基于TOC的生產(chǎn)物流運營方式
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一、引言
企業(yè)生產(chǎn)物流尤其是制造企業(yè)的生產(chǎn)物流是伴隨著產(chǎn)品生產(chǎn)制造過程而發(fā)生的，即產(chǎn)品的生產(chǎn)制造過程實質(zhì)上是一個物流過程。企業(yè)生產(chǎn)物流的控制主要體現(xiàn)在對生產(chǎn)物流流動速度的進度控制以及對生產(chǎn)物料數(shù)量上的控制。隨著人們對物流活動對生產(chǎn)的促進作用的認識越來越深刻，近年來出現(xiàn)了按物料流動的通暢程度為標準來識別生產(chǎn)控制優(yōu)先度的生產(chǎn)管理理論。對于各工序能力負荷相對穩(wěn)定的生產(chǎn)企業(yè)，在有了運行物料需求計劃（Material Requirements Planning，MRP）所需要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)（如產(chǎn)品結(jié)構(gòu)文件、加工工藝文件、提前期、庫存量及設備情況等信息）后，就可以以TOC理論為依據(jù)對生產(chǎn)和物流活動進行計劃和控制。
盡管TOC產(chǎn)生的時間不長，卻取得了令人矚目的成就，是繼MRP和JIT之后出現(xiàn)的又一項組織生產(chǎn)的新方式。該理論已經(jīng)在西方各國得到比較廣泛的應用，取得了令人興奮的成果。約束理論已從單一的
生產(chǎn)計劃方法發(fā)展成為一套用于復雜系統(tǒng)分析與性能持續(xù)改進的管理哲學。文章著重介紹了約束理論在企業(yè)
流程管理方面的應用。
二、TOC的理論依據(jù)及原則
（一）約束理論的基本概念
TOC是約束理論（Theory of Constraints）縮寫，是在以色列物理學家EliGoldratt博士提出的最優(yōu)生產(chǎn)技術(shù)（Optimizd Production Technology，OPT）理論的基礎(chǔ)上，于20世紀90年代逐漸成熟完善起來的。其核心思想是企業(yè)必須把有限的資源和精力投入到最緊要的環(huán)節(jié)，投入到物流效率最低的瓶頸環(huán)節(jié)上去，強調(diào)決策溝通與團體協(xié)作，體現(xiàn)了“抓住重點，以點帶面”的管理思想。它“把企業(yè)在實現(xiàn)其目標的過程中現(xiàn)存的或者潛伏的制約因素稱為‘約束’或瓶頸，通過逐個識別和消除這些‘約束’，使企業(yè)的改進方向與策略明確化，從而達到幫助企業(yè)更有效地實現(xiàn)其目標的目的”。
按照TOC的觀點，在企業(yè)的生產(chǎn)系統(tǒng)中，值得特別重視的作業(yè)指標有三個：第一是產(chǎn)銷率，即通過銷售活動獲取收益的速率，第二是庫存，第三是運行費。這三個作業(yè)指標之所以重要，是因為在通常情況下，庫存的降低可以導致運行費開支的減少，進而提高企業(yè)的投資收益率，為企業(yè)的發(fā)展提供保障。雖然通過降低庫存來減少運行費的作用是遞減的，但是一些已經(jīng)達到世界最低庫存水平的日本公司仍然盡力繼續(xù)降低庫存，原因就在于降低庫存不僅可以降低運行費的開支，更重要的是它能縮短制造周期。縮短制造周期是提高企業(yè)竟爭能力的一個重要因素。產(chǎn)品的品種、質(zhì)量、價格與交貨期是影響競爭力的幾大因素，制造周期的縮短，對于縮短顧客的訂貨提前期，提高對顧客訂貨的響應性以及爭取較高的價格都有很大的作用，進而增加市場占有率，提高未來的產(chǎn)銷率。
