限制理论 | 数字化精益制造执行系统(LDMES)

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2.1.2  限制理论




TOC限制理论:
       TOC英文全称为:Theory Of Constraints。
       任何系统至少存在着一个限制,否则它就可能有无限的产出。因此要提高一个任何企业或组织的产出,必须要打破系统的限制。任何系统可以想象成由一连串的环所构成,环与环相扣,这个系统的强度就取决于其最弱的一环,而不是其最强的一环。相同的道理,我们也可以将我们的企业或机构视为一条链条,每一个部门是这个链条其中的一环。如果我们想达成预期的目标,我们必须要从最弱的一环,也就是从瓶颈(或限制)的一环下手,才可得到显著的改善。

       TOC理论核心是整个系统的绩效通常总由少数因素决定,这些因素就是系统的制约因素。 TOC指导工厂企业人员如何找出运作上的制约及如何尽量利用自己手上有限的资源(资金、设备、人员等),令企业在极短时间内,以及无需大量额外投资下,达到运作及盈利上的显著改善。


限制理论的起源:
       限制理论(TOC)是美籍以色列人高德拉特(Eli Goldratt)博士从物理学领域引进到管理学领域形成的,最初它作为一个物理学原理使用,一个简单的原理存在,它是指物理系统的最薄弱环节决定整个系统的产出或者效率。1984年,高德拉特博士出版了他的第一本小说《目标》,书中运用约束的相关理论帮助一个工厂厂长在较短的时间内实现了扭亏为盈,不仅很好的处理了企业的发展问题并且很好的解决了家庭中的矛盾。在高德拉特的不断努力下,该书很快畅销美国,并得到了相关管理专家的好评,从此,TOC开始流行。高德拉特博士在以后的实践中,将该理论从生产领域逐渐扩展到销售领域,以及企业的其它管理领域。后来,高德拉特又出版了《决不是靠运气》和《关键链》等书籍,将该理论形成了一个完整的体系,并发展成为一种思维模式。

       约束理论在美国应用很广,美国生产和库存管理协会非常关注约束理论的发展,称其为“约束管理”,并成立专门的约束理论研究小组。该小组认为:TOC是管理理论和管理工具的结合,它把企业在实现目标的过程中现存的或者潜伏的制约因素叫做“约束”,通过逐个识别约束和消除这些因素,使得企业的改进策略和改进方向更加明确化,从而帮助企业实现其目标。


TOC的目标——公司级的:
       任何制造企业的目标只有一个,即现在和将来都能赚钱。但是企业里每天所在做的许多事,却与赚钱无关,甚至于背道而驰。有的管理人员认为:“工作的目标是发挥最大的效率生产出产品。"所以他们为保持工人们忙忙碌碌,没事找事做以提高机器利用率,以扩大批量生产来降低单位成本,节省单位人工成本等,很多做法讳背"赚钱"的目标,甚至造成亏损。然而我们一向都是这样做,不知有何不妥。


TOC的目标——生产层级:
       TOC提出3个直接指标:产销率、库存和运营费。

       按TOC的定义:产销率T是一个系统通过实现产品或劳务的销售的盈利速度。而只有那些最终实现了销售的产出才会真正给企业带来利润。TOC理论中的产销率是衡量企业在单位时间内能够产出并销售产品而最终获利多少的能力。库存是一切暂时不用的资源,占用了资金,产生机会成本及一系列维持库存所需的费用。运营费是生产系统将库存转化为产销量的过程中的一切花费,其中包括所有的直接费用和间接费用。

       传统的管理强调首先降低运营费用,接下去才是有效产出的增加,最后是库存的减少。约東理论的观点是否定的,尽管成本的消减可以给利润收益带来了立竿见影的效果,但致力于降低成本有可能无益甚至妨碍生产率的提高,原因有两个:首先,成本消减往往会走得太远,以至于有损于企业的生产能力。其次,成本消减总有个尽头,当逼近生产无浪费的极端情况时,难道就停止企业改进的进程吗?(这与精益的观点是冲突的)。而TOC认为,最大的获利来自于首先增加有效产出,然后依次是库存的减少和运营费的减少。我们应该注意的是:把目标和必要条件区分开来是十分重要的。目标是持续地获取利润、赚钱。降低成本是企业赚钱的必备条件,但这并不能确保企业取得成功。

