aaf0504约束理论和生产计划.docx
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1、aaf0504约束理论和生产计划假如没有约束,系统的产出将是无限的。现实当中 任何系统都不能无限地产出,因此,任何系统都存在着一个 或者者多个约束。而任何的企业与组织均可视为系统,因此, 要想提高企业与组织的产出,务必尽可能打破各类约束。任何系统都能够想象成由一连串的环构成,环环相扣, 整个系统的强度就取决于其中最弱的一环。相同的道理,我 们也能够将企业视为一条链条,其中的每一个部门都是链条 的一环。假如企业想要达成预期的目标,务必从最弱的环节 瓶颈或者约束的环节大力改进,才可能得到显著的 成效。换句话说,哪个环节约束着企业达成目标,就应该从 克服这个约束环节来进行改革。以色列物理学家Eliy
2、ahu M. Goldratt博士创立了 一种基 于“约束”的管理理论,命名为约束理论(Theory of Constraints),简称 TOCo 1984 年,Goldratt 博士出版了第一 本以小说体写成的TOC专著目标,描述了一位厂长应 用约束理论使工厂在短时间内转亏为盈的故事。由于书中描 述的问题在很多企业普遍存在,一时间,该书在全球畅销,什么样子?如何使改进得以实现?基础工具层:TOC注重日常管理的顺利开展,视其为成功消 除“约束”的必备条件与基础工作。在这方面,TOC与其他管 理理论思想相互支持,融会贯穿,比如:如何有效沟通、如 何双赢地解决冲突、如何搞好团队协作、如何持续改进
3、等; 应用实践层:TOC自出现以来,在很多企业中得到实际应用, 其中不乏福特公司等名列全球500强的企业。这些企业通过 具体实践,总结出了各自应用领域的具有创新性的实证方 案。这些领域涉及企业战略方向的设定、生产、分销、营销 与销售、项目管理等;支撑环境层:以TOC为管理思想内涵的管理软件已经在西 方国家得到较广泛的应用。软/硬件、业务数据与企业管理人 员的经验相结合,成为TOC管理思想得以落实的支撑环境。 TOC的概念层次如图2所示。找出约束通常地说,在企业整个的业务经营流程中,任何一个环 节只要它阻碍了企业更大程度地增加有效产出或者减少库 存与运行费,那么它就是一个“约束”。“约束”是一个
4、广义的 概念,通常也称作“瓶颈” (Bottleneck) o约束能够来源于企 业内部,也能够来源于企业外部。通常来说,约束能够是三 种类型:资源(Resources)、市场(Markets)与法规(Policies)。 由于法规自身所具有的强制性,企业对来自资源与市场的约 束进行改造的可能性要大得多。在企业生产环境中,所谓“约束资源”,指的是实际生产 能力小于或者等于生产负荷的资源。这一类资源限制了整个 企业出产产品的数量。其余的资源则为非约束资源。为简明 起见,本文模拟一个简单的生产流程,假设某产品P的生产 流程如图3所示:原材料经机器(或者工序)A、B加工成组件, 再经机器C组装为成品。
5、假如P产品的市场需求为每周30个单位,A的生 产能力为每周生产35个单位;机器B的能力为每周生产40 个单位,机器C的能力为每周生产25个单位。显然,机器C 为约束资源。改进的办法也很明确:增加C的生产能力。假如情况再复杂一些:对P的市场需求为每周28个单 位;机器A的生产能力为每周生产15个单位;机器B的能 力为每周生产25个单位,机器C的能力为每周生产20个单 位。那么,约束在哪里呢?这时,假如相对市场需求来说机器A、B、C都应该为 约束资源。但根据TOC对约束的定义,当前只有机器A为 约束资源,由于机器C其生产能力尽管每周生产20个单位, 但每周只能接到机器A所能生产的15个单位的最大生
6、产负 荷,即其生产能力超过了对它的需求量,为非约束资源。机 器B其生产能力每周生产25个单位,达不到市场的要求, 但它产出的中间品已经在机器C前积压了,即其生产能力超 过了后续环节对它的需求量,也是非约束资源。这时,只有 将机器A的生产能力提高,才能更好地满足市场需求,否则 假如去盲目改进机器B或者C的话,对最终产出于事无补, 而且会产出更多的积压在制品。我们接下来对整个生产过程进行一系列改进,能够发 现,系统的约束也在发生变化。见图4,方框中的数字表示 资源的生产能力,红色表示约束资源。通过对上例的分析,能够对TOC的管理思想窥见一斑: 生产能力小于市场需求的资源,按定义不一定为约束资源。
