1、现代制造系统,第3章 先进制造模式（4） 东北大学秦皇岛分校 黄亮 n-xyz,第3章 先进制造模式 3.1 精益生产 3.2 约束理论 3.3 成组技术 3.4 柔性制造系统 3.5 可重构制造系统 3.6 其它先进制造理论,3.2 约束理论,发展历程： 上世纪70年代，以色列物理学家戈德拉特博士（DrEliyahu MGoldratt）与其他几位学者合作，共同提出最佳生产时间表（optimized production timetable，OPT）。这是是一套提高产出、减少库存的企业分析方法。,上世纪80年代初，戈德拉特将研究内容扩充，最佳生产时间表更名为最佳生产技术（optimized
2、production technology, OPT）。 1984年，戈德拉特出版了The Goal一书，将OPT理论更名成约束理论（theory of constraints, TOC）。,The Goal一书以小说的行文写成，描述一位厂长应用TOC在短时间内将工厂转亏为盈的故事。 因为该书所描述的是许多工厂都普遍存在的问题，因此该书出版之后，读者甚广，并译成13国语言（有中译本），成为全球的畅销书，销售量在200万册以上，TOC因而广泛流传。,戈德拉特进而出版了一系列关于TOC的书籍，卖得都很成功。 在生产管理之外，TOC也应用到分销、供应链、项目管理等其它领域，获得很好的成效。目前，TO
3、C已推广至教育界，成为美国一些知名学府的MBA课程。,世界各国数以千计的企业运用TOC： 小至不足五十人的小厂， 大至跨国企业： 通用汽车公司（GM）、 美国电话电报公司（AT&T）、 明尼苏达矿务及制造业公司（3M）、 美国国家半导体公司（National Semiconductor）、 英特尔公司（Intel）、 等等。,什么是约束理论？,企业的运作是一个相互关联的资源链。 例如： 不能在采购原材料之前开工制造， 也不可能在包装完成前交运。,营销,报价,采购,制造,包装,运输,约束理论的核心观念是 任何一个现实的系统至少存在一个约束， 例如：某种设备不足；某类工人不足； 库房不够用；销售市
4、场小等等。 对此别无选择， 要么你管理约束，要么约束“管理”你。 不管约束是否被认知， 它都将影响系统的产出。,传统管理的误区： 企业中每一环节的改善都有助于系统的改善； 整个系统的改善等于各环节改善之和。 结果： 各环节同时要求更多的资源， 资源不足，只能实现局部最优化。 约束理论的观点： 系统的有效产出决定于资源链上的薄弱环节 约束。 结论：从全局考虑，关注并改善约束资源。,约束理论的核心思想,系统最终的产出将受到系统约束的限制， 因此需要 识别约束， 消除约束。 约束指系统性能最薄弱的环节， 与木桶理论相同。,约束理论的主要方法,（1）分析方法： 提出一系列新颖的评价指标。 企业级指标：
5、净利润、投资收益率、现金流量； 车间级指标：有效产出、库存、营运费用。 这些指标绕开干扰现象， 直指企业的本质目标现在和将来都能赚钱。 （2）生产控制方法： 鼓-缓冲-绳子（Drum-Buffer-Rope，DBR）， 是一种推拉结合式的生产控制方法。,（1）分析方法6个指标,企业的财务指标评价企业是否赚钱， 净利润（net profit，NP）， 投资收益率（return on investment，ROI）， 现金流量（cash flow，CF）。 车间的作业指标评价车间的工作是否有用， 有效产出（throughput，T）， 库存（inventory，I）， 营运费用（operating
