出一个问题：
怎么才能知道我们想打的那些鸭子喜欢吃什么？
换句话说，我们要给那些潜在客户提供什么样的解决方案。
这也就是TOC所说的营销。
前面已经谈到，我们把企业内部的头痛问题一一列出来，然后用"当前现实树"来分析核心问题所在。
那么这种方法能否用来解决我们的顾客提出的种种抱怨和意见呢？
当然可以！
把各种关于顾客的UDE列出来，生成CRT，找出导致顾客抱怨的核心所在，并提出相应的能够最大限度提高顾客满意度的解决方案──这就是TOC的营销战略：
首先找到鸭子喜欢吃什么，接下去要做的就是撒下谷子、向那些蹲着不飞的鸭子射击了。
5.TOC在企业运营中的应用
5.1.链条分析
对于一个生产产品的企业来说，可以认为它的整个经营过程是由若干个相互联系的环节所组成的链条。
一个环节的产出受其前面的环节的制约。
图中是按定单生产的类型。
从市场营销、接受定单、采购原料、生产制造、产品包装直到产品发运，一环扣一环。
现实中的企业往往要比上图复杂的多。
因此，传统的管理模式习惯于把链条断开，对每个环节进行局部优化。
这种做法认为：
o对任何一个环节的改进就是对整个链条的改进；
o系统的整体改进等于各个分环节的改进之和；
o对链条的管理水平以链条的"重量"来衡量，即各环节的管理人员加强了自己的环节，就增加了链条的重量，他的经营业绩也就越突出。
这样做的结果是，每个部门的管理人员都在同时抢夺系统的资源。
他们都想使自己环节的重量最大化，因为他们相信这样做是使整个系统的有效性最大化的途径。
果真如此吗？
我们还是来看看一家出版公司曾发生的一件真事吧。
出版的一个中间环节是印刷，这个印刷部门的改进小组向总经理提交了一份建议书，提议公司只要花20000美元，就能采用一个新方法，使印刷部门的生产率提高25％，而且很快就会见效。
如果你是总经理的话，你会批准这份建议吗？
这家出版公司的总经理觉得不错，就在他要签字的时候，有人问：
印刷部门的产出会去向哪里？
下一个生产环节的在制品多不多？
总经理决定调查一下，结果发现，下一个生产环节的在制品已经堆积起来了。
也就是说，这家公司差一点花20000美元来延长下一个生产环节在制品的排队等待时间达25％以上，这20000美元的花费其实没有给公司带来任何利润！
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TOC认为，管理者需要找出链条的最薄弱一环。
比如在图1中，发现生产制造是最薄弱的一环。
就是说，市场营销可以吸引足够多的顾客需求，公司的定单很充足，原材料可以准时到货，生产多少就可以包装多少，发运也能及时。
但是，生产制造却跟不上。
这时，如果改进包装环节会怎样呢？
也许能节约一些成本，但长期来看，并不能使公司如期完成比现在更多的定单。
对于采购、营销等环节也是同样。
这就是：
"如果你对什么都关注，那就是对什么都不关注"（Ifyoufocusoneverything,youfocusonnothing.）。
只有对生产制造环节进行改造才能真正增加企业的利润。
TOC认为：
o对大多数环节所进行的大多数改进是对整个链条无益的。
o系统的整体改进不等于各个分环节的改进之和；
o企业的经营业绩应该以链条的"力量"（而不是"重量"）来衡量，这就要通过加强那个最薄弱环节来实现！
这样，各部门就不再进行"资源大战"了。
因为他们知道，一旦识别出最薄弱的一环（即企业的"约束"），那么企业的资源就应该用在改进这个约束上。
《目标》一书的主角--厂长罗哥因为在短短三个月内将亏损已久的企业转亏为盈，为上级赏识而升任为集团的副总裁，掌管三个公司。
原本抱怨罗哥把大部分的时间投在企业，忽略家庭生活而离家出走以示抗议的太太，在了解罗哥在事业上遭遇的困难之后，也回心转意愿意为家庭共
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