TOC-TheoryofConstraints约束理论.doc

Theory ofConstraints (TOC)约束理论Michele ZhangLean Consultant/Trainer adidas Sourcing Limited Guangzhou Representative OfficeContinuous Improvement dept. N. Asia 约束理论定义和作用 TOC 的五大核心步骤 TOC平衡排程方法 约束理论的基本准则和主要衡量指标 约束理论的应用及阻力你们公司的目标是什么？企业的目标只有一个：现在和将来都赚钱To Make Money Now and in the Future 工厂每个月的产能是多少？ 什么使你的产能只能是这么多?到底哪里出错了?？原定的计划期常常不能得到满足在需要时资源常常不具备（即使答应） 生产更多的或添加更多的项目带来不断的压力 必要的东西不能按时提供（资料，规格，材料，设计，授权等） 优先事项方面的争执超预算 有太多的变化.TOC（约束理论）强调必须把企业看成是一个系统，从整体效益出发来考虑和处理问题，它的基本要点是： 企业是一个系统，其目标应当十分明确，那就是在 当前和今后为企业获得更多的利润 一切妨碍企业实现整体目标的因素都是约束TOC是关于进行改进和如何最好地实施这些改进的一套管理理念和管理原则，可以帮助企业识别出在实现目标的过 程中存在着哪些制约因素，并进一步指出如何实施必要的 改进来消除这些约束，从而更有效地实现企业目标。TOC以“系统办法”来克服这些制约因素。TOC关注于几个关键因素，真正影响/控制的生产力系统 的因素，而非试图控制所有的要素。约束存在的形式： 物质型的：市场、物料、产能、资金等 非物质型的（也叫策略型约束）：后勤、质量保证体系、企业文化、管理体制、员工行为规范等任何系统可以想像成由一连串的环所构成，环与环相扣，这个系统的强度就取决于其最弱的一环，这就意味着,不管你付出多大的努力去改善,能看得出的是系统的 有效产出决定于资源链上的薄弱环节系统的有效产出决定于资源链上的最薄弱环节系统一般定义一些相互关联和相互依存的 组成部分或过程的一个集合，这些组成部 分或过程采取一致行动，有目标性的将某 种投入转换成产出. TOC以一套解决约束的流程，用来逻辑地、系统地回答以下为任何企业改进过程所必然提出的三个问题：o 改进什么？（What to change?）o 改成什么样子？（What to change to?）o 怎样改变？（How to cause the change?）约束理论目前已应用到包括盈利和非盈利机构。 例子：美国福特汽车公司的电子部： 生产时间 (由发放物料至产品付运)实施改善计划之前：10.6天 ; 实施JIT两年后：8.5天 ; 实施TOC一年后：2.2天 。 客户满意率提升了75%; 反应及学习速度快了三倍; 能腾出超过20%厂房面积，供引进新生产线之用; 设备的投资减少25%; 安排生产排程，由16天减至5天，再减至1天。约束理论-三个重要概念 任何系统我们可以把它视为链条网,系统的弱点就是这个链条的薄弱环节, 约束 一个项目想要使产品迅速通过系统,必须考虑“约束”的因素. 我们必须从克服该约束着手，才可以更快速的步伐在短时间内显著地提高 系统的产出,提高盈利.1.识别系统存在的制约2.决定挖尽制约因素潜能的办法3.企业的所有其他活动服从于 第二步中提出的各种措施4.采取措施突破约束，使第一步中的 约束环节不再是企业的约束5. 回到步骤一，不要让人的 惰性成为新的约束聚焦五步骤的直接表达法目标：羊群尽快回家第1步：桥 第2步：挖尽桥的产能（让羊群排队，大羊背小羊）第3步：迁就桥，拉绳、羊排队、羊爹 驮小羊、跑步全速过桥第4步：突破桥的产能，拓宽桥或在桥 两旁架上新钢板第5步：检视桥这个约束是否已解决， 回到第一步 识别系统存在的约束 内部 流程的约束 机器时间等 内部政策的约束 预算限制,等等 工作效率 管理水平 外部 物料约束 材料不足 市场约束 需求不足 宏观政策 待加工的在制品最多的工序 被催货最多的工序 加班最严重的工序 如果有多个瓶颈时，任意选一个。如果选错Buffer必定堆积不起来，很快可以找到真正的瓶颈。 