【正文】 運(yùn)作系統(tǒng)的基本功能，信息、物質(zhì)資源和運(yùn)作支持體系作為銜接管理的三個基本要素有著互相獨立又相互聯(lián)系的功能屬性，通過在時序上、空間上的順利銜接實現(xiàn)運(yùn)作系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換功能。周峰在“單一瓶頸條件下MPS的編制方法”中，借助TOC的DBR法對單一瓶頸環(huán)節(jié)條件下的協(xié)同生產(chǎn)主生產(chǎn)計劃(MPS)進(jìn)行了探討。闡述了研究協(xié)同生產(chǎn)MPS問題的基本思路；建立了單一瓶頸條件下最小傳輸批量的基本算法及編制MPS的有關(guān)算法。在“協(xié)同生產(chǎn)研究”中根據(jù)在工業(yè)生產(chǎn)中出現(xiàn)的兩個基本的現(xiàn)象：依賴事件、統(tǒng)計波動，結(jié)合帕累托規(guī)則，分析了協(xié)同生產(chǎn)的步驟。并提出了協(xié)同生產(chǎn)的十一條原則。在“DBR管理模式的生產(chǎn)計劃與控制機(jī)制探討”中進(jìn)一步分析了在協(xié)同生產(chǎn)的DBR的元素，稱為計劃機(jī)制、緩沖機(jī)制、控制機(jī)制。把緩沖的進(jìn)行分類為：能力緩沖、物料緩沖、時間緩沖,并為解決控制點提供了方法[10][11][12]。秦志敏、王麗亞、嚴(yán)雋琪在“結(jié)合OPT與MRPⅡ思想的生產(chǎn)計劃系統(tǒng)研究”中提出結(jié)合OPT與MRPⅡ，產(chǎn)生新的生產(chǎn)計劃客戶訂單處理:產(chǎn)品生產(chǎn)計劃、關(guān)鍵件生產(chǎn)計劃、非關(guān)鍵件生產(chǎn)計劃、訂單跟蹤方法。在得到產(chǎn)品需求訂單后，根據(jù)產(chǎn)品優(yōu)先級順序，生成其中關(guān)鍵零件的需求計劃，得到關(guān)鍵零件的投產(chǎn)定單，并根據(jù)零件的需求時間，計算零件的優(yōu)先級，從而確定零件的投產(chǎn)順序。徐學(xué)軍在“基于瓶頸能力的加工批量確定方法研究”中指出以經(jīng)濟(jì)批量原則為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)的批量方法，未考慮生產(chǎn)能力的約束。為此探討了基于瓶頸能力的批量確定的基本思想,并針對串聯(lián)加工流程提出了加工批量的確定方法；在“同步生產(chǎn)控制及與MRPⅡ、JIT的模擬比較”中針對MRPⅡ、JIT存在的不足和局限，依據(jù)TOC的思想與原則，運(yùn)用MonteCarlo方法對同步生產(chǎn)控制與MRPⅡ、JIT的運(yùn)行效果（產(chǎn)出、在制品控制量）進(jìn)行了模擬比較；在“以瓶頸資源為基礎(chǔ)的生產(chǎn)與庫存控制系統(tǒng)的構(gòu)建”中指出當(dāng)前較為成熟的生產(chǎn)與庫存控制系統(tǒng)中，MRPⅡ強(qiáng)調(diào)生產(chǎn)能力的平衡與利用，而忽視了物流效率；JIT重視物流效率，而以生產(chǎn)能力的閑置為代價。依據(jù)TOC，構(gòu)建了以瓶頸資源為基礎(chǔ)的生產(chǎn)與庫存控制系統(tǒng)，使得在有效利用生產(chǎn)資源的同時，提高了物流的效率[13]。