MRPII、TOC、JIT三者的定位分析.docVIP

在不同的时代、不同的经济环境下产生的物料需求计划（Material Requirement Planning MRP）、制造资源计划 (Manufacture Resource Planning MRPII) 、准时化生产(Just in Time JIT) 、约束理论 (Theory of Constraints TOC) 等生产管理技术在不同时期、不同生产环境中都发挥了重要的作用，在我国，这些生产管理技术也有着不同程度的应用和发展。 许多学者对三者性能进行了模拟对比，文献通过对比，性能测试优劣由高到底依次是TOC、JIT、MRP。而文献得到的结果并不全是这样，因此，无法推断哪个生产管理技术更占优。造成这种原因一方面是因为仿真时，比较对象的可比性不好；另一方面是三个系统各有各自适应的环境。因此，对比MRPII、JIT、TOC三者各自的适用性和优缺点，进而更好地为生产计划与控制服务是当前学者和企业研究和实践的热点。本文先对三者各自的优缺点进行了系统的分析，再对三者联合起来进行了横向比较，最后，根据生产计划与控制不同层次的要求，结合MRPII、JIT、TOC各自适合的层次，对三者进行了定位分析。1 MRPII、JIT、TOC的各自优缺点比较1.1 基于MRPII的计划管理与控制 MRPII起源于美国，根植于批量生产方式，强调计划推动、资源的合理利用以及物料需求规划及计算机系统的整合。MRPII编制计划的思想是：按预先制定的提前期，用无限能力排产法编制作业计划。图1是MRPII生产管理技术编制工序计划的示意图。 MRPII的优势在于其中长期计划能力，注重前期规划，用尽可能周密的计划集中安排各环节的人、物等资源以及生产加工，以应对生产的不确定性。 相应地，MRPII存在如下问题：(1)提前期、批量等参数的预先静态设定 MRPII的提前期是推式计划的结果，需要提前设定，很可能造成与实际情况不符，另外，为了避免生产的波动，保持能力的平衡，MRPII不得不在提前期等指标上加大裕度，在制品库存大幅度增加。另外，批量不分加工批量和运转批量，且和系统的输入批量相等，影响订单的流动时间和提前期。(2)能力约束考虑不足 MRPII从MRP发展而来的，而MRP并未考虑能力约束问题，虽然MRPII加入了粗能力平衡 (Rough-cut Capacity Planning RCCP)和细能力平衡(Capacity Requirements Planning CRP)，但是并不能弥补其在能力平衡上的缺点，往往造成生产计划无法完成、物料需求不切实际等情况。(3)生产计划与控制相分离 MRPII制定计划时不考虑控制，而通过事后反馈进行生产控制相对于生产实际肯定存在着无法避免的滞后。另外，MRPII为每道工序都排计划，每道工序都严格按照既定的计划进行生产，而工序间又无协调机制，无法动态保证每道工序间的关联，造成工序间产量的不平衡、在制品库存增加以及需求与生产不一致等问题。(4)底层功能较弱 生成计划时，一下全下，由于误差的累积，生成的作业计划很容易和实际脱节。其中，对那些生产能力已无法保证完成的产品，进行进一步地分解和计算已毫无意义。计划调整时，一改全改，问题由底向上层层反馈和所有计划从顶到底层层重排，造成生产计划的抗扰动能力差。另外，MRPII通常以周或天作为单位运行，即无法对每周或每天之内发生的变化做出迅速的响应，这对底层的决策与控制是一个很大的影响。而即便MRPII做到这种程度，也经不起实际情况的扰动。1.2 基于JIT的计划管理与控制 JIT起源于日本，根植于重复性生产方式，强调需求牵引、相互合作以及消除浪费和减少成本，注重现场改善。 JIT编制计划的思想是：采用看板管理方式，按照无限能力排产法，逐道工序地倒序传递生产中的取货指令和生产指令，各级生产单元依据上级所需再组织生产进行物料补充。 