不需要争论瓶颈漂移现象原因1、追求每个工序都满负荷运作 整个部门都没工作做了，让 我们找些事来做 ，而你现在 开始生产的东西，实际上是 没有人要的，这时瓶颈闲下 来，而前面工序堆积了一堆 产品。2、批次化 试图节省换线造成了公司， 组织看起来像是一条蛇要 把一只母牛吞下去一样， 而你可以看到母牛在蛇肚 子内移动。 决定挖尽制约因素潜能的办法 生产最有利润的产品组合 保持100%的工作状态 有多少缓冲 控制成本 包括风险,质量成本 库存的费用2.2 挖尽制约潜能 充分利用时间，减少瓶颈时间损失 减少换线/换模，瓶颈批量尽可能大 瓶颈前设质检，确保100良品入线 经过瓶颈加工后工序，确保高良率 停止在瓶颈生产“不需要的”部件 减轻瓶颈的负担，移交部分给非瓶颈的生产源瓶颈前要建立缓冲 不让瓶颈“挨饿”TOC法则： 瓶颈损失一小时系统损失一小时 使企业的所有其他活动服从于第二步中提出的各种措施 计划好生产以使约束保持100 的工作状态 可能需要变更业绩量测，以符合上游活动的“绳索”速度 调整非瓶颈资源的产出，使其与瓶颈资源保持同步. 控制原料发放，配合瓶颈流量控管投料TOC法则：非瓶颈进度由瓶颈决定原来的工作行为 看起来很忙 所有资源尽量生产结果 瓶颈前存货堆积 瓶颈后被控生产不足新的工作行为 非瓶颈工序有工作尽快做 没有时就助工、培训提升 突破约束,使第一步中找出的约束环节不再是企业的约束 确定如何提高其能力 采取不同的加工方法，避开瓶颈工序 寻求新工艺，跳过瓶颈工序 增加人员/机台设备（找回旧设备，尽管效率不高） 警告！假如步骤四打破了原有的制约因素，回到步骤一，千万不要让惰性引发系统的制约因素： 识别一个约束后，企业要调整一系列政策 经过一轮循环后，可能产生新的瓶颈 不要让人的惰性成为新的约束3. TOC平衡排程方法一支健行队伍，要行走4英里，有人速度快， 有人速度慢，队伍拉得太长，会有人在队尾走 失，并且队伍有可能无法在天黑前完成目标。为了全队完成目标，怎么办？ 统一步伐的节拍？如何？ 保证最慢的那个人的速度不被浪费？如何？ 所有队员都保持相同距离避免走失？如何？平衡排程的三个概念： 鼓 缓冲 绳索缓冲60 70 40 60绳索约束(鼓) 鼓 约束的产出就是鼓声 定下了其他工序的节奏 告诉上游工序生产什么 告诉下游工序接下来会收到什么瓶颈资源的产能来确定企业的最大物流量，作为约束全局的“鼓点”，鼓点相当于指挥生产的节拍，能决定所有物料的投放数量和速度。 缓冲 考虑到加工过程中出现的波动，在瓶颈工序前面堆积的在制品 当上游工序中断时，可以让瓶颈工序继续运行 缓冲：库存缓冲 & 时间缓冲 绳索 是瓶颈对其上游机器发出生产指令的媒介，对瓶颈前面的工序 序列（含瓶颈）进行的拉动 按照产品出产计划以最快的速度通过非瓶颈作业，以满足 瓶颈的需要 对物流进行平衡，使得进入非瓶颈的物料应被瓶颈的产出 率所控制（即“绳索”） 在实施中，绳索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由“鼓”决定生产计划由“缓冲”保证有效产出由“绳索”控制发料客户户户库存库存组装含一个瓶颈的系统时时库存时时库存 组部时时 库存瓶颈部部部工工顺工 时时库存原原原含几个瓶颈的系统上游工序必须只提供约束工序能处理的数量。下游工序将只能收到所能生产的数量。约束工序必须全速运行-否则就会拖累整个流程a. 任何系统的业绩都受制于它的制约因素b. 局部改善并不意味着整体改善c. 表现不佳并不意味着人的本性不好1、追求物流的平衡，而不是产能平衡；2、在瓶颈资源上损失一小时，就使整个系统损失一小时；3、非瓶颈资源的利用程度不由其本身决定，而由瓶颈工序资源的能力决 定；4、在非瓶颈资源上节省时间是没有意义的；5、为了提高整个系统的产出量，保证瓶颈资源满负荷工作，系统中应设 置缓冲环节；6、对瓶颈工序的前导工序和后续工序应采用不同的计划方法；7、根据不同的目的分别确定合理的运输批量和加工批量；8、批量的大小不是固定的，而是根据实际情况动态地变化的；9、编排作业计划时考虑系统资源约束，提前期是作业计划的结果，而不 是预定值4.2 非瓶颈管理案例找到瓶颈后我们的做法？1、订立订单的紧急标准，以单号顺序为准。