闡樹林，劉贛，曾建民在“基于OPT的生產(chǎn)作業(yè)計劃與控制系統(tǒng)設(shè)計”中論述了建立生產(chǎn)作業(yè)計劃與控制系統(tǒng)模型的基本方法，結(jié)合我國企業(yè)的實際情況，在分析現(xiàn)行系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，建立了車間作業(yè)管理的功能模型和信息模型，以最優(yōu)生產(chǎn)技術(shù)的基本原理為基礎(chǔ)，對現(xiàn)代制造系統(tǒng)生產(chǎn)作業(yè)計劃與控制系統(tǒng)的編制方法進(jìn)行了探討和開發(fā)應(yīng)用。姜思杰，徐曉飛，戰(zhàn)德臣在“大型單件小批生產(chǎn)的計劃與控制模式”中針對大型單件小批生產(chǎn)的典型生產(chǎn)模式，提出了網(wǎng)絡(luò)計劃和MRP計劃相結(jié)合的一種實用模式，并簡要介紹支持該模式的HECPPC系統(tǒng)，從而為大型單件小批生產(chǎn)類型企業(yè)的生產(chǎn)計劃與控制問題，提供了一種可行的解決方案和途徑。葉濤鋒,韓文民在“生產(chǎn)過程中緩沖設(shè)置的模擬方法”中分析了瓶頸資源、緩沖、生產(chǎn)提前期之間的關(guān)系，以及目前各種用于確定約束資源的方法。針對工序能力比較接近的情況，提出了一種利用QGERT和仿真技術(shù)的方法，既能真實體現(xiàn)生產(chǎn)中的實際情況，也能準(zhǔn)確確定系統(tǒng)中的瓶頸資源。從而使企業(yè)在保證較短的生產(chǎn)提前期的同時，大大節(jié)省了人力、物力。在“基于瓶頸的訂單方式下供應(yīng)商物流批量決策模型研究”中分析了訂貨商的經(jīng)濟(jì)訂貨批量模型，接著以供應(yīng)商生產(chǎn)系統(tǒng)中的總費(fèi)用最低為目標(biāo)，就供應(yīng)商生產(chǎn)系統(tǒng)中有瓶頸和無瓶頸兩種情況分別建立了單一產(chǎn)品“按訂單”生產(chǎn)方式下供應(yīng)商的物流批量決策模型，并進(jìn)行了相應(yīng)的算法分析，從而使供應(yīng)商能夠在費(fèi)用最小情況下滿足訂貨商的訂貨需求。呂緒華在“挖掘制約因素貢獻(xiàn)潛力的整體優(yōu)化方法”中闡述了TOC的基本思想，描述了對偶模型及影子價格的概念，提出了以TOC為指導(dǎo)，以影子價格為工具，挖掘生產(chǎn)計劃中的瓶頸資源貢獻(xiàn)潛力，實施生產(chǎn)系統(tǒng)整體優(yōu)化的一種方法和步驟。李浩、沈祖志、鄧明榮在“訂貨型企業(yè)基于TOC的訂單排產(chǎn)優(yōu)化研究”中基于TOC，對訂貨型企業(yè)的客戶訂單優(yōu)勢因素與瓶頸資源確定準(zhǔn)則進(jìn)行了分析，并引入“虛擬訂單”的概念；通過對客戶訂單進(jìn)行分解，建立了“虛擬訂單”的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和優(yōu)勢準(zhǔn)則；基于該準(zhǔn)則給出了訂單投產(chǎn)排序優(yōu)化的啟發(fā)式算法。