生产管理与产能负荷分析OPT技术.docx
《生产管理与产能负荷分析OPT技术.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《生产管理与产能负荷分析OPT技术.docx（11页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
生产管理与产能负荷分析OPT技术
所谓最优生产技术，英文是OptimizedProductionTechnology简称OPT，是一种基于企业物流控制和瓶颈识别与改善的生产管理技术。
首先OPT是怎么发展来的呢？
上世纪70年代，以色列物理学家EliGoldratt博士提出最优生产时间表（OptimizedProductionTimetable），80年代发展为最优生产技术（OptimizedProductionTechnology，OPT）并进一步将它发展成为约束理论（TheoryofConstraints,TOC）。
OPT技术是继MRP企业资源计划和JIT准时制造之后出现的又一种组织生产的新方式，它吸收了MRP和JIT的长处，不仅提供新的管理思想，而且提供相应的软件系统来实施管理。
那么MRP的长处是什么呢？
综合整个企业的物料管理系统，统一而精准地计算物料需求。
JIT的长处呢？
准时生产、准时交货、降低库存、降低成本。
同样，OPT通过瓶颈的识别与管理，达到生产线的整体物料平衡，也是为了达成整个系统物料需求上的平衡，实现准时交货与降低成本的目的。
另外，OPT这套新兴的生产管理思想，它的有效实施推行是需要有软件相支撑的。
那么OPT技术的目标是什么呢？
首先我们制造企业的真正目标只有一个,就是盈利并持续经营。
OPT正是通过增加产销率、减少库存、减少运营费用，来实现盈利目标的。
所以说OPT最优生产技术它是实现盈利目标的一种手段和方法。
那么实现企业盈利的指标都有哪些呢？
首先是净利润（NetProfit，NP），它是企业盈利的绝对数量。
也就是总营收减去所有成本与支出之后的盈余。
净利润越大，企业赚的钱就越多，应对市场和抵抗风险的能力就越强，再发展的可能性就越大。
第二个是投资收益率（ReturnonInvestment，ROI），它是一定时期内的收益与投资的比值。
投资收益率是一个相对的指标，即投入一元钱，能够净赚多少呢？
显然，对于我们投资者来说，特别是中小投资者和个人，首先关注的就是这个指标。
第三个是现金流量（CashFlow，CF），它是期内收入和支出的现金流动总值。
现金流动越快，说明企业的资金周转越快，说明企业资源的利用效率就高。
我们说，盈利指标主要考虑，对现有资源的有效利用和分配情况，不能直接用于指导生产•例如，究竟采用多大批量为好呢？
从这三个指标是无法直接作出判断的，另外还需要一些作业指标作为桥梁。
作业指标好，盈利指标就相应地好，企业效益与效率也就好。
有哪些作业指标呢？
首先是产销率（英文是Throughput，用大写字母T表示），它是单位时间内生产出来并销售出去的量，即通过销售活动获取金钱的速率，生产出来但未销售出去的产品只能是库存，不是金钱。
很明显，产销率这个指标表明了马上要进入现金流。
然后，是库存（英文是Inventory，用大写字母I表示），它表示一切暂时不用的资源•包括为满足未来需要而准备的原材料、加工过程的在制品和一时不用的零、部件，未销售的成品•还包括扣除折旧后的固定资产。
库存占用了资金，产生机会成本及维持库存所需的费用，很明显，库存这个指标主要体现了产品积压在财务上的损失有多少？
第三个指标是运行费（英文是OperatingExpenses，用OE表示）它是指生产系统在将库存，转化为产销量的过程中，所花费的直接费用和间接费用。
它是生产系统的一项支出。
那么，作业指标与盈利指标有什么样的关系呢？
从图中可以看出，某个作业指标的变化，会引起箭头指向的盈利指标的相应变化。
其中作业指标中的产销率与三项财务指标之间是正相关的关系，即，你高我跟着高，你低的话会造成我也跟着低。
而库存和运行费用与三项财务指标的关系是负相关。
那么财务指标的综合达成是我们企业实行盈利和长期经营的重要保障。
下面我们介绍OPT技术分析中非常重要的两个概念：
瓶颈与非瓶颈
