【導(dǎo)讀】低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率。本文基于TOC對(duì)企業(yè)的應(yīng)用進(jìn)行了相關(guān)討論。本文主要做了以下內(nèi)容：對(duì)企業(yè)的。生產(chǎn)排程和訂單排產(chǎn)問(wèn)題進(jìn)行了一般性探討，分析了MRPII和JIT的排產(chǎn)過(guò)程和方法，使基于總成本最小化的運(yùn)輸批量。與加工批量，從而瓶頸資源放大。討論了基于TOC的訂單排序問(wèn)題，針對(duì)企業(yè)具體情。況，運(yùn)用所學(xué)理論方法構(gòu)建一個(gè)適用的模型算例，為企業(yè)提高生產(chǎn)效率，節(jié)省成本。

　　

【正文】 在面向有限能力排產(chǎn)方法中 TOC(Theory of Constraints， TOC)是目前研究的一個(gè)熱點(diǎn)。 TOC 把企業(yè)在實(shí)現(xiàn)其目標(biāo)的過(guò)程中存在的制約因素稱(chēng)為 “瓶頸 ”或 “約束 ”，通過(guò)識(shí)別和消除這些 “瓶頸 ”幫助企業(yè)更有效地實(shí)現(xiàn)其目標(biāo)。 TOC 的生產(chǎn)排程建立在系統(tǒng)的瓶頸資源上，一旦瓶頸建立了一個(gè)動(dòng)態(tài)的平衡，其他的非瓶頸資源采用無(wú)限能力倒排法與瓶頸資源同步。 沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 22 MRPⅡ的優(yōu)勢(shì)和不足 MRPII 的優(yōu)勢(shì) 在于其中長(zhǎng)期計(jì)劃能力，注重前期規(guī)劃，用盡可能周密的計(jì)劃集中安排各環(huán)節(jié)的人、財(cái)、物等資源以及生產(chǎn)加工，以應(yīng)對(duì)生產(chǎn)的波動(dòng)。 相應(yīng)地，基于 MRPⅡ 系統(tǒng)存在以下不足： （ 1）繁重的數(shù)據(jù)處理 MRPⅡ 需要及時(shí)地掌握和處理各種資源的庫(kù)存和使用等信息，同時(shí)為每一種產(chǎn)品確定一個(gè)結(jié)構(gòu)文件 (BOM)，而需求多樣化使產(chǎn)品數(shù)急劇增加，當(dāng) BOM 分級(jí)較多時(shí)，數(shù)據(jù)處理任務(wù)繁重。而市場(chǎng)需求的不確定性也使得 BOM、 MPS 等得不到及時(shí)更新，數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確還會(huì)嚴(yán)重影響系統(tǒng)性能。 （ 2）提前期與批量 在 MRPⅡ 系統(tǒng)中，批量和提前期均為固定值，提前期是 在計(jì)劃中提前設(shè)定，可能造成與實(shí)際情況不符。此外，為了避免生產(chǎn)的波動(dòng)，保持能力的平衡， MRPⅡ 存有寬裕的在制品庫(kù)存。提前期受批量的約束，批量的變化使提前期改變，計(jì)劃必須重做。 （ 3）能力約束不足 MRPⅡ 沒(méi)有考慮能力約束問(wèn)題，在作計(jì)劃時(shí)，采用無(wú)限能力排產(chǎn)法，與實(shí)際生產(chǎn)存在沖突。在編制過(guò)程中根本不考慮瓶頸約束，而在未劃分關(guān)鍵件的基礎(chǔ)上得到的生產(chǎn)計(jì)劃，不能合理使用有限資源。在 MPS、 MRP 的編制過(guò)程中并沒(méi)有考慮不同零件在產(chǎn)品中的重要程度，使得所有零部件不分主次地競(jìng)爭(zhēng)有限的生產(chǎn)能力與資源，當(dāng)能力不足時(shí)，不可避免地會(huì) 出現(xiàn)一些關(guān)鍵件生產(chǎn)不出來(lái)，而生產(chǎn)了許多非關(guān)鍵件，無(wú)法裝配出所要的產(chǎn)品，也無(wú)法通過(guò)采用外協(xié)、外購(gòu)等方法彌補(bǔ)，結(jié)果導(dǎo)致在制品庫(kù)存大量增加。