郭永輝，錢省三在“基于鼓緩沖器繩子理論的整合式生產(chǎn)作業(yè)控制系統(tǒng)研究”中指出現(xiàn)有的鼓緩沖器繩子理論存在3方面不足：首先，緩沖區(qū)大小憑經(jīng)驗估計，當(dāng)生產(chǎn)環(huán)境發(fā)生變化時，容易造成瓶頸生產(chǎn)安排、訂單投料安排與實際生產(chǎn)脫節(jié)；其次，側(cè)重于對瓶頸生產(chǎn)的安排和投料安排，對生產(chǎn)作業(yè)控制僅以先進(jìn)先出法則或最早交貨期法則為調(diào)度策略，無法保證制定的作業(yè)規(guī)劃與實際生產(chǎn)作業(yè)控制相一致；再則，鼓緩沖器繩子理論所強(qiáng)調(diào)的系統(tǒng)績效指標(biāo)存在沖突。在此基礎(chǔ)上，提出了一種基于鼓緩沖器繩子理論的整合式生產(chǎn)作業(yè)控制系統(tǒng)，將生產(chǎn)作業(yè)計劃與生產(chǎn)控制加以集成。另外，為有效應(yīng)對生產(chǎn)系統(tǒng)的動態(tài)變化，采用仿真技術(shù)，以及時調(diào)整系統(tǒng)緩沖區(qū)大小。同時為兼顧多個績效指標(biāo)，針對瓶頸前設(shè)備、瓶頸設(shè)備、瓶頸后設(shè)備提出了一個三段式調(diào)度策略。王軍強(qiáng)，孫樹棟，王東成在“基于TOC的制造單元管理與控制研究”提出：要研究瓶頸產(chǎn)生的因素及影響因素，為瓶頸控制等管理提供科學(xué)的決策支持；瓶頸漂移后對調(diào)度、生產(chǎn)等的影響評判，以及瓶頸漂移后相應(yīng)的對策研究；多瓶頸的識別，考慮多瓶頸之間的關(guān)系，整體建模，統(tǒng)一識別；根據(jù)生產(chǎn)系統(tǒng)的實際，動態(tài)識別系統(tǒng)中的新的瓶頸，動態(tài)辨識系統(tǒng)的瓶頸是系統(tǒng)走向?qū)嶋H應(yīng)用的首要和關(guān)鍵的一步。TOC強(qiáng)調(diào)短期最優(yōu)化，可能不會對長期戰(zhàn)略決策有所幫助，就此提出了基于MRPⅡ、JIT和TOC三者思想融合的新的計劃管理與控制模型。賈國柱,程楊在“基于TOC和系統(tǒng)動力學(xué)的生產(chǎn)系統(tǒng)再造方法”中擴(kuò)展了TOC，提出了全面約束管理的思路，該思路從新的角度對生產(chǎn)約束進(jìn)行認(rèn)識和管理，強(qiáng)調(diào)以約束為管理對象，并通過對約束的管理，提高企業(yè)的運(yùn)作效率，進(jìn)而提出建立起約束監(jiān)督、預(yù)警機(jī)制,對約束實行全方位的管理。翁元、周躍進(jìn)、朱芳菲在“基于TOC的制造業(yè)高級計劃排程模型的建立及應(yīng)用”中研究了離散制造業(yè)普遍存在的生產(chǎn)計劃排產(chǎn)問題,引入了高級計劃排程(APS)概念，通過分析并應(yīng)用其核心思想——TOC，指出其相對優(yōu)勢，并用線性規(guī)劃算法來構(gòu)建基于設(shè)備加工能力的高級排產(chǎn)模型。盧引娣、黃衛(wèi)來、蔡建湖在“基于TOC的分銷系統(tǒng)訂單排序法則”中基于TOC，用全局的觀點分析分銷系統(tǒng)環(huán)境下的多訂單排序問題，綜合考慮分銷系統(tǒng)倉庫容量，上游生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)能力，特別是瓶頸能力的限制，還有訂單對財務(wù)的影響3個因素，提出基于TOC分銷系統(tǒng)訂單排序法則。曹國安、游海波、蔣增強(qiáng)、張明偉在“基于TOC的半導(dǎo)體生產(chǎn)線動態(tài)分層規(guī)劃調(diào)度方法”中針對工件動態(tài)到達(dá)、批處理、可重入、生產(chǎn)時間離散化、多品種混合生產(chǎn)的半導(dǎo)體生產(chǎn)線問題,在TOC五步原則的基礎(chǔ)上,提出了基于TOC動態(tài)規(guī)劃調(diào)度模型，并通過實例驗證規(guī)劃調(diào)度模型的有效性。 