JIT的拉式生产保证了较低的在制品和需求满足：a)各工序只生产后工序所需的物料，避免了不必要的生产；b)由于只在需要的时候生产，避免和减少了非急需库存；c)不像MRPII每道工序都排计划，JIT从某一点倒排计划，且各工序间密切相关，保证了在制品库存水平低、需求与生产一致，使工序间问题反映敏感，以利于现场的改善。 相应地，JIT生产管理存在如下问题：(1)JIT整体计划性弱，缺少中长期计划的指导，生产控制只是被动跟随当某个中间环节出现问题而卡壳时，此前所有的工序都处于松弛状态，而当问题解决后，此前所有的工序都将成为瓶颈，使整个环节加工情况时好时坏。(2)JIT计划编制的源头、控制点仅仅放在交货期、交货数量上 JIT系统中凡是输出小于交货数量的资源都是“瓶颈”，都是需要改进的。实质上，它们可能都不是真正意义上的瓶颈。这样定义“瓶颈”可能导致部门间哄抢系统资源，出现有限资源并未用在最需改善的环节上的情况。而瓶颈才是真正制约整个系统有效产出的控制点，因此，编排计划的依赖点应是随着瓶颈的变化而变化，即应把计划编制的控制点移到系统的瓶颈处。(3)JIT在生产管理中反对和致力于消除任何形式的浪费，追求零库存 往往由于供应、生产、需求的波动，不均衡不可避免地发生，进而产生在制品库存。另外，原材料供应难以做到真正准时，迫使生产方不得不设置安全库存。JIT认为库存是浪费，却未考虑到库存对系统的产销率、物流平衡等方面的正面影响，因此，控制一定裕量的库存是很有必要的，尤其是瓶颈工序、装配工序和发货之前。(4)JIT尽量维持生产的稳定和能力平衡 JIT要求人一专多能和相互合作，要求企业密切协作以保持需求、供应的适当稳定，要求设备柔性重构以保证生产线能力的相对平衡。并强调人、机、企业间的相互协作来保证生产的稳定和能力的尽量平衡，这对于任何企业来说都是一个很高的要求。1.3 基于TOC的计划管理与控制 TOC起源于以色列，根植于离散型生产方式。TOC发展于OPT（原指最优生产时刻表：Optimized Production Timetables，后指最优生产技术：Optimized Production Technology），但又超越了OPT。TOC是使瓶颈产能最大化从而使系统产销率最大化的生产管理与控制方法，同时也是辨识系统核心问题并持续提升系统限制的管理哲学。TOC注重系统的瓶颈，强调瓶颈的持续改善和产销率的最大化。它摒弃一味消减成本的做法，允许合理库存(Inventory I)和运行费用(Operating Expenses OE)的存在，以求企业产销率(Throughput T)的最大化。 TOC编制计划的思想是：考虑计划期内的系统资源约束，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，最后设置缓冲、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的优势在于：(1)正视瓶颈的存在并充分利用瓶颈把瓶颈计划调度和非瓶颈的计划调度区别对待瓶颈是控制系统有效产出的控制点，TOC以瓶颈为核心进行生产管理。考虑到生产调度的相依性，根据概率统计知识，先排先占优。因此，在整个系统的排程决策上，先安排瓶颈的调度并使瓶颈被充分利用，才有可能使系统的性能最优。(2)TOC不需要预先设定提前期，提前期是编制计划的结果TOC以瓶颈为基准编排计划，提前期就成为加工时间、批量、优先权、生产能力和其他因素的函数，随生产实际的变化而变化。(3)综合了推拉两种方式的优点推式在产出率及设备使用率方面优势明显，但也同时带来需求变动、生产变动、供应波动等带来的库存等问题。拉式在在制品库存的控制及需求满足方面优势明显，但也会相对的造成低产出与设备资源等的低使用率。因此，TOC以推拉结合的方式编制计划，综合利用了推拉各自优缺点。