2、把需要经过瓶颈的零件做好标记，任何环节优先处理这些零件。3、减轻瓶颈的负担，把可不需瓶颈加工项目，发给非瓶颈资源生产。4、在瓶颈前设置品检，避免处理不良品，避免处理当前不需要的产品5、使用一切可以进行加工的设备，并增加瓶颈资源的流动人手。效果：产量增加了80%，在制品存货下降了12%，严重延迟交货的订单也已经解决，延迟交货的天数纪录也下降了。新问题1、瓶颈部门待加工零件出现大量存货。2、非瓶颈部门按优先循序加工瓶颈部门所需零件，但不经过瓶颈 的零件已经积压超过2星期，成为新的瓶颈。3、瓶颈部门已经加工好的零件到了装配部门，而其他零件严重欠缺。4、又开始脱期了。40是什么原因导致又出现了新的问题呢真正的原因：太过关注非瓶颈资源有无事做，为满足非瓶颈资源的工作，发出的材料多，远远超出了瓶颈资源的负荷，造成瓶颈资源的大量积压，而发出的生 产单多，导致非瓶颈资源忙于先生产瓶颈部门零件，造成其他零件欠缺，同 时非瓶颈资源本身也生产了大量的过剩存货，成为新的瓶颈。解决的关键：如何处理瓶颈资源与非瓶颈资源的关系，在充分利用瓶颈资源的同时，既要考虑产品装配的成套性，还要准确安排各组件到达各工序的时间（Just in time)。其实，单把需要经过瓶颈的零件做好标记，任何环节优先处理这些零件。虽然对利用瓶颈资源有了很大的作用，但在处理零件的先后顺序上还不够精确。1、先到先服务（FCFS, First Come First Serve）。按订货到达加工地点的 先后排序。作业排序方法2、最短加工时间（SPT或SOT, Shortest Process Time）。挑选出订货中在 该加工地点加工时间最短的先服务，依次排序。3、先到期先服务（EDD, Earliest Due Date）。按订货完工日期，先到期先 安排。4、静态时差最短（SS, Static Slack）。静态时差是指订货要求完工日期减去到 达加工地点的日期所剩的富裕时间。静态时差最短的先安排。5、动态时差最短（DS, Dynamic Slack）。动态时差是指订货要求完工日期减去 到达加工地点加工完成后所剩余的富裕时间。动态时差最短的先安排。宽裕度（优先系数）。宽裕度是指订货要求完工日期减去现日期， 再除以订货还需加工的时间。宽裕度最小的先安排。宽裕度交货期-现日期 剩余需加工时间（ 1-订货预计会过期； 0-订单已经过期）企业的目标只有一个：现在和将来都赚钱To Make Money Now and in the Future 企业的运作是一个整体系统，部门的目标必须服从企业的整体目标 在设定企业目标以后，应该对企业的一切活动和行为准 则进行重新审视，即重新评价这些活动或准则在多大程 度上促进或者妨碍了这一目标的实现 企业的所有活动都应该围绕企业的目标进行，与企业目 标无关的活动应尽量减少或禁止企业的财务指标评价企业是否赚钱 净利润（Net Profit，简称NP） 投资收益率（Return on Investment，简称ROI） -对投资效果 的相对评价 现金流量（Cash Flow，简称CF）：对企业生存状况的评价企业财务衡量指标的作用： 控制了解公司朝着赚钱的目标，达到了什么程度 引导引导组织的各个部分，达到整个组织的最大 效益但是净利润、投资收益率和现金流量离日常生产管理太远了吧？！如何评价车间的目标？车间的作业指标传统车间考核指标：劳动生产率，设备利用率 TOC提出：1. 有效产出（Throughput，T）2. 库存（Inventory，I）3. 营运费用（Operating Expenses，OE）作业指标与企业财务指标的关系 净利润= 有效产出-营运费用 投资回报率=（有效产出-营运费用）/库存作业指标与企业财务指标的关系企业目标:财务目标:现在和将来都能赚钱净利润(NP) 投资收益率(ROI)现金流量(CF)作业目标: 有效产出(T)库存(I)营运费用(OE)制造周期有效产出（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 没有实现销售的成品库存不是有效产出系统在单位时间内所赚的钱库存（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、土地等）这里的库存部分是负债，而不是资产。 