首先，整个企业它是将原材料转化为产品的系统，它所拥有的制造资源包括：
机器、工人、厂房和其它固定资产。
那么在设计企业时，我们力图使生产过程中各阶段的生产能力保持平衡，但是生产过程是动态的过程，随机波动时时处处都存在，极难实现完全平衡，必然会出现有的资源负荷过多，成为卡“脖子”环节也就是瓶颈（或瓶颈资源）
当实际生产能力小于或等于生产负荷的资源时，则该生产环节就限制了整个企业出产产品的数量，而成为瓶颈。
其余的资源则为非瓶颈
具体在生产过程当中，如何判断瓶颈的存在呢？
我们重点考察的是资源的实际生产能力与它的生产负荷（或者是企业为了完成其产品计划而对该资源的需求量）•
例如：
假设某产品W的生产流程如下：
从原材料到机器A加工再到机器B加工，最后销售进入市场。
市场每周需求量是25个单位•机器A的生产能力为每周生产15个单位•机器B的生产能力为每周生产20个单位，那么此时，只有机器A成为瓶颈。
对机器B来说，每周只能接到机器A所能生产的15个单位的最大生产负荷，其能力已经超出了负荷，为非瓶颈环节。
接下来，如果企业又购买了一台机器A，则机器B就为了瓶颈。
尽管两台机器A每周能生产30个单位，但市场需求每周只要求生产25个单位•机器B每周只能生产20个单位，小于对其每周生产25个单位的需求量，那么，此时机器B对于它前面的机器A来说就变成了瓶颈。
也就是说瓶颈实现了转移。
但是经常遇到的情况就是，可能有多个资源的生产能力都小于需求量，那么整个生产系统的平衡受限于生产能力最弱的资源，这个资源才是真正的瓶颈。
也就是说，生产能力小于市场需求的资源，不一定为瓶颈。
而应该找出真正的瓶颈，才是问题的根源所在。
一般正常运行的任何企业，只应该存在五个以下的瓶颈资源，如果太多的话，企业将至瘫痪，根本无法经营。
前面讲过，OPT技术对瓶颈的分析是通过企业内部的物料流动来进行的。
企业的生产过程就是物料所经历的相关联的活动链。
在活动链中，原先计划好的活动程序常会被随机事件所打乱，如机器损坏、质量问题、人员缺勤等因素，这些随机事件也成为生产管理的管控要点，当然也是最不好控制的地方。
正是因为随机事件或者偶然因素较多，有些问题甚至是预想不到的，但这些事件导致的结果就是物料流动的异常。
所以物流分析就能够识别干扰、找出问题并将这些问题串起来，。
接下来分享，企业中的“物流”有哪些分类？
第一类“V”型（也就是分叉型）•它是由一种原材料加工或转变成许多种不同的最终产品
“A”型•它是由许多种原材料加工或转变成一种最终产品
“T”型•它是“A”型的发展，但其最终产品有多种。
根据不同类型“物流”的特点，需要我们的企业管理人员，认识到各自的薄弱点或者瓶颈所在，有针对性地进行计划与控制，才能落到实处。
以下详细介绍。
首先，介绍V型（分叉型）物流企业。
这种类型的企业一般是资金密集型的企业。
最终产品的种类比原材料的种类大得多，所有的最终产品，其基本的加工过程相同且高度专业化。
如化工厂，炼油厂、钢铁厂等，都属于这种类型。
通俗讲原物料和产品种类是一对多，或少对多。
如图所示
接下来是A型（合流型）物流企业，它的原材料品种较多，由许多前加工的零部件装配成相对较少数目的产品，对于特殊产品的零部件是唯一的，对某一个成品来说，其零部件的加工过程往往各不相同，但所使用的加工设备是通用型的。
大型的装备制造业如造船厂就属于这种类型。
通俗来讲原物料和产品种类就是多对一，或多对少。
如图所示
接下来是T型物流企业，它是由一些共同的零部件装配成相对数目较多的成品，许多成品的零部件通常是共用的，而各个零部件的加工过程往往不相同。
如机床厂、工程机械厂、汽车厂就属于这种类型。
那么对于几种类型企业，它们的物流各有什么特点呢？
对于V型企业，工艺流程清楚而且简单，生产提前期较短，瓶颈识别及控制与协调相对容易。
对于A型或T型企业，存在物料清单（BOM），工艺流程复杂，在制品库存较高，生产提前期较长，瓶颈不易识别，计划以及工序间的协调工作也非常困难。
T型企业因为是多种原物料对应多种产品，所以控制起来是最难的。
“物料”所经过的制造资源，存在瓶颈与非瓶颈之分。
瓶颈与非瓶颈资源的工作编排关系如图示。
其中（a）,瓶颈资源在前，非瓶颈资源在后，只能加工从瓶颈资源传送过来的产品或零件。