研究內(nèi)容及框架本文主要研究工作是針對大連世福機(jī)械裝備制造有限公司目前的生產(chǎn)計劃作業(yè)安排的基礎(chǔ)上，引入TOC的概念和方法，建立模型算例進(jìn)行優(yōu)化排序，來解決目前本公司面臨的具體問題，面對海量的訂單而生產(chǎn)能力有限，如何合理有效地安排生產(chǎn)計劃進(jìn)行分析和研究。在生產(chǎn)計劃排序環(huán)節(jié)，采用對瓶頸資源監(jiān)控的方法，圍繞瓶頸資源進(jìn)行排序，完成相應(yīng)排序算法。最后根據(jù)基于TOC的管理觀念進(jìn)行生產(chǎn)計劃與控制的分析與設(shè)計，以確保生產(chǎn)物流平衡與有效產(chǎn)出最大，成本最低使企業(yè)獲得更大的效益。 論文框架圖2 TOC及相關(guān)理論介紹 TOC概述TOC起源于以色列，根植于離散型生產(chǎn)方式。TOC是從OPT（原指最優(yōu)生產(chǎn)時刻表：Optimized Production Timetables，后指最優(yōu)生產(chǎn)技術(shù)：Optimized Production Technology）發(fā)展而來。最早在理論上進(jìn)行研究的是以色列物理學(xué)家Goldratt博士。一般認(rèn)為OPT綜合了MRP和JIT系統(tǒng)的優(yōu)點，是一種比較有效的生產(chǎn)控制方式。TOC的基本思想源于“局部系統(tǒng)的最優(yōu)不是全局最優(yōu)”和“優(yōu)化是一個持續(xù)改善的過程”。TOC認(rèn)為企業(yè)的目標(biāo)只有一個，那就是賺錢。每一個管理決策和投資決策都應(yīng)以有助于企業(yè)實現(xiàn)最終目標(biāo)為基礎(chǔ)。TOC把企業(yè)看作一個系統(tǒng)，強(qiáng)調(diào)對系統(tǒng)的瓶頸資源充分挖掘和利用，以瓶頸資源為依據(jù)制定主生產(chǎn)計劃(Master production scheduling，MPS)，用瓶頸資源的生產(chǎn)節(jié)奏來推動整個生產(chǎn)系統(tǒng)的運(yùn)行，實現(xiàn)高產(chǎn)出、低在制品以及準(zhǔn)時交貨等目標(biāo)。瓶頸前通過設(shè)置大小合適的緩沖以應(yīng)對生產(chǎn)中的不確定因素。而“繩子”控制著系統(tǒng)物料的進(jìn)入，使得非瓶頸設(shè)備均衡生產(chǎn)，加工批量和運(yùn)輸批量減少，可以減少提前期以及在制品庫存，而同時又不使瓶頸停工待料。TOC通過生產(chǎn)改善“五步法”來持續(xù)改進(jìn)系統(tǒng)。 OPT的九條原則OPT的基本思想具體體現(xiàn)在九條原則上，這些原則直接用于指導(dǎo)實際的生產(chǎn)管理活動。原則1：追求物流平衡而非生產(chǎn)能力的平衡。OPT認(rèn)為生產(chǎn)能力的平衡實際是做不到的，必須在市場波動這個前提下追求物流平衡。所謂物流平衡就是使各個工序都與瓶頸環(huán)節(jié)同步，以求生產(chǎn)周期最短、在制品最少。原則2：非瓶頸資源的利用率不由其本身決定，而是由系統(tǒng)的瓶頸資源決定的。