以上资源占用资金，产生机会成本和维持库存的费用当前系统内占用的钱营运费用（Operating Expenses） 系统将库存转化为有效产出的所有费用 直接间接人力成本（操作时间、休息时间、生 病、休假等） 期间费用、管理费用、销售费用将库存转化为有效产出所花费的钱成本世界 vs 有效产出的世界 成本世界里降低运营费用是第一位的，增加有效产出 也很重要，但企业对市场的影响有限，库存成为灰色 区域，需要一定的库存保障销售，但太多的库存影响 企业目标。 有效产出世界里，增加T是第一位的，降低库存次之，降低OE放在最后，因为往往会影响产能。 运用JIT决定库存。Goldratt博士认为财务与绩效评估最主要的错误假设为：“提升局部效益即能提升整体效益”。然而个别部门目标 与绩效衡量标准的效率提升，并无法为企业整体有效提升 效益。约束理论的指标作用：应用运用T, I, OE的观念重新评估公 司的投资、产品与服务，并解决衡量指标上的冲突部份。约束理论的指标运用练习：P&Q练习4.3 P & Q练习P Q 可用之资源A、B、C、D各一售价每件￥90市场需求每周100件外来零件售价每件￥100市场需求每周50件每周工作5天，每天8 小时，即每周2400分 钟D每件15分C 每件10分A 每件15分每件￥5C 每件5分B 每件15分D每件5分B 每件15分A 每件10分营运费用每周￥6000A、B、C、D各可以是一个部 门，一台设备，或者一个人原料1 每件￥20原料2 每件￥20原料3 每件￥204.3 P & Q练习P Q可用之资源A、B、C、D各一售价每件￥90 市场需求每周100件售价每件￥100 市场需求每周50件每周工作5天，每天8小 时，即每周2400分钟D 每件15分外来零件 每件￥5D 每件5分营运费用每周￥6000C 每件10分A 每件15分原料1 每件￥20C 每件5分B 每件15分原料2 每件￥20B 每件15分A 每件10分原料3 每件￥20一星期最多可赚多少钱？Q的有效产出=50件*(100-20-20)=3000P的有效产出=100件*(90-5-20-20)=4500总有效产出 7500营运费用 6000净利 15004.3 P & Q练习每周你真的能赚到￥1500吗？可用之资源A、B、C、D各一每周工作5天，每天8小 时，即每周2400分钟营运费用每周￥60004.3 P & Q练习P Q可用之资源A、B、C、D各一每周工作5天，每天8小售价每件￥90 市场需求每周100件外来零件D售价每件￥100 市场需求每周50件D时，即每周2400分钟营运费用每周￥6000每件15分C 每件10分A 每件15分原料1 每件￥20每件￥5C 每件5分B 每件15分原料2 每件￥20每件5分B 每件15分A 每件10分原料3 每件￥20部门 工作量C100件*(10+5分)P+50件*5分Q=1750分钟A100件*15分+50件*10分=2000分钟D100件*15分+50件*5分 =1750分钟B100件*15分+50件*30分=3000分钟瓶颈4.3 P & Q练习P Q可用之资源A、B、C、D各一每周工作5天，每天8小售价每件￥90市场需求每周100件外来零件售价每件￥100市场需求每周50件时，即每周2400分钟营运费用每周￥6000D每件15分C 每件10分A 每件15分原料1 每件￥20每件￥5C 每件5分B 每件15分原料2 每件￥20D每件5分B 每件15分A 每件10分原料3 每件￥20P和Q之间，我们应优先处理何者？P Q 售价 ￥90 ￥100 原料 ￥45 ￥40 工时 60分钟 50分钟4.3 P & Q练习亏 啦P Q售价每件￥90 市场需求每周100件售价每件￥100 市场需求每周50件D 每件15分C 每件10分A 每件15分外来零件 每件￥5C 每件5分B 每件15分D 每件5分B 每件15分A 每件10分尽量利用B，并优先处理Q Q的有效产出=50件*(100-20-20)=3000 B需时50*30分=1500分钟P的有效产出=N件*(90-5-20-20)=2700 