(4)TOC承认能力不平衡的绝对性，保证生产物流的平衡和生产节奏的同步由于生产的统计波动性和资源的相互依赖性，TOC承认能力不平衡的必然性和绝对性，并揭示了物流平衡和能力平衡两者之间的冲突。TOC在考虑最大产销率的基础上，满足物流平衡这个重要的约束条件，使非瓶颈与瓶颈生产同步，以求生产周期最短，在制品最少。(5)TOC是集计划与控制于一体的方法，实现了生产计划和控制的和谐与统一计划与调度的分离不可避免地导致在制品库存量大、计划不能按时完成以及生产节拍不平衡等问题的发生。TOC在制订计划时已考虑现场控制的实际，并对预控制的困难问题（瓶颈）提前进行了计划，一定程度上保证了计划的可行。其次，在计划执行时，由非瓶颈配合瓶颈，进行物流平衡，保证计划的可行性和实用性。再次，一旦某个设备成为影响系统产出的限制，漂移发生漂移，系统会重新判定新的瓶颈，再依据新的瓶颈重新建立一个新的物流平衡系统，从而实现控制反过来制约计划的目的，达到计划与控制的集成与统一。相应地，TOC生产管理存在如下问题：(1)TOC的瓶颈漂移为生产管理提供了有效的依据，但也为生产管理增加难度TOC强调一切从瓶颈出发，一切以瓶颈为中心，因此，瓶颈的识别就成为系统的关键，也因此成为TOC的潜在隐患，如同JIT的交货点、MRPII的MPS(Master Production Schedule MPS)，这些源头信息的偏差可能会导致后续工作的极大的偏差。(2)TOC强调短期最优化，可能不会对长期战略决策有帮助12TOC注重瓶颈的利用和提升，且生产决策如产品组合优化等决策都是基于瓶颈进行的，所以，短期的决策可能不会对长期决策提供指导和帮助，因为长期战略决策不能只重视产出贡献。3 MRPII、TOC、JIT三者的定位分析MRPII适合于宏观调控和长期规划，在企业级发挥着很好的作用，但是其对车间层控制相对薄弱，且其计划与控制相分离，因此，把MRPII定位在厂级或企业级，负责主生产计划、物料需求计划及各车间零部件的月、周计划。TOC擅长于能力管理和现场控制，专注于资源安排，通过瓶颈识别、瓶颈调度，并使其余环节与瓶颈生产同步，保证物流平衡，寻求需求和能力的最佳结合，使系统产销率最大，这是TOC的优势所在，也是现今企业缺少的部分。但是，瓶颈的动态漂移以及瓶颈辨识的关键作用对任何一个系统都是一个很大的考验，如果把瓶颈识别的范围界定到整个企业，则辨识瓶颈就会增加很大难度。而把瓶颈限制在车间范围内，则通过企业内部自身宏观调控，完全有可能掌控车间层的瓶颈及其漂移。另外，车间层避开了TOC短期优化的不足，进而可以充分利用TOC计划与调度的强大优势，安排作业计划与物料投放计划。而且TOC在编制计划时，并不需要预先设定提前期、批量等参数，一定程度上解决了MRPII在车间层编制计划的尴尬。因此，把TOC定位在车间级，负责编制车间或工段工序日作业计划与调度，物料投放计划。JIT擅长于计划执行和成本降低，在降低在制品水平，减少浪费，现场改善等方面具有明显的优势。但是，JIT一味地强调通过降低成本以获取利润是有限度的，另外，JIT要求能力平衡、需求供应稳定，这对我国企业来讲是一个很高的门槛。利用TOC理论，在一定时间段建立起来的以瓶颈为核心的、相对稳定的物流平衡系统中，所有非瓶颈资源生产配合瓶颈资源生产，完全满足JIT所要求的生产环境。而且，在上层产生的中长期计划指导下，JIT只在瓶颈需要的时候，按瓶颈需要的数量，生产瓶颈所需的产品，完全可以发挥JIT的按需准时适量的计划执行、生产控制与生产反馈的优势。另外，在上层对产品组合等决策确定以后，生产执行时最大可能降低成本，并不与通过降低成本获取利润有限的观点矛盾，相反，在获取利润一定的前期下，尽可能减少浪费，尤其是瓶颈处的一切浪费，降低成本，将会产生更好的利润，同时体现JIT的思想和发挥JIT的作用。因此，把JIT定位在生产现场，负责作业计划的执行、生产的控制和现场的反馈等工作。4 结论MRPII、JI