7、TOC的管理思想是首先抓“重中之重”,使最严重的制约因素 凸现出来,从而从技术上消除了“避重就轻”、“一刀切”等管 理弊病发生的可能。短期的效果是“抓大放小”,长期的效果 是大问题、小问题都没忽略,而且企业整体生产水平与管理 水平日益提高。通过筛选,任何企业只应该存在着少数的约束资源,从而避 免了管理者陷入大量的事务处理当中而不能自拔。约束资源是动态转移的,这就给管理者的惰性敲了警钟。思维流程的技术工具TOC最终就是要寻求顾客需求与企业能力的最佳配合, 对约束环节进行有效的操纵,其余的环节相继地与这一环节 同步。思维流程(TP)是TOC要紧的工作方法,有下列要紧的 技术工具支持TP。1 .现实
8、树(Reality Tree)现实树是因果图,分为当前现实树与未来现实树。现实树的建立要严格遵循若干条逻辑规则,从“树根”开始,向“树 干”与“树枝”进展,一直至树叶。“树根”是根本性的原因, “树干”与“树枝”是中间结果,“树叶”是最终结果。关于当前 现实树来讲,“树叶”是一些人们不满意的现象,“树根”是造 成这些现象的根本原因或者核心问题所在。而在未来现实树 当中,它的“树根”是解决核心问题的方案,“树叶”是最终人 们想看到的结果。2 .当前现实树(Current Reality Tree, CRT )要回答“改进什么”时,我们往往是从能够得到的例证开 始着手,即系统中明显地存在着的那些不
9、尽人意的地方,如 发货拖延、库存超标等,总称之“不良效果” (Undesirable Effects,简称UDE)。值得注意的是,UDE并不是真正的问 题所在,它们只是一些表面现象。通过绘出将这些不良效果 联系在一起的逻辑关系图,能够大大有助于找到真正的问题 症结所在,它们就显示在这个逻辑图的最低部。3 .消雾法(Evaporating Cloud, EC)消雾法用来以双赢(Win-Win)的方式解决企业中的冲 突。此法的得名是由于企业中的冲突像一团团的云雾一样, 人们往往不能很清晰地说出毕竟是那些原因造成了这些冲 突。消雾法就是要驱散那些弥漫在冲突周围的混淆与模糊,找到解决问题的突破点,也就
10、是“注入”。4 .未来现实树(Future Reality Tree, FRT)用“消雾法”看清问题与冲突,找到“注入”。但这还不是 一个充分完整的方案。要回答“改成什么样子”,需要利用未 来现实树。在CRT图上,把一个个“注入”插入到它要进行突 破的环节。然后,重绘逻辑连接,在CRT的基础上生成FRTo 这时,我们就要看“不良效果”是否转变为“满意效 果”(Desirable Effects, DE)。5 .负效应枝条(Negative Effect Branches)当做完CRT, EC, FRT的一系列工作以后,就要找一 些受改进影响最大的人来参与,以保证改进的成功实施。TP 是一项高度
11、开放、广泛参与的活动。当这些与改进直接有关 的人看到改进进行的突破与FRT所描绘的“未来现实”时,他 们往往会有一种抵制改进的情绪。关于这种情况,TP给予了 充分考虑,以避免实施的失败。TP认为,正是这些受改进影 响最大的人,才对那些意料之外的负面效应(即“负效应枝 条”)熟悉得最清晰。因此,TP要求主动寻求这些人的参与, 并与他们一道找出避免这些“负效应枝条”长出的办法,此过 程能够形象地描述为“剪去负效应枝条(trimming the Negative Branches )。6 .必备树(Prerequisite Tree)要注意,问题“如何使改进真正得以实现? ”不一致于“如 何对事物进
12、行改变? ”。前者是在改进前后的状态都已知晓的 情况下,重点强调如何导致这一改进的实际发生。鉴于人们 对自己参与设计的改进方案通常抵触较少,因此回答问题“如 何使改进真正得以实现? ”的关键就是,让那些将与这些转变 直接有关的人来制定实施转变所需的行动方案。这个工作是 TP中最有力的一环,也是TOC与其他那些追求持续改进的 思维流程相比最显著的一个特色。用来显示克服障碍路径的 逻辑图就称之“必备树”。7 .转变树(Transition Tree)TOC思想的应用成功需要集思广益,找到配合实施最初 “注入”的其他“注入”。把所有这些实现成功实施所需的活动 集中在一起,并给出它们之间的关系,弄清晰