TOC的九大原则:
1)平衡物流,而非平衡能力;
2)非瓶颈资源的利用程度不是由它们自己的潜力决定,而是由系统的限制决定的;
3)资源的“利用”和“活力”不是同义词;
4)瓶颈上一小时的损失则是整个系统一个小时的损失;
5)非瓶颈获得的一小时是毫无意义的;
6)瓶颈控制了库存和产销率;
7)转运批量可以不等于加工批量;
8)加工批量应该是可变的,而不是固定的;
9)安排作业计划应同时兼顾所有的约束,提前期是作业计划的结果,而不是预业值。


DBR(Drum – Buffer - Rope)系统:
       TOC的计划与控制是通过DBR系统实现的。即“鼓(Drum)”、“缓冲器(Buffer)”和“绳子(Rope)”。

D-鼓(Drum):
       “鼓”即一个系统中识别的瓶颈所在。瓶颈控制着企业同步生产的节奏——“鼓点”,维持企业内部生产的同步和市场需求的同步,使用企业的生产能满足市场或顾客的需求而又不产生过多的成品和半成品库存。

B-缓冲器(Buffer):
       “缓冲器”的保护目的主要是在确保瓶颈不会因断料而停止工作。在DBR系统中,以“时间缓冲的观念来达到保护的目的。但是要注意的是,缓冲是以产出的需求来保护系统,换言之,缓冲保护订单在一个区段内有效地进行,而不是各个工作站的绩效。

       DBR系统藉“缓冲器“的设定以保护订单能在交期前及时完成,与传统的在制品安全库存有所不同,传统的在制品安全库存是为了保护工作站不闲置,而不是全面考虑订单能否准时完成。
“时间缓冲“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。

R-绳索(Rope):
       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。

       如果说“鼓”的目标是使产销率最大,那么“绳子”的作用则是使库存最小。瓶颈决定着生产线的产出节奏,而在其上游的工序实行拉动式生产,等于用一根看不见的“绳子”把瓶颈与这些工序串联起来,有效地使物料依照产品生产计划快速地通过非瓶颈作业,以保证瓶颈的需要。“绳子”起的是传递作用,以驱动系统的所有部分按“鼓”节奏进行生产。


TOC的五步骤法:
(1)识别。确定组织所受到的限制条件。利用产能平衡图进行平衡,在确认无法进行更进一步调整时,可以确认生产流程中何种作业资源为组织的限制条件。
(2)挖尽。充分挖掘利用受到严格限制的资源。步骤2是限制理论中短期限制条件管理原理的核心,直接关系到限制理论所追求的降低存货水平、改进经营业绩的目标能否实现。将其中最主要是严格限制条件定义为“鼓手”。鼓手限制条件的生产率决定着整个工厂的生产率。需要由鼓手限制条件提供半成品才能进行生产的下游工序,自然地不得不按照它的生产率组织生产。向鼓手限制条件提供半成品的上游工序,也要按照与鼓手限制条件相同的速率来安排生产。根据鼓手限制条件的生产速率安排生产,可以避免上游工序过剩的生产能力生产出过剩的在制半成品。
(3)遵从。让其他一切工作都服从步骤2所做出的决策。鼓手限制条件从根本上限定了整个工厂的生产能力。其他所有部门都应该服从鼓手限制条件的需要。这项原则要求公司改变他们原来观察问题的方式,因为衡量单个部门的生产效率已经没什么意义了。
(4)提升。努力改善组织的严格限制条件。在进行前三步骤后,现有的各种限制条件已得到充分利用,接下来的步骤是要着手实施持续的改善计划,其内容是减少严格限制条件对组织经营动作的限制。可是,如果组织所面临的严格限制条件不只一项时,则改善原则是应该增加使公司的产出收益增加得最多的那项受到限制的资源。
(5)避免惰性。重复上述过程。透过第四步骤的改善,旧的限制条件将被消除,而新的鼓手限制条件又将产生,此时应回到步骤1重新确认新的限制条件并进行步骤2、3的管理工作以及步骤4的改善工作。从以上5个步骤可以发现,限制理论就是通过对限制条件的管理与改善,使公司的经营业绩不断得到改善的一套系统。





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