雖然MRPⅡ 加入了粗能力平衡 (Roughcut Capacity Planning， RCCP)和細(xì)能力平衡 (Capacity Requirements Planning， CRP)，但是并不能彌補(bǔ)其在能力平衡上的缺陷，往往造成生產(chǎn)計(jì)劃無(wú)法完成、物料需求不切實(shí)際等情況。 （ 4）計(jì)劃與控制相分離 MRPⅡ 通過(guò)事后反饋進(jìn)行生產(chǎn)控制，其控制存在滯后。此外， MRPⅡ 為每道工序都排有嚴(yán)格 的生產(chǎn)計(jì)劃，而工序間缺少協(xié)調(diào)機(jī)制，無(wú)法動(dòng)態(tài)保證前后工序間的關(guān)聯(lián)，造成工序間產(chǎn)量不平衡、在制品庫(kù)存增加以及需求與生產(chǎn)不一致等問(wèn)題。 （ 5）訂單跟蹤困難 MRPII 的成批做法，不考慮用戶(hù)的個(gè)別需求。用 “歸并 ”和 “批量 ”將客戶(hù)的訂單需求沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 23 淹沒(méi)在自主制造既定產(chǎn)品的大量生產(chǎn)的海洋里，從而無(wú)法跟蹤個(gè)別訂單的完成情況。當(dāng)生產(chǎn)能力不足，在無(wú)法按預(yù)期的時(shí)間和數(shù)量生產(chǎn)出所需的所有零部件時(shí)，由于不能確定零部件在具體產(chǎn)品的需求數(shù)量，則無(wú)法確定具體影響哪些客戶(hù)訂單，無(wú)法針對(duì)具體情況做出相應(yīng)的處理。許多學(xué)者都認(rèn)為， “通常計(jì)算得到的周計(jì)劃 常常由于緊急訂單、技術(shù)意外和故障很快就會(huì)過(guò)時(shí)。通常必須在很短的時(shí)間以后重新修訂精確度 ”。因此，為 “趕日期 ”而 “繞開(kāi)系統(tǒng) ”進(jìn)行的特別行動(dòng)在實(shí)際中經(jīng)?？梢?jiàn)。 TOC 應(yīng)用領(lǐng)域 TOC 有一個(gè)精彩的類(lèi)比：營(yíng)銷(xiāo)和打鴨子。如果把銷(xiāo)售比作向那些正在湖邊吃谷的蹲著不飛的鴨子射擊，那么廣告就是撒下谷子讓鴨子到岸上來(lái)吃，而營(yíng)銷(xiāo)就是首先得知道鴨子是愛(ài)吃谷子的。這就提出一個(gè)問(wèn)題：怎么才能知道我們想打的那些鴨子喜歡吃什么？換句話(huà)說(shuō)，我們要給那些潛在客戶(hù)提供什么樣的解決方案。把各種關(guān)于顧客的提出的各種抱怨和問(wèn)題（負(fù)效應(yīng)）列出 來(lái)，找出導(dǎo)致顧客抱怨的核心所在，并提出相應(yīng)的能夠最大限度提高顧客滿(mǎn)意度的解決方案──這就是 TOC 的營(yíng)銷(xiāo)戰(zhàn)略：首先找到鴨子喜歡吃什么，接下去要做的就是撒下谷子、向那些蹲著不飛的鴨子射擊。新興起來(lái)的 TOC，把企業(yè)看作是一個(gè)系統(tǒng)，通過(guò)專(zhuān)注于限定了整個(gè)系統(tǒng)有效產(chǎn)出的瓶頸資源，提出了求解問(wèn)題的聚焦五步驟法（ FFS），構(gòu)筑了以有效產(chǎn)出、投資、運(yùn)營(yíng)費(fèi)為核心的績(jī)效指標(biāo)體系，不但有效解決了成本的分?jǐn)倖?wèn)題，更為企業(yè)提供了全面的決策方法。