13、活动的先后顺 序应该如何,也就是“转变树”。目前,TOC的核心理念与TP方法仍处在不断地进展完善之中。约束理论(TOC)的生产计划概要确实,可能很多人都看过目标一书,小说中的鼓、 绳子、缓冲给我们很深的印象。但是,在实际计划工作中却 不明白如何实现。本文就是浅谈TOC理论的生产计划,从 DBR系统的基本原理谈起:(在国外,有些APS软件是基于 模拟仿真或者基因算法理论的,但有些APS软件却是基于 TOC约束理论的,约束理论的计划是APS的一种)。首先,我介绍一下DBR的解释:DBR系统的目的是:(1)识别企业的真正约束(瓶颈).基于瓶颈约束来建立生产计划(Drum鼓的节拍).对Buffer“缓
14、冲”的管理(4)非瓶颈的物料的投入受到瓶颈的产出率的操纵,即 Rope“绳子”所操纵.鼓:是约束资源的产出速度决定整个系统的运营速度, 即瓶颈操纵着企业同步生产的节拍,因此称之“鼓Drum”.在 安排生产计划时,首先把优先级计划安排在约束资源上,“鼓” 反映了系统对约束资源的利用.“鼓”的目标是有效产出最大.缓冲:分为时间缓冲、库存缓冲.是保证瓶颈不可能出 现因缺料而停工,在约束资源的后续装配工序前设置非约束 资源缓冲,保证瓶颈能力100%利用时间.缓冲分为鼓缓冲,装配缓冲,发运缓冲.鼓缓冲:鼓缓冲能够在任何工作中心之前动态的布置, 它被定义为鼓,同时使用协调计划处理.鼓缓冲是保护复杂制 造环
15、境的约束或者瓶颈.约束理论TOC的概念是(Identified) 定义加工过程中尽可能的需要的(Exploited)利用的约束我们 不能处理不可能运行的订单与理想的计划,在鼓上运行的时 间之前布置时间缓冲.假如有了这个缓冲,我们就能具有一 些缓冲渗透(buffer penetration)的数量来承受有限计划鼓的影 响的风险.装配缓冲:装配缓冲:用于保证非-鼓链的装配,在足够时间到达,形 成与关键鼓链的零件配套.装配缓冲是不提供对所有子项装 配到达的偏置,只有是与通过鼓计划的子项配套时才会出现 装配缓冲.如不一致子项被要求为一个特别的订单装配.但是, 假如这些子项没有一个是通过鼓计划的,装配缓
16、冲是不可能 产生的.发运缓冲:发运缓冲是用来保护独立需求物料的交货.大 部分情况下,发运缓冲将总是被分配的.所有的产品结构链 都具有发运缓冲,它是在订单完成日期之前到达的时间缓冲. 但是,由于加工过程中的变化,会导致有可能在理想的缓冲 日期之后到达.在这个能够同意的日期之后到达与达到我们 要求的时间点到达,我们就能继续考虑计划满足订单的完成 日期(销售或者预测).绳子:绳子的目标是在制品库存最小,绳子根据约束资源的生 产节拍,决定上游原材料的发放速度,其原理类似于看板管理 思想.由缓冲保证 有效生产由缓冲保证 有效生产由戴决定 生产计划DBR系统生产计划的实现过程:(1)计划:主生产计划,鼓计
17、划与物料下达计划.(2)执行:缓冲管理与采购/发放计划.(3)操纵:评估与过程指示一、TOC生产计划是如何计划计算加工时间?加工时间是来加工一个完整的批量的时间.加工时间的 开始点就是开始节点与结束点是结束节点.当计算加工时间 时,在制品的每一批与现有库存是分别计算的.假如一个订单 (销售或者预测)的需要数量能够能用在制品数量与库存来满 足,在制品数量与库存数量大于了订单需求的数量,将没有加 工时间.WIP是已经完成它的工序的库存.在变化的工作中心 没有考虑准备时间.加工时间分别对批量进行计算.这个批量 是在车间里加工的数量.加工时间的计算公式:整批的工序最大运行时间+在所有其它工序的每件,每
18、 批运行时间+所有工作中心的排队时间的合计+所有工序 的闲散时间的合计最大运行时间二取整(任务量/批量)/工作中心的单 元数)*每批的运行时间销售200多万册,TOC从此非常流行。约束理论在美国企业界得到很多应用,在20世纪90年 代逐步形成完善的管理体系。美国生产及库存管理协会 (American Product and Inventory Control Society, APICS)非常 关注TOC,称其为“约束管理(Constraint Management)”,并专 门成立了约束管理研究小组。该小组认为:TOC是一套管理 理念与管理工具的结合,他把企业在实现其目标的过程中现 存的或者