因為系統(tǒng)的產(chǎn)出是由所能經(jīng)過瓶頸的產(chǎn)品量決定的，即瓶頸制約著產(chǎn)銷率。而追求非瓶頸資源的充分利用不僅不能提高產(chǎn)銷率，而且會使庫存和運(yùn)行費(fèi)增加。原理3：為提高系統(tǒng)的產(chǎn)出貢獻(xiàn)，應(yīng)設(shè)置緩沖保護(hù)瓶頸環(huán)節(jié)。設(shè)置緩沖對瓶頸環(huán)節(jié)加以保護(hù)，可保證不因上游工序的問題而影響它滿負(fù)荷工作。緩沖機(jī)制的選擇，緩沖大小的確定，以及生產(chǎn)系統(tǒng)哪些地方設(shè)置緩沖，都對生產(chǎn)物流有相當(dāng)?shù)挠绊?。從平衡物流的角度出發(fā)，應(yīng)允許在非關(guān)鍵資源上安排適當(dāng)?shù)拈e置時間。原則4：瓶頸上一個小時的損失則是整個系統(tǒng)的一個小時的損失。生產(chǎn)時間包括調(diào)整準(zhǔn)備時間和加工時間，但是，在瓶頸資源與非瓶頸資源上的調(diào)整準(zhǔn)備時間的意義是不同的。如果在瓶頸資源上節(jié)省一個小時的調(diào)整準(zhǔn)備時間，則將能增加一個小時的加工時間，相應(yīng)地，整個系統(tǒng)增加了一個小時的產(chǎn)出。原則5：非瓶頸資源節(jié)省的一個小時無益于增加系統(tǒng)產(chǎn)銷率。因為非瓶頸資源上除了生產(chǎn)時間（加工時間和調(diào)整準(zhǔn)備時間）之外，還有閑置時間。節(jié)約一個小時的生產(chǎn)時間，將增加一個小時的閑置時間，而并不能增加系統(tǒng)產(chǎn)銷率。當(dāng)然，如果節(jié)約了一個小時的生產(chǎn)時間，可以減少加工批量，加大批次，以降低在制品庫存和生產(chǎn)提前期。但這些結(jié)果能在多大程度上有益于系統(tǒng)追求的根本目標(biāo)，依然牢牢受制于瓶頸資源。原則6：瓶頸控制了庫存和產(chǎn)銷率。產(chǎn)銷率指的是單位時間內(nèi)生產(chǎn)出來并銷售出去的產(chǎn)品所創(chuàng)造的利潤額。產(chǎn)銷率受到企業(yè)的生產(chǎn)能力和市場的需求這兩方面的制約，即它們是由內(nèi)部瓶頸和外部瓶頸所控制的。若瓶頸存在于企業(yè)內(nèi)部，則表明企業(yè)的生產(chǎn)能力不足，相應(yīng)的產(chǎn)銷率也受到限制；若企業(yè)所有的資源都能維持高于市場需求的能力，則市場需求就成了瓶頸，這時，即使企業(yè)能多生產(chǎn)，但由于市場承受能力不足，產(chǎn)銷率也不能增加由于瓶頸控制了產(chǎn)銷率，所以企業(yè)的非瓶頸應(yīng)與瓶頸同步，它們的庫存水平只要能維持瓶頸上的物流連續(xù)穩(wěn)定即可，過多的庫存只是浪費(fèi)。因此瓶頸就相應(yīng)地控制了庫存。原則7：轉(zhuǎn)運(yùn)批量可以不等于（在許多時候應(yīng)該不等于）加工批量。車間現(xiàn)場的計劃與控制的一個重要方面就是批量的確定，它影響到企業(yè)的庫存和產(chǎn)銷率。OPT把在制品庫存分為兩種不同的批量形式，即轉(zhuǎn)運(yùn)批量(指工序間運(yùn)送一批零件的數(shù)量)和加工批量(指經(jīng)過一次調(diào)整準(zhǔn)備所加工的同種零件的數(shù)量)。