非瓶颈资源的使用率受到瓶颈资源的制约。
而（b）非瓶颈资源在前，瓶颈资源在后。
非瓶颈在前面，我只管加工从我前面传过来的零件，尽量充分地利用我的资源，甚至100%的利用率，是这样的吗？
我想前面讲的各位都还记得，整个生产系统的节拍、效率和产能是由瓶颈来决定的，而且有100%的决定权，所以在任何时候，生产系统的各个环节都要向瓶颈看齐。
从瓶颈的实际情况出发，满足前后步调一致的前提下，重点聚焦瓶颈资源，实施改善。
（c）所示为瓶颈和非瓶颈汇合在一起进行组装。
因为二者的后续工序同为装配，所以如果同时汇合的话，非瓶颈的产能可以适当的在延迟开始时间的情况下进行缓冲。
但如果同时开始的话，由于瓶颈和非瓶颈所加工的零件在装配上有配套性的要求，那么非瓶颈100%的利用就会造成装配中心的库存积压。
（d）所示瓶颈与非瓶颈同为最后的装配工序，装配完后出货进入市场。
瓶颈对非瓶颈不影响，整个系统的生产能力取决于两者的总和，非瓶颈可以做到100%的利用，整个系统生产能力的提升仍然在于瓶颈资源。
下面来分享OPT实施的九条原则。
首先是原则1：
平衡物流，而不是平衡生产能力。
平衡生产能力是传统的管理方法，传统方法要求各个工作地的生产能力都与市场需求平衡•试图通过平衡生产能力，来产生一种连续的产品流，即达到线平衡，而OPT则主张在企业内部平衡物流，原因是，平衡生产能力实际上是做不到的,因为波动是绝对的•市场在变化，而生产能力则相对稳定•如果接受市场波动及其引起的相关事件，并在此前提下追求物流平衡，就可以实现各个工序都与瓶颈机床实行同步。
第二个原则是：
非瓶颈资源的利用程度不是由它们自己的潜力决定的，而是由系统的约束即瓶颈来决定。
瓶颈限制了产销量，非瓶颈资源的充分利用不仅不能提高产销量，而且会使库存和运行费用增加。
非瓶颈资源的利用程度是由瓶颈资源来决定的•当非瓶颈资源为后续工序时，它只能加工由瓶颈传送过来的工件，其使用率自然受到瓶颈的制约，如果非瓶颈资源为前道工序时，使用程度有可能达到100％，但整个系统的产出是由后续工序，即瓶颈来决定的。
非瓶颈资源的充分使用只会造成在制品的连续增加，并不改变最后的产出•当非瓶颈与瓶颈资源的后续工序为装配时，非瓶颈也可能充分地使用，但受装配配套性的限制，由非瓶颈加工出来的工件其中能够进行装配的，必然受到瓶颈产出的制约，多余部分也只能增加在制品库存•
如果非瓶颈资源的使用程度不受瓶颈的制约时，显然它直接面对的是市场，即最后的加工工序。
所以，非瓶颈资源的使用率一般不应该达到100％
第三个原则是:
非瓶颈资源的“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.做所需要的工作（应该做的，即“利用”）与做某一时间不需要的工作（但能够做的，即“活力”）之间是明显不同的.在系统中非瓶颈资源的安排使用上，应该基于系统的约束•例如，一个非瓶颈资源能够达到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％产出，将变成在制品库存•显然，从非瓶颈资源本身考察，其利用率很好•但从整个系统的观点来看，它只有60％的有效性所以说“利用”注重的是有效性，而“活力”注重的则是能行性。
所以，从平衡物流的角度出发，应该允许在非瓶颈资源上有适当的闲置时间。
也就是说，对于非瓶颈资源，宁可要闲置，不可要多的库存。
第四个原则是，瓶颈上一个小时的损失则是整个系统的一个小时的损失。
瓶颈资源与非瓶颈资源的调整准备时间意义不同•在瓶颈上中断一个小时，是没有附加的生产能力来补充的•如果在瓶颈资源上节省一个小时的调整准备时间，则能够增加一个小时的加工时间，整个系统相应地增加了一个小时的产出。
当然，瓶颈资源是相当宝贵的，必需保持100％的“利用”，尽量增大其产出。
并且应该对瓶颈采取必要的保护措施，避免发生中断或者等工，具体做法如下：
首先，减少调整准备时间和频率，设计瓶颈上的批量应该尽可能大；同时实行午餐和工休连续工作制，减少状态调整所需的时间损失；在加工前，注重质量检查；利用时间缓冲器等。
第五个原则是：
非瓶颈获得的一个小时是毫无意义的•一般来说，非瓶颈资源还有闲置时间，节约一个小时的调整准备时间并不能增加产销率，而只能增加一个小时的闲置时间•如果节约了一个小时的加工时间和调整准备时间，可以进一步减少加工批量，加大批次数，以降低在制品库存，并适当缩短生产提前期。