現(xiàn)實的生產(chǎn)活動中，對企業(yè)庫存大小和產(chǎn)銷率高低起決定作用的因素是物料在各個環(huán)節(jié)的通過能力。在設計一個企業(yè)是，總是以各階段的生產(chǎn)能力平衡為標準，然而事實上很難實現(xiàn)每個工序的實際負荷與其生產(chǎn)能力的完全統(tǒng)一，必然會出現(xiàn)有的資源負荷過重。這些實際生產(chǎn)能力小于（最多等于）生產(chǎn)負荷的資源被稱為瓶頸資源。TOC原理就是側(cè)重對企業(yè)瓶頸資源的管理。
（二）TOC理論的原則
1、不是以追求設備的生產(chǎn)能力平衡為目標，而是追求物流平衡。
2、非瓶頸資源的利用水平不是由它本身潛能決定的，而是由系統(tǒng)中的瓶頸資源決定的。
3、瓶頸資源損失的時間無法彌補，它將造成系統(tǒng)產(chǎn)出的減少。
4、非瓶頸的損失可以彌補、因為由多余生產(chǎn)能力，有等待時間作為補充。
5、傳送或搬運批量不一定和生產(chǎn)批量一致。
6、瓶頸資源決定系統(tǒng)的產(chǎn)出與庫存。
7、生產(chǎn)批量不是固定的，而是變化的。
（三）TOC理論下持續(xù)改善系統(tǒng)整體性能的核心步驟
1、瓶頸資源的確定
瓶頸是制約整個系統(tǒng)產(chǎn)出的部位或環(huán)節(jié)。對非瓶頸部分加大投資，不但不能提高生產(chǎn)效率，而且浪費資源。因此，確定瓶頸就成了TOC物流控制的基礎(chǔ)工作。
（1）確定瓶頸資源所需要的數(shù)據(jù)。通過對自身的生產(chǎn)運行情況及資源配置僅需分析，企業(yè)就可以確定瓶頸資源。在這個過程中要用到的數(shù)據(jù)資料主要有：
客戶服務目標；生產(chǎn)線上所有零部件的清單；各工序的相對位置及其供貨點的位置；處于不同位置的工序的生產(chǎn)加工能力；不同零部件的加工批量；不同工序、不同零部件的庫存水平，控制庫存的方法；現(xiàn)有設備的生產(chǎn)能力等。以上數(shù)據(jù)對物流結(jié)構(gòu)有重大影響。通過分析可能找到一個能使設施運營最有效率的產(chǎn)量，即均勻的物流量。
（2）瓶頸資源的確定。根據(jù)上述數(shù)據(jù)，找出各個環(huán)節(jié)生產(chǎn)能力的變化對生產(chǎn)運作管理的影響，找出瓶頸資源。
2、TOC生產(chǎn)的排序方法
上述工作確定了瓶頸工序后，TOC的工作程序是：
（1）確定瓶頸機器的最大生產(chǎn)能力并使其按最大限度工作。為此安排瓶頸機器前的生產(chǎn)時間總和小于瓶頸機器生產(chǎn)時間的機器首先開始生產(chǎn)。
（2）向前推理給瓶頸機器排序。
（3）向后推理給其他非瓶頸機器排序，以不斷保障瓶頸機器的需求。
（4）傳送的批量不一定與生產(chǎn)的批量一致。
三、TOC條件下企業(yè)物流的計劃與控制——DBR系統(tǒng)
為保證TOC計劃的順利實施，企業(yè)制定計劃時就要以尋求與企業(yè)能力的最佳配合為目標，一旦一個被控制的工序（即瓶頸）建立了一個動態(tài)的平衡，其余的工序應相繼與這一被控制的工序同步。TOC的計劃和控制是通過DBR系統(tǒng)來實現(xiàn)的。即“鼓（Drum）”“緩沖器（Buffer）”“繩子（Rope）”系統(tǒng)。
（一）企業(yè)物流約束的識別及合理利用（D）