本文根據(jù)瓶頸資源的數(shù)量，把產(chǎn)品組合決策問(wèn)題分為單一瓶頸和多瓶頸下的產(chǎn)品組合決策問(wèn)題，針對(duì)單 一瓶頸下的產(chǎn)品組合決策問(wèn)題，給出了傳統(tǒng) TOC 法的具體求解步驟和算例，并進(jìn)一步分情況討論了新產(chǎn)品加入的產(chǎn)品組合決策；針對(duì)多瓶頸下的產(chǎn)品組合決策問(wèn)題，提出了 TOC啟發(fā)式算法，在基于某個(gè)瓶頸得出的初始可行方案的基礎(chǔ)上，綜合考慮所有瓶頸資源的影響，找出可能增加有效產(chǎn)出的所有調(diào)整方案，然后根據(jù)調(diào)整方案動(dòng)態(tài)調(diào)整相應(yīng)產(chǎn)品的生產(chǎn)量，直到增加的有效產(chǎn)出小于零，或者相應(yīng)產(chǎn)品的市場(chǎng)需求完全滿(mǎn)足為止，逐步趨近最優(yōu)方案。算例顯示該算法得出的結(jié)果和整數(shù)規(guī)劃得出的結(jié)果是一致的。最本文還進(jìn)一步從動(dòng)態(tài)定價(jià)、產(chǎn)品優(yōu)化、產(chǎn)能規(guī)劃方面探討了基于 TOC 的產(chǎn)品組合決策的延展，豐富了基于 TOC 的產(chǎn)品組合決策的內(nèi)容。 TOC 可望構(gòu)成幫助廣大中小企業(yè)應(yīng)對(duì)環(huán)境挑戰(zhàn)的新型生產(chǎn)運(yùn)作控制手段，共同致力于對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)產(chǎn)出能力、生產(chǎn)周期、在制品水平和設(shè)備負(fù)荷率等多個(gè)績(jī)效參數(shù)進(jìn)行有效的評(píng)估和控制。 沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 24 基于 TOC 的企業(yè)信息化管理系統(tǒng)開(kāi)發(fā)方案。將 TOC 應(yīng)用于主計(jì)劃管理的維護(hù)中 ,實(shí)現(xiàn)了一個(gè)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的智能生產(chǎn)管理平臺(tái)。重點(diǎn)介紹了產(chǎn)品配套管理、生產(chǎn)計(jì)劃管理、庫(kù)存管理以及生產(chǎn)線(xiàn)底層控制器等功能的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。 通過(guò)運(yùn)用沖突圖的方法對(duì)該企業(yè)每個(gè)部門(mén)所面對(duì)的典型問(wèn)題的分析 ,提煉出每個(gè)典型問(wèn)題的 共同特性 ,從而找到企業(yè)面臨的核心沖突 ,即為企業(yè)戰(zhàn)略層面對(duì)的主要矛盾。通過(guò)對(duì)核心沖突圖中的假設(shè)進(jìn)行分析和挑戰(zhàn) ,打破不合理假設(shè) ,進(jìn)而得出解核心沖突的方法 ,為企業(yè)的發(fā)展提供了戰(zhàn)略思路。 TOC 在企業(yè)中還可以作為尋求瓶頸資源的方法，使得運(yùn)輸成本最小，擴(kuò)大瓶頸資源，同時(shí)圍繞放大后的瓶頸資源利用層次分析法合理安排作業(yè)計(jì)劃。 通過(guò)對(duì)各種理論的了解，結(jié)合本公司具體現(xiàn)狀，選擇 TOC 來(lái)解決目前公司的實(shí)際問(wèn)題為最佳方案。 沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 25 4 TOC 在大連世福機(jī)械裝備有限公司的應(yīng)用 企業(yè)背景 大連 世福機(jī)械裝備制造有限公司成立于 20xx 年。廠(chǎng)區(qū)總占地面積 71000 平方米，廠(chǎng)房面積 41000 平方米。