19、潜伏的制约因素称之“约束”,通过逐个识别与消除 这些约束,使得企业的改进方向与改进策略明确化,从而达 到帮助企业更有效地实现其目标的目的。关于TOC的这组报道,已经准备了好长时间,但编者 一直有所顾忌,由于想要以通俗生动的文字、在比较简短的 篇幅中把TOC讲透,实在太难。但不管如何,我们的很多 读者如经理人、企业家、管理理论研究员,都需要熟悉TOC, 因此,我们还是有必要推出这组报道。场景闪回市场低迷使得许多企业的业绩衰退,库存持续增加。某 公司总经理为此忧心忡忡,不知从何下手才好。因此召集各 部门主管开会讨论,想听听各部门有何计策。市场是公司对外的窗口,首先由市场经理发言。他认为 最近订单减
20、少,要紧由于产品的报价过高,客户要求杀价,强制排队时间与闲散时间是固定的时间增加,它能够计 算在加工时间的长度里.强制排队时间是对工作中心的特别 时间,而闲散时间是对零件或者工艺工序的特别时间.实际上, 它们被用于特别的处理过程如:在热处理工序以后,需要时间 冷却.对油漆的“晾干”时间.在其它应用里,它们能被用已知 的延迟或者无正式文件处理过程如:估计有意义的等待或者 在特别的工作中心的排队时间.物料处理时间,移动物料从一 个地方到另外一个地方.这些时间要素是固定的.我们应该 有区别的使用.TOC计划在应用中,计算时间用动态的方法, 依靠可用时间的计算,把强制排队时间与闲散时间增加到加 工周期
21、时间里来处理可能例外的机会或者由加快”渗透”时间 的过程中.二、TOC的生产计划是如何计算缓冲时间?假如没有鼓的订单,那么就只有靠发运缓冲来保护变化T.一个积极的缓冲是排队缓冲+整个Murphy墨菲(经验值) 缓冲排队缓冲是能够动态渗透,积极缓冲常用因此订单(销 售,预测)的完成日期合理化.缺省的积极缓冲是?排队+ Murphy 墨菲.鼓缓冲等于1/3的正常应用缓冲,大部分上游鼓将同意 正常的缓冲与下游鼓将同意1/3的缓冲.首工作中心(能够直 接下达原材料的工作中心)被定义为鼓将没有鼓缓冲.装配 缓冲不用于“积极缓冲”的计算.使用缓冲,需要考虑的是:是否有一个鼓与在每一个链里 有加工时间存在.
22、对发运缓冲规定的值被应用到所有独立 需求的偏置加工时间.由排队+墨菲值的积极缓冲来满足发 运.当工作中心被选择作为一 “鼓”(瓶颈)时,在有限计划里. TOC计划应用鼓缓冲值来偏置满足不一致的鼓的加工时间. 在这一点的“积极缓冲”是能够计算的.如计算鼓缓冲与计算 装配缓冲.三、TOC的生产计划是如何计算计划时间点?现在,我们懂得了加工时间与时间缓冲,现在就能够懂得 时间点的计算了. TOC的生产计划对工序节点的鼓产生精确 的开始与结束时间.独立的客户与预测订单也有精确的时间,这些时间能够被考虑是确认的计划日期。对其它节点或者非鼓链的工作中 心,它只能计算开始日期与缓冲渗透(不计算完成日期).当
23、缓冲渗透是0或者减少,开始日期本质是DBD(不要在 日期之前作).在任务时间应该开始时,应该分析任务的剩余缓 冲.假如剩余缓冲,计划缓冲,那么任务不应该开始.在鼓上的任务开始能够依靠于上游任务被完成.这是基 本的加工时间+缓冲在TOC计划时假如被标出红色警告,说 明排定的订单(销售或者预测)已经延迟.EST:最早开始时间(Earliest Start Time),是任务能够最 早开始的时间.考虑到完成所有紧接前的任务所花的时间. 使用积极缓冲计算,装配缓冲被忽视-假设加快要完成.EST 从一确认计划节点被向前传播,上游鼓任务的结束时间已经 确认了计划.最小化物料约束.(采购订单的到货日期,水平
24、开 始+ MRP提早期).特别节点的EST的计算公式是:案例:假如确认计划是上游鼓(瓶颈)任务或者物料约 束.当前节点是鼓.EST二确认计划节点的计划结束时间+加工时间+1/3 积极鼓缓冲LDB:最迟完成时间(Latest Due By).这是最迟的任务,应 该是在它开始算尽缓冲之前完成.LDB总是由向后传播计算的,是从确认计划节点如:订单的完成日期,往常计划鼓任 务的确认计划.由于向后传播与决定考虑”理想”日期是什么, 使用整个计划缓冲.在TOC计划的躁音处理它的LDB的任 务.不管订单是否是旧或者新的,LDB都包含缓冲,除非加工 时间为0.案例1:确认计划是鼓任务,当前节点是非-鼓节点.L
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