確定加工批量應(yīng)考慮資源的合理應(yīng)用(減少設(shè)備的調(diào)整次數(shù))和合理的在制品庫存(減少資金積壓和在制品庫存費(fèi)用)；確定轉(zhuǎn)運(yùn)批量要考慮提高生產(chǎn)過程的連續(xù)性、平衡性，減少工序間的等待時間和減少轉(zhuǎn)運(yùn)工作量與轉(zhuǎn)運(yùn)費(fèi)用。為使瓶頸上的產(chǎn)銷率達(dá)到最大,瓶頸上的加工批量必須大，非瓶頸上的加工批量要小以減少庫存費(fèi)用和加工費(fèi)用，在制品庫存不應(yīng)因此增加，所以轉(zhuǎn)運(yùn)批量應(yīng)該小。原則8：批量大小應(yīng)是可變的，而不是固定的。在OPT中，轉(zhuǎn)運(yùn)批量是從在制品的角度來考慮的，而加工批量則是從資源類型的角度來考慮的。同一種工件在瓶頸資源和非瓶頸資源上加工時可以采用不同的加工批量，在不同的工序間傳送時可以采用不同的轉(zhuǎn)運(yùn)批量，其大小根據(jù)實際需要動態(tài)決定。原則9：編排作業(yè)計劃時應(yīng)考慮系統(tǒng)資源約束，提前期是作業(yè)計劃的結(jié)果，而不是預(yù)先設(shè)定值。 OPT的計劃與控制─DBR系統(tǒng)OPT的計劃與控制是通過DBR系統(tǒng)實現(xiàn)的。即D元素“鼓(Drum)”、B元素“緩沖器 (Buffer)”和R元素“繩子(Rope)”系統(tǒng)。（1）D元素“鼓(Drum)”“鼓”是一個企業(yè)運(yùn)行OPT的開端，即識別一個企業(yè)的瓶頸所在。瓶頸控制著系統(tǒng)生產(chǎn)的節(jié)奏─“鼓點”，系統(tǒng)以瓶頸資源的生產(chǎn)節(jié)奏為依據(jù)，制定作業(yè)計劃。從計劃和控制的角度來看，“鼓”反映了系統(tǒng)對約束資源的利用。對瓶頸資源應(yīng)編制詳細(xì)的生產(chǎn)作業(yè)計劃，以保證對瓶頸資源的充分合理的利用。（2）B元素“緩沖器(Buffer)”“緩沖器”又稱“緩沖”。對瓶頸資源設(shè)置緩沖保護(hù)，目的是保護(hù)瓶頸資源的作業(yè)時不因其上游環(huán)節(jié)的生產(chǎn)故障波動而受影響，從而確保整個生產(chǎn)系統(tǒng)獲得得到最大的產(chǎn)出。緩沖大小以瓶頸上的加工時長作為計量單位。在設(shè)置緩沖時一般要考慮以下幾個問題：要保證瓶頸資源上的工件在加工過程中不致因為在制品少而出現(xiàn)待工；應(yīng)充分考慮加工過程中可能出現(xiàn)的波動，如瓶頸上的實際產(chǎn)出率比原來估計的要快，或者瓶頸前的加工工序的產(chǎn)出率比原來估計的要慢，或者出現(xiàn)次品、設(shè)備故障等；（3）R元素“繩子(Rope)”“繩子”是一種控制機(jī)制，作用是使生產(chǎn)系統(tǒng)所有環(huán)節(jié)都按照瓶頸資源的節(jié)拍工作。同時， “繩子”還控制著企業(yè)物料的進(jìn)入，防止非瓶頸資源生產(chǎn)多余的在制品，保證投入生產(chǎn)系統(tǒng)的物料恰好滿足瓶頸資源的需要。通過“繩子”系統(tǒng)的控制，使得非瓶頸設(shè)備均衡生產(chǎn)，減少加工批量和運(yùn)輸批量，達(dá)到減少提前期以及在制品庫存的目的，而同時又不會使瓶頸停工待料。所以，“繩子”是瓶頸資源控制系統(tǒng)生產(chǎn)的媒介，缺少它，生產(chǎn)就會造成混亂，造成在制品庫存過大或者使瓶頸出現(xiàn)停工待料現(xiàn)象。 JIT系統(tǒng)分析 JIT理論概述準(zhǔn)時生產(chǎn)（Just In