6、 expenses，OE）。 对比传统指标：生产速度、设备利用率等待。,作业指标之有效产出（throughput）： 通过实现产品销售来获取盈余的速率； 只计算对系统的贡献增加，不包括原材料； T =（销售价格-总变动成本）/时间， 即T=系统在单位时间内所赚的钱； 没有实现销售的成品库存不是有效产出。,作业指标之库存（inventory）： 系统内当前占用的资金， 包括： 原材料库存、在制品库存（WIP）、成品库存、 扣除折旧后的固定资产（厂房、设备等）。 以上资源占用资金，产生维持库存的费用。 因此，这里的库存是负债，而不是资产， 是当前系统内占用的钱。,作业指标之营运费用（operati
7、ng expenses）： 系统将库存转化为有效产出的所有费用， 包括 直接人力成本； 间接人力成本， 包括操作时间、休息时间、休假等； 期间费用， 管理费用， 销售费用。,优化与企业目标有关的工作，消除无关的工作。 回顾：精益生产的核心思想与核心方法。,作业指标与财务指标的关系,（2）生产控制方法DBR,DBR指鼓-缓冲-绳（drum-buffer-rope）。 DBR系统的应用背景： 加工时间存在明显波动的制造系统。 The Goal一书提出了一个简单实验 骰子游戏： 前后7道工序；每道工序平均产能3.5件/天（Max=6, Min=1）；20天产量多少？,骰子游戏的实验结果： 实际交货量
8、70。 原因在于 加工时间波动；工序之间的依赖关系， 造成大量时间在等料加工、等待设备。 最终的结果是各道工序波动效应的累加， 而且是负的效应的累加。,DBR方法如何控制生产，来应对波动效应的叠加？ 以一队行进中的队伍做比喻；,投料,产品加工,发货,所有人同一速度节拍， 但任何一人的意外均影响全队的速度。,鼓手控制节奏。,由于最慢的人决定了全队的速度，将最前面的人和最慢的人用绳子绑起来，控制总速度，为防止前面的人跌倒而影响最慢的人，在他前面留一点空间（缓冲）。,最慢的人成了实际上的鼓手。,DBR方法的应用步骤： （1）识别约束（找到“鼓”）， 约束为周生产速度最低的6号生产环节， 6号生产环节
9、即作为控制生产节拍的“鼓”。,DBR方法的应用步骤： （2）处理约束（增加“缓冲”）， 利用6号环节前的时间缓冲保证瓶颈的利用率， 利用装配和发货前的时间缓冲保证交货的及时性。 时间缓冲：指比计划提前生产。,DBR方法的应用步骤： （3）服从（连接“绳子”）， 其它一切环节服从（同步）于瓶颈。,95,70,80,60,50,120,D,80,75,原料,原料,D,2,3,7,8,1,4,5,需求: 每周 50个,DBR方法的应用步骤： （4）解除约束， 上述方法作用也有局限， 根本措施：增加瓶颈的生产能力。 （5）寻找新的约束， 回到第一步，持续改进 （process of on going
10、improvement）。 回顾：精益生产之持续改进流程。,总结 约束理论,TOC的运用层次主要在企业级制造系统， 属于“运营管理”研究领域，对思维的启发意义大于实际应用效果。 （下图为人民邮电出版社新出版的一套相关书籍。）,约束理论 源于学者对企业的分析， 由理论方法指导实践活动的典型代表， 由整体提高带动底层改进的典型代表。 优点：考虑全面，应用范围广， 学术界普遍认为TOC方法 比MRP与看板系统更完善。 缺点：瓶颈分析需要详细的生产数据支持。,生产控制方式的对比： 推式的代表：MRP， 特点：按部就班、注重计划。 拉式的代表：看板系统， 特点：积极应对、快速反应。 推拉结合式的代表：TOC， 特点：全面分析、考虑周全。,课程要求（3.2）,知道约束理论的英文全称、缩写， 知道约束理论与最佳生产时间表、最佳生产技术的关系。 知道约束理论的核心思想： 系统约束限制系统产出。 知道DBR方法的英文全称和中文翻译， 理解生产最慢的环节作为“鼓手”，并且由“鼓手”拉动其它生产环节。,