N=B剩余900/15分钟=60注:(2400-1500=900分钟)可可可可用用用用之之之之资资资资源源源源A、B、C、D各各各各一一一一每每每每周周周周工工工工作作作作5天天天天，每每每每天天天天8 小小小小时时时时，即即即即每每每每周周周周2400分分分分 钟钟钟钟营营营营运运运运费费费费用用用用每每每每周周周周￥6000原料1 每件￥20原料2 每件￥20原料3 每件￥20总有效产出 5700营运费用 6000净利 -3004.3 P & Q练习P Q可用之资源A、B、C、D各一每周工作5天，每天8小时，售价每件￥90市场需求每周100件外来零件售价每件￥100市场需求每周50件即每周2400分钟营运费用每周￥6000D每件15分C 每件10分A 每件15分原料1 每件￥20每件￥5C 每件5分B 每件15分原料2 每件￥20D每件5分B 每件15分A 每件10分原料3 每件￥20P和Q之间，我们应优先处理何者？P Q 售价 ￥90 ￥100原料 ￥45 ￥40花在瓶颈B 15分 30分 的时间瓶颈每分钟 (90-45)/15 (100-40)/30有效产出 =￥3 =￥24.3 P & Q练习P Q你赚了耶！售价每件￥90 市场需求每周100件售价每件￥100 市场需求每周50件可可可可用用用用之之之之资资资资源源源源A、B、C、D各各各各一一一一每每每每周周周周工工工工作作作作5天天天天，每每每每天天天天8 小小小小时时时时，即即即即每每每每周周周周2400分分分分 钟钟钟钟营营营营运运运运费费费费用用用用每每每每周周周周￥6000D 每件15分C 每件10分A 每件15分原料1 每件￥20外来零件 每件￥5C 每件5分B 每件15分原料2 每件￥20D 每件5分B 每件15分A 每件10分原料3 每件￥20尽量利用B，并优先处理P P的有效产出=100件*(90-45)=4500 B需时100*15分=1500分Q的有效产出=N件*(100-20-20)=1800 N=B剩余900/30分=30件总有效产出 6300营运费用 6000净利 300以后的故事 王工程师申请￥5000，令A的加工时间由15分缩短至7分完成节省了耶！ 李工程师也申请￥5000，要将一个工序的加工时间由20分增加到22分2分钟的B的工作转由C处理，但需4分钟这也叫改善吗？你如果是决策人员你会怎样回应第一位工程师？第二位工程师呢？我们用刚才的P&Q的图来看看吧！P Q售价每件￥90市场需求每周100件外来零件售价每件￥100市场需求每周50件原来第一位工程师想花￥5000用来改善A。D每件15分C每件10分每件￥5C9每件5分D每件5分B每件15分第二位工程师想将￥5000花 在B身上，将2分钟的工作由 B转嫁至C，但因为C并不专 长处理这新任务，所以要4分 钟才能完成。A7 B13 A每件15分每件15分每件10分原料1每件￥20原料2每件￥20原料3每件￥20分析：1. 虽然第一个工程师花5000并未能最终带来有效产出，但在现实工 作中他并不全错，主要因为他是站在自己部门角度看问题。2. C和B假如是两个工区，C的负责人拒绝第二个工程师的设计带来 的工作转嫁，在现实工作中也不是问题，因为也是站在自己部门 角度看问题。那我们让C的负责人算算P & Q 看吧！4.3 P & Q练习P Q赚更多了耶！售价每件￥90市场需求每周100件售价每件￥100市场需求每周50件D每件15分C每件10分外来零件 每件￥5C9每件5分D每件5分B每件15分尽量利用B，并优先处理P并实行第二位工程师的设计P的有效产出=100件*(90-45)=4500 B需时100*13分=1300分Q的有效产出=N件*(100-20-20)=2340 N=B剩余1100/28分=39件AB13 A可可可可用用用用之之之之资资资资源源源源A、B、C、D各各各各一一一一每每每每周周周周工工工工作作作作5天天天天，每每每每天天天天8 小小小小时时时时，即即即即每每每每周周周周2400分分分分 钟钟钟钟营营营营运运运运费费费费用用用用每每每每周周周周￥6000每件15分原料1每件￥20每件15分原料2每件￥20每件10分原料3每件￥20总有效产出 6840营运费用 6000净利 840 生产计划管理体系 定义生产流程的瓶颈，并建立基于瓶颈的管理的生产排程，发料和 生产执行系统 基