識別企業(yè)的真正約束（瓶頸）是企業(yè)運行TOC的開端，也是控制物流的關(guān)鍵。因為這些瓶頸制約著企業(yè)的運作能力，也控制著企業(yè)同步生產(chǎn)的節(jié)奏——鼓點。事實上，產(chǎn)品的交貨期不是由企業(yè)的生產(chǎn)周期決定的，而是取決于市場的需求。只有各個工序都在市場需求的時間完成了加工任務，產(chǎn)品的最終完工時間才能與實際要求的交貨期限相符。如果能知道一定時間內(nèi)生產(chǎn)的產(chǎn)品及其組合，就可以按物料清單計算出要生產(chǎn)的零部件。然后，按零部件的加工路線及工時定額，計算出各工序的任務工時。將任務工時能力工時比較，負荷最高的設備就是瓶頸。一般來說，當需求超過能力時，排隊最長的機器就是瓶頸。找出瓶頸之后可以通過編制詳細的生產(chǎn)作業(yè)計劃，在保證對其生產(chǎn)能力的充分合理的利用的前提下，適時滿足市場對本企業(yè)產(chǎn)品的需求。從計劃和控制的角度看，“鼓”反映了系統(tǒng)對瓶頸資源的利用。
（二）隨機波動的控制（B）
產(chǎn)品生產(chǎn)計劃（MasterSchedule）的建立，應該使受瓶頸約束的物流達到最優(yōu)。因為瓶頸約束控制著系統(tǒng)的“鼓的節(jié)拍”，即控制著企業(yè)的生產(chǎn)節(jié)拍和產(chǎn)出率。為此，一般按有限能力，用排序方法對關(guān)鍵資源排序。為了充分利用瓶頸的能力，在瓶頸上可采用擴大批量的方法來減少調(diào)整準備時間。同時要對瓶頸進行保護，使之不受其他部分波動的影響。為此，一般要設置“緩沖器（Buffer）”以防止可能出現(xiàn)的生產(chǎn)的隨機波動造成的瓶頸等待任務的情況。
一般來說，緩沖器分為“庫存緩沖”和“時間緩沖”兩類。庫存緩沖也就是安全庫存，用以保證非瓶頸工序出現(xiàn)意外時瓶頸工序的正常運行。而時間緩沖則是要求瓶頸工序所需的物料提前提交的時間，以解決由于瓶頸工序和非瓶頸工序在生產(chǎn)批量的差異可能造成的對生產(chǎn)的延誤。
（三）物流能力的平衡（R）
“緩沖器”的設置保證了企業(yè)最大的產(chǎn)出率，但也響應產(chǎn)生了一定的庫存。未來實現(xiàn)在及時滿足市場需求的前提下的最大效益，必須合理安排一個物料通過各個工序的詳細的作業(yè)計劃，這就是TOC中的“繩子”。即在生產(chǎn)的組織中，物料供應與投放由一個詳細的作業(yè)計劃——“繩子”來同步。繩子控制著企業(yè)物料的進入（包括瓶頸的上游工序與非瓶頸的裝配），器實質(zhì)和“看板”思想相同，即由后道工序根據(jù)需要向前道工序領(lǐng)取必要的零件進行加工，而前道工序只能補充動用的部分。實行的是一種受控生產(chǎn)方式。在TOC就是受控于瓶頸的產(chǎn)出節(jié)奏，也就是“鼓點”。沒有瓶頸發(fā)出的生產(chǎn)指令，就不能進行生產(chǎn)，這個生產(chǎn)指令是通過類似“看板”的物質(zhì)在工序間傳遞的。
通過“繩子”系統(tǒng)的控制，使得瓶頸前的非瓶頸設備均衡生產(chǎn)，加工批量和運輸批量減少，可以減少提前其以及在制品庫存，而同時不使瓶頸工待料。所以，“繩子”是瓶頸對其上游機器發(fā)出生產(chǎn)指令的媒介。
四、結(jié) 語
應用約束理論，可以重點突出地確保整個生產(chǎn)過程或工作過程快速有序的進行，能夠有效地防止不適當?shù)刈非缶植啃识鴵p害全局效率的現(xiàn)象，從而最大限度地提高整個系統(tǒng)的效益。在DBR管理模式下，企業(yè)可以在現(xiàn)有的資源條件下，不增加人力、物力和財力，僅靠轉(zhuǎn)變管理思路、調(diào)節(jié)系統(tǒng)運作和挖掘內(nèi)部潛力，就能顯著提高經(jīng)濟效益。