TOC(约束理论)生产控制方法

在一定目标下,任何系统都可以抽象成由一连串的环构成,并且存在着一个或者多个互相矛盾的约束关系。想要提高系统的产出就必须尽可能地打破各种约束,找到整个系统强度中最弱的一环,这就是TOC理论的出发点。

1.TOC(约束理论,theory of constraint)的产生

TOC发展于OPT(optimized production timetables,后来指最优生产技术:optimized productiontechnology),但又超越了OPT,是20世纪70年代由以色列物理学家及企业顾问高德拉特提出,根植于离散型生产方式,是继MRP和JIT之后的又一项组织生产和物流的新方式。

TOC理论是一种持续改善、解决“瓶颈约束资源”的管理哲学,注重系统的瓶颈,强调瓶颈的持续改善和产销率的最大化,摒弃对成本的一味削减,允许合理库存和运行费用,寻求企业产销率的最大化。TOC理论已经广泛应用于工程机械制造、汽车制造、物流与供应链管理等领域。

2.TOC的基本思想及核心内容

TOC基于企业在实现目标的过程中现存的或潜在的制约因素,先用有限能力排产法安排瓶颈上加工工序的生产作业进度计划,再以瓶颈工序为基准,把瓶颈工序之前、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,设置缓冲、绳子等,使非瓶颈的作业计划与瓶颈资源上的工序同步。最后打破系统约束,如此周而复始。
TOC的实施过程如下:

(1)在能力管理和现场作业管理方面寻找约束因素。

(2)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。

(3)根据不同的产品结构类型、工艺流程和物料流动的总体情况,设定管理的控制点。

3.基于TOC理论的生产物流计划与控制原理
1)按物料流向对企业分类
企业的生产过程可以看作是一个从原材料到成品的高度相关的活动链。MRP的原理就是根据这个活动链中高度相关的内在关系,制订出一个详尽的生产作业计划,规定出每一种毛坯、零件、部件和产品的投入、出产时间和数量。但在生产实际中,这个活动链中计划耗的活动程序常会被大量存在的随机事件干扰所打乱,如机器损坏、质量问题等。要识别这些干扰,找出问题出在何处,方法之一就是从“物流”着手。只有通过对企业中“物流”的分类,人事各自的薄弱点(瓶颈)所在,才能有针对地进行生产计划与控制。
一般将从原材料到成品的生产物流分为三种类型。实际上,一个企业的生产物流往往不止一种类型,可以根据占主要地位的生产物流来相应地划分企业,例如,如果一个企业其主要是“V”型生产物流,那么就可以称这个企业为V型企业。

① V型企业

V型企业的生产物流结构表现为:由一种原材料加工或转变成许多种不同的最终产品。如炼油厂、钢铁厂等企业,其工艺流程一般来说比较清楚且设计简单,生产提前期短,企业的瓶颈识别及其控制协调也相对容易。
其特点主要有:最终产品的种类较原材料的种类多得多,所有最终产品的基本加工过程相同,企业一般是资金密集且高度专业化的。

② A型企业

A型企业的生产物流结构表现为:由许多种原材料加工或转变成一种最终产品,如造船厂、飞机厂等企业,其物料清单和工艺流程复杂,企业的在制品库存较高,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繁多琐碎。
其特点主要有:由许多制成的零部件装配成相对较少数目的成品,原材料较多;一些零部件对特殊的成品来说是唯一的;对某一成品来说,其零部件的加工过程往往是不同的;设备一般是通用型。

③ T型企业

T型企业的生产物流结构表现为:由许多种原材料加工或转变成多种最终产品,如制锁厂、工程机械制造厂等企业。
其特点主要是:由一些共同的零部件装配成相对数目较多的成品,许多成品的零部件是相同的,零部件的加工过程通常是不相同的。

2)实行“鼓-缓冲器-绳”(DBR)系统控制方法

TOC理论认为,一个企业的计划与控制目标就是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控制,一旦一个被控制的工序(即瓶颈)建立了一个动态平衡,企业的工序应相继地与这一被控制的工序同步。
DBR系统原理:
① TOC把主生产计划(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。从计划和控制的角度来看,“鼓”反映了系统对约束资源的利用。所以,对约束资源应编制详细的生产作业计划,以保证对约束资源的充分合理的利用。
②所有瓶颈和总装工序前要有“缓冲器”,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。一般来说,“缓冲”分为“库存缓冲”和“时间缓冲”。前者是将所需的物料比计划提前一段时间提交,以防随机波动以及机器故障,并以约束资源上的加工时间长度作为计量单位。其长度可凭观察与实验,并经过必要的调整确定。后者是保险在制品,其位置、数量的确定原则同“时间缓冲”。
③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。
由于“约束”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“约束”与这些工序串联起来,有效地使物料依照产品出产计划快速地通过非约束作业,以保证约束资源的需要。所以,“绳子”控制着企业物料的进入(包括“约束”的上游工序与“非约束”的装配),起的是传递作用,即驱动系统的所有部分按“鼓”的节奏进行生产。通过“绳子”系统的控制,使得约束资源前的非约束资源均衡生产,加工批量和运输批量减少,可以减少提前期以及在制品库存,而同时又不使约束资源停工待料。
在TOC实施的过程中,“绳子”是由一个涉及原材料投料到各车间的详细作业计划来实现的。
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