当然，非瓶颈的能力稳定是前提，不能弄巧成拙，搞不好会成为新的瓶颈，这点要注意。
第六个原则是：
瓶颈控制了库存和产销率
产销率是指单位时间内生产出来并销售出去的量，它受到企业的生产能力和市场的需求量这两方面的制约。
当瓶颈存在于企业内部时，受到瓶颈能力的限制，生产能力不足，产销率也受到了限制，当企业所有的资源都能维持高于市场需求的能力，则市场需求就成为瓶颈•即使企业能够多生产，但由于市场承受能力不足，产销率也不能增加。
另外，瓶颈也控制了库存•企业的非瓶颈应与瓶颈同步，它们的库存水平，只要能维持瓶颈上的物流连续稳定即可，过多的库存只能是浪费。
第七个原则是：
转运批量可以不等于（一般应该不等于）加工批量
我们说，批量策略是车间现场计划与控制的一个重要的方面，OPT采用独特的动态批量系统，它把在制品库存分为两种批量形式：
（1）转运批量：
工序间转运一批零件的数量•
（2）加工批量：
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）。
例如：
在自动装配线上，转运批量为1，而加工批量很大。
瓶颈上的加工批量必须大，效率才高，才能使产销率大，而转运批量应该小，以减少在制品库存；相反，在非瓶颈上的加工批量要小，以适当放慢节奏，平衡与瓶颈的生产时间，从而减少在制品的库存量。
第八个原则是，加工批量应是可变的，而不是固定的
转运批量是从零部件的物流时间成本的角度来考虑的•加工批量则是从资源利用率的角度来考虑的
瓶颈要求加工批量大，转运批量小，同时考虑到库存费用、零部件需求等其它因素，加工批量应是可以变化的。
第九个原则是：
安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，而不应是预定值
传统制定作业计划的方法是这样的：
第一步确定批量；第二步.计算提前期；第三步.安排优先权；安排作业计划；第四步.根据能力限制调整作业计划，再重复前三个步骤
在OPT中，提前期是批量、优先权和其它许多因素的函数
举个例子•某个企业有两批订货，要求零件A与零件B各100件•A、B两零件都需在机床M上加工0.35小时•假设该企业有两台M机床，则A、B的提前期都为35小时•如果该企业只有一台M机床，则当A先加工时，其提前期为35小时，而B要等35小时后才能加工，其提前期实际上为70小时。
由于二者的批量是一样的，所以生产的排序只能考虑优先权，从客户交期要求、客户等级和产品等级来进行权衡。
下面讲实施OPT的要求及条件，OPT实施的关键是制定计划后的落实工
作。
传统的做法，无论对瓶颈资源还是对非瓶颈资源都力求充分地使用，工人们为了完成工时和提高设备利用率，会盲目地生产，终究会导致高库存和浪费。
而OPT对非瓶颈的考核不以生产量为依据，而以它生产的有效的产品量来考核，注重“利用”而非“活力”
OPT是一种技术，同时也是种项目活动，需要OPT软件作为活动的支撑。
而软件的具体运行需要大量的数据支持：
包括产品结构文件（BOM表）、加工工艺文件、精确的加工时间、调整准备时间、小批量、大库存、替代设备等
OPT这种技术适合于产品相对简单、大批量和工序较少的情况，前提条件是：
瓶颈要相对稳定；瓶颈要保证达到100％的负荷能力，需求是相对稳定的；员工愿意服从计划调度的安排。
接下来分享OPT的计划与控制
企业的计划与控制的目标是：
寻求顾客需求与企业能力的最佳配合，一旦一个受控的工序（即瓶颈）建立了一个动态的平衡，那么其余的工序就应该相应地与这一受控的工序保持同步。
OPT是通过DBR系统来实现的，系统包含三要素：
“鼓（Drum）”“缓冲器（Buffer）”“绳子（Rope）”。
这是DBR系统执行的过程图。
具体的执行流程以下详细介绍。
首先，识别企业的真正约束（瓶颈）所在，当需求超过能力时，排队长的机器就是瓶颈，或者负荷高的机床就是瓶颈•
怎么识别呢？
如果已知一定时间内生产的产品及其组合，则按照物料清单上的数据，计算出要生产的零部件；然后，按零部件的加工路线及工时定额，计算出各类机床的任务工时，将并任务工时与能力工时进行比较。