注冊(cè)資金 6880 萬(wàn)元，固定資產(chǎn) 億元。全自動(dòng)電腦控制燃油熱處理窯三座，能夠進(jìn)行調(diào)質(zhì)、正火、退火、回火等多項(xiàng)熱處理工作。臺(tái)車(chē)旋轉(zhuǎn)式重型噴丸室一座 ， 武重產(chǎn) 200 數(shù)控落地鏜銑床 100T 電弧爐一臺(tái)；捷克斯達(dá) 160 數(shù)顯落地鏜銑床 100TLF 精煉爐一臺(tái)；俄產(chǎn) 160 數(shù)顯落地鏜床 4 臺(tái) 電弧爐一臺(tái)；中捷產(chǎn) 130 數(shù)顯落地鏜床 15T LF 精煉爐一臺(tái)；意大利產(chǎn) 10m數(shù)顯龍門(mén)銑床； 20T 計(jì)算機(jī)控制中頻爐一臺(tái)；齊一 產(chǎn) 、 4m雙柱數(shù)顯立車(chē)俄產(chǎn) 、 立車(chē)俄產(chǎn) 滾齒機(jī)其它有萬(wàn)向鉆、刨床、磨床等 30 余臺(tái)，可進(jìn)行從鑄造到粗加到精加再裝配一條龍服務(wù)，起重設(shè)備： 150T 冶金行車(chē)兩臺(tái)， 100T 冶金行車(chē)三臺(tái)，其他各種型號(hào)的行車(chē)若干，三臺(tái) 100T 電瓶車(chē)貫穿整個(gè)車(chē)間。擁有高級(jí)技術(shù)人員 11 人、中級(jí)技術(shù)人員 25 人、檢查人員 38 人、各類(lèi)技術(shù)工人 150 多名，員工總?cè)藬?shù) 480 人。 企業(yè)現(xiàn)狀分析：本公司面臨海量訂單，而生產(chǎn)能力有限的情況，未解決這樣的問(wèn)題，TOC 在這里得到了充分的利用，通過(guò)尋求瓶頸資 源，以瓶頸資源為排產(chǎn)著重點(diǎn)，做出最優(yōu)生產(chǎn)計(jì)劃排產(chǎn)，解決當(dāng)前問(wèn)題。通過(guò)假期一個(gè)多月的實(shí)習(xí)調(diào)研，我對(duì)本公司的供需了解達(dá)到了一個(gè)比較客觀(guān)的程度，針對(duì)本公司具體實(shí)例，從而為其制定初步的生產(chǎn)排程計(jì)劃 模型 ，使其相比以前得到更大的利益。 瓶頸識(shí)別與放大 瓶頸識(shí)別 DBR 排產(chǎn)方法不同于傳統(tǒng)的排產(chǎn)， TOC 認(rèn)為系統(tǒng)的產(chǎn)出是受到瓶頸資源產(chǎn)出的限制。因此，只要針對(duì)系統(tǒng)的瓶頸資源關(guān)鍵資源或限制資源的排產(chǎn)加以詳細(xì)規(guī)劃，再加上其他資源的充分配合，使瓶頸資源的產(chǎn)能充分地發(fā)揮，這樣便可使系統(tǒng)的產(chǎn)出保持最佳的狀態(tài)；此外， 通過(guò)控制使物料進(jìn)入生產(chǎn)系統(tǒng)的速率與產(chǎn)品離開(kāi)系統(tǒng)的速率保持一致，這樣便可以使系統(tǒng)的存貨水平保持在低水準(zhǔn)的狀態(tài)又不致影響到瓶頸資源的生產(chǎn)排產(chǎn)。其主要步驟如下： （ 1）找出那些產(chǎn)能低于生產(chǎn)負(fù)荷的工作中心，也就是識(shí)別企業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的瓶頸所沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 26 在； （ 2）按照規(guī)則選擇一個(gè)工作中心，平衡其排產(chǎn)計(jì)劃，例如按照最早出現(xiàn)超負(fù)荷情況的原則選?。? （ 3）一旦選定了要平衡的工作中心，就要采取措施 “鏟平 ”超出工作中心能力的那一部分： a 可以將加工作業(yè)計(jì)劃向前 “拉 ”，避免延遲訂單，無(wú)法滿(mǎn)足交貨期的要求； b當(dāng)受物料條件限制 “拉 ”無(wú)法達(dá)到平衡效果 時(shí)，可以用尋找替代的加工中心來(lái)解決生產(chǎn)的需要； c 如果既無(wú)法拉動(dòng)，又無(wú)法尋找替代者，那么應(yīng)采用 “推 ”的方法，這樣一來(lái)，訂單就可能被延遲； （ 4）執(zhí)行完步驟（ 3）后，該瓶頸上的工序計(jì)劃開(kāi)始時(shí)間被改變，相應(yīng)影響到瓶頸前、后工序的計(jì)劃開(kāi)始時(shí)間，應(yīng)按照排產(chǎn)規(guī)則，重新加以計(jì)算； （ 5）按照步驟（ 4）計(jì)算的結(jié)果，調(diào)整所有工序的計(jì)劃。 以上 5 步一次循環(huán)，相當(dāng)于平衡一個(gè)超負(fù)荷的工作中心，經(jīng)過(guò)多次循環(huán)之后就可以解決所有工作中心的超負(fù)荷問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)面向有限產(chǎn)能的排產(chǎn)。 瓶頸也稱(chēng)瓶頸資源，是指實(shí)際生產(chǎn)能力小于或等于生產(chǎn)負(fù)荷的 資源。這一類(lèi)資源限制了整個(gè)企業(yè)產(chǎn)出的數(shù)量，其余的資源則為非瓶頸資源。 DBR 的生產(chǎn)排程是建立在系統(tǒng)的瓶頸資源上的，其他的非瓶頸資源與瓶頸資源同步，因此需要首先確定系統(tǒng)的瓶頸所在。在瓶頸資源的確認(rèn)上，有三種方法： （ 1） Lawrence 和 buss 認(rèn)為就長(zhǎng)期而言，可將平均利用率高的設(shè)備作為瓶頸資源；對(duì)于中短期，可依據(jù)各個(gè)設(shè)備前的等候隊(duì)列的長(zhǎng)度來(lái)判斷瓶頸資源。 （ 2） Sridharan 將擁有最多在制品的加工中心作為系統(tǒng)瓶頸。 （ 3） Ronen 和 Spector 以成本與設(shè)備利用率間的關(guān)系來(lái)確定瓶頸資源，將成本高利用率也 高的設(shè)備作為瓶頸資源，成本低但利用率高的設(shè)備的瓶頸限制可以通過(guò)增加設(shè)備，擴(kuò)充產(chǎn)能來(lái)消除。 TOC 認(rèn)為生產(chǎn)能力小于市場(chǎng)需求的資源不一定為瓶頸，同時(shí)，一個(gè)系統(tǒng)的瓶頸資源的數(shù)目一般不超過(guò) 5 個(gè)。 確定了系統(tǒng)的瓶頸資源后，按照 TOC 的理念應(yīng)該對(duì)瓶頸資源設(shè)置緩沖保護(hù)。由于生產(chǎn)系統(tǒng)會(huì)因設(shè)備故障、客戶(hù)插單等不可預(yù)測(cè)的因素而造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定，瓶頸資源又決定了系統(tǒng)的有效產(chǎn)出，因此要設(shè)立緩沖進(jìn)行保護(hù)。保證瓶頸設(shè)備的生產(chǎn)連續(xù)性，使生產(chǎn)系統(tǒng)物流順暢，有效保護(hù)生產(chǎn)系統(tǒng)免受異常情況的影響。 和傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式不同， DBR 系統(tǒng)中的緩沖區(qū)是以 在制品的加工和調(diào)整準(zhǔn)備時(shí)間 沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 27 (setup time)總和再加上一定的松馳時(shí)間來(lái)表示緩沖的長(zhǎng)度，而不是以在制品的數(shù)量來(lái)表示。