第二步是，基于瓶颈约束，建立产品生产计划（MasterSchedule），使受瓶颈约束的物流达到最优•瓶颈约束控制着系统的“鼓的节拍（Drum-beat）”，即控制着企业的生产节拍和产出率，一般按有限能力，用顺排方法对‘关键资源排序，在瓶颈上可采用扩大批量的方法，以减少调整准备时间，另外，对瓶颈进行保护，使之不受系统其它部分波动的影响•
第三步，使用“缓冲器”进行管理与控制，防止随机波动，使瓶颈不致于出现等任务的情况。
第四步，控制进入非瓶颈的物料，平衡企业的物流，进入非瓶颈的物料应被瓶颈的产出率，即“绳子”所控制。
一般是按无限能力，用倒排方法对非关键资源排序，这样做的目的是使非瓶颈与瓶颈的工序同步•倒排时采用的提前期可以随批量变化•批量也可按情况进行分解。
下面介绍三要素中的鼓。
很显然，瓶颈控制着企业同步生产的节奏也就是“鼓点”
那么，要维持同步生产的话会面临什么问题呢？
就是：
企业的生产如何能满足市场或顾客的需求而又不产生过多的库存？
然后是生产作业计划的安排，要注意几点：
第1点，进行市场行情的正确预测第2点，在交货期上给顾客确定一定的优先权数，并将当前时间作为制定生产计划的起始时间。
第3点，在瓶颈上要根据这些优先权数的大小来安排生产，并据此对上下游的工序进行排序，则可以得到交付时间。
那么，OPT的处理逻辑就是使交付时间与交货期限相符合。
具体的，寻求在瓶颈上的批量规模，如果增大瓶颈的加工批量–可以减少调整准备时间，使瓶颈的有效能力增加–减少系统的柔性，增加库存和提前期。
•而减小瓶颈的加工批量，其效果与增大加工批量相反•两者都会影响到一些订货的交货时间
“可以看出，鼓”反映了系统对约束资源的利用，应编制详细的生产作业计划，以保证对其充分合理的利用。
接下来是“缓冲器”，“库存缓冲”也就是安全库存，一般由统计公式得到。
而“时间缓冲”则须将所需的物料比计划提前一段时间提交，以防止不可预测的随机波动•计量单位代表瓶颈上的一段加工时间长度，例如，一个三天的“时间缓冲”表示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。
那么，在设置“时间缓冲”时应考虑哪些因素呢？
第一个因素是：
要保证瓶颈上不致于因为在制品少而停工
第二个因素是：
应考虑加工过程中出现的波动，如产出率的大小变化、出现次品、机器故障
第二个因素是：
批量考虑。
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，在瓶颈前加工工序的批次与各道工序的调整准备时间有关•如果调整准备时间小，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、批量相同。
第三个因素是：
考虑各种费用，包括：
在制品库存费用、成品库存费用、加工费用和各种人工费用，在保证瓶颈上加工持续的情况下使整个加工过程的总费用最小。
接下来说说OPT的最后一项要素：
“绳子”。
“绳子”它是起传递作用，以驱动系统的所有部分按“鼓”的节奏来进行生产，从而使库存最小。
首先，在瓶颈上游的工序要实行牵引式的生产，用一根看不见的“绳子”把瓶颈与这些工序串联起来，有效地使物料依照产品的生产计划快速地通过非瓶颈作业，以保证瓶颈的需要•“绳子”是由一个涉及原材料投料到车间的详细的作业计划来实现的•“绳子”控制着企业物料的进入，与“看板”思想类似，即由后道工序根据需要向前道工序领取必要的零件进行加工，而前道工序只能对动用的部分进行补充，实行的是一种受控生产方式——即受控于瓶颈的产出节奏，也就是“鼓点”
通过“绳子”系统的控制，使得瓶颈前的非瓶颈设备均衡生产•加工批量和运输批量减少•提前期以及在制品库存减少•防止瓶颈停工待料的发生。
最后介绍OPT软件。
OPT软件是CreativeOutput公司（COI）开发，它的主要输出为：
产品出产计划、详细的生产作业计划、交货期的执行情况、资源的利用情况、采购计划、库存报告、有关产出率和库存的财务报告。
运行的时候，只需按照系统的各工作模块，按流程和数据来操作。
在此不多说了。
到此为止，整个生产管理与产能负荷分析就全部讲完了，希望对大家的工作和企业效率提升以及成本管控起到一定的帮助作用。
升级会员 