在實(shí)踐中，需要對(duì)緩沖區(qū)的大小進(jìn)行合理設(shè)置。緩沖區(qū)設(shè)置太長(zhǎng)，在非瓶頸設(shè)備已加工完的工件不能及時(shí)進(jìn)入瓶頸設(shè)備加工，等待時(shí)間延長(zhǎng)，導(dǎo)致生產(chǎn)周期時(shí)間長(zhǎng)，存貨增加；緩沖區(qū)太短，在預(yù)定的時(shí)間內(nèi)，工件無(wú)法完成在非瓶頸設(shè)備上的加工，導(dǎo)致瓶頸設(shè)備因缺貨而等待，造成系統(tǒng)產(chǎn)出降低。 Schragenheim 將時(shí)間緩沖按其功能分為三類(lèi) ： （ 1） 瓶頸緩沖 (Bottleneck Buffer):瓶頸資源之前作業(yè)的緩 沖，用來(lái)保證瓶頸資源不致缺貨而待工； （ 2） 出貨緩沖 (Shipping Buffer):瓶頸資源之后工序的緩沖，以保證訂單交期準(zhǔn)時(shí)； （ 3） 裝配緩沖 (Assembly Buffer):保證瓶頸資源加工后的工件能及時(shí)裝配。 Daniel 將緩沖的設(shè)置分為靜態(tài)與動(dòng)態(tài)緩沖兩種，靜態(tài)緩沖由經(jīng)驗(yàn)決定，不考慮各產(chǎn)品加工時(shí)間的不同，緩沖設(shè)定為一個(gè)固定值。動(dòng)態(tài)緩沖為每種產(chǎn)品在瓶頸資源前的加工時(shí)間總和乘以一定倍數(shù)。對(duì)于訂單型企業(yè) ,不同的訂單會(huì)有不同的生產(chǎn)流程，使用靜態(tài)緩沖會(huì)導(dǎo)致非瓶頸設(shè)備暫時(shí)性負(fù)荷超載，因此必須根據(jù)生產(chǎn)情況采用 動(dòng)態(tài)緩沖。 Gardiner證實(shí)動(dòng)態(tài)的緩沖區(qū)在最大化產(chǎn)出和在制品庫(kù)存方面，比固定長(zhǎng)度的時(shí)間緩沖有顯著改善。 在緩沖時(shí)間長(zhǎng)度的設(shè)定面， Ronen 將時(shí)間緩沖設(shè)置在瓶頸設(shè)備之前，并根據(jù)經(jīng)驗(yàn)將其設(shè)定為目前流程時(shí)間總和的 1/4，而流程時(shí)間可由設(shè)備加工時(shí)間總和得到；Schragenheim 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和實(shí)際生產(chǎn)前置時(shí)間的分配，認(rèn)為緩沖區(qū)大小約為瓶頸資源的前置時(shí)間的三倍。采用三倍是基于經(jīng)驗(yàn)與可信賴(lài)的提前期所服從分布，假設(shè)其提前期服從正態(tài)分布的話(huà)，則可將其平均流程時(shí)間加上三倍標(biāo)準(zhǔn)差而得到其緩沖時(shí)間； Wu 則建議緩沖時(shí)間大小為生產(chǎn)前 置時(shí)間 (lead time)的 倍； Spencer 認(rèn)為應(yīng)按照系統(tǒng)的波動(dòng)因素來(lái)決定其緩沖的大小，若波動(dòng)因素變小，則可縮短其長(zhǎng)度。 一般來(lái)說(shuō)，緩沖區(qū)大小多憑經(jīng)驗(yàn)確定，再利用緩沖管理在實(shí)際生產(chǎn)中來(lái)調(diào)整大小。除了根據(jù)經(jīng)驗(yàn)估計(jì)各類(lèi)緩沖區(qū)的大小外，目前尚無(wú)有效的方法來(lái)確定緩沖區(qū)大小。 瓶頸資源放大 企業(yè)通過(guò)總成本最小化使瓶頸資源隨之放大，也就是把薄弱的環(huán)節(jié) （瓶頸資源） 使其半徑變大。 TOC 的基本原則之一是追求物流的平衡，而非生產(chǎn)能力的平衡。因?yàn)樯a(chǎn)