TOC理论在白灵顿镇工厂的应用研究.doc

管科 王丹 2010242017TOC理论在白灵顿镇工厂的应用研究目标1白灵顿镇工厂的困境工厂里几乎每一笔订单都延迟了。据观察，这个工厂的订单可以区分为四种优先次序的级别：“紧急”、“非常紧急”、“紧急得不得了”，以及“立刻完成”。总之，工厂没有办法依进度完成订单。某订单延迟很长时间不能交货的具体原因是，发现几乎所有必需的零件都已经齐备，成堆地在旁待命，但是却没有办法开展装配工作，原因是某个组件中的某个零件还没有经过加工处理，因此目前缺货。假如工人拿不到这个零件，就没有办法进行装配；假如他们没有办法装配，当然就没有办法出货。但是那些零件其实就躺在其中一个数控机床旁，静候处理，但是机械工没有在为这个零件进行操作准备，而是忙着为另一件别人逼着他们立刻完成的东西赶工。三个月前，工厂已经进行了第二次裁员和减薪20%。整个事业部面临着有史以来最严重的亏损，这个破黑洞太大了，公司可能永远都无法摆脱，而白灵顿镇工厂正是把公司拖入这个大黑洞的那个锚。公司让白灵顿镇工厂三个月内转亏为盈，不然关闭工厂。工厂有一台最贵重的效率很高的机器NCX-10，操作工人在关键时刻辞职，机器也陷入瘫痪状态。工厂购进新机器后，看似生产力提高了，但是工厂没有因为装了新机器而多卖出任何产品，也没有减少雇佣的员工人数，存货也没有下降。相反，在过去的六七个月中，存货上升了。由于机器是新设备，导致工厂的折旧成本增加了，同时机器又没有抢掉工厂里工人的饭碗，我们只好将多出来的人员调来调去，即机器增加了营运费用。工厂积压了很多在制品和产成品存货。除了以上情况外，厂长罗哥自己对白灵顿镇工厂现在的总结是，这一座很好的工厂，我们有技术，我们采购了我们所能买到的最好的数控机床，我们拥有机器人，还拥有一套除了煮咖啡外应该无所不能的电脑系统。我们也找到了一批好员工，他们大部分都很不错。当然我们在几个方面比较弱，但是在大多数领域，我们的人都表现优异，虽然我很确定他们的潜力还没有充分发挥。我们有机器，也有人手，我需要的材料全都不成问题，市场的确也需要我们的产品，因为竞争对手的产品卖得很好。厂长罗哥在物理学家钟纳的引导下，开始思考什么是生产力？企业的目标是什么？等一个个看似简单却不容易解答的问题。2化解困境的理论依据约束理论（theory of constraints，简称TOC）最早是由以色列物理学家及企业管理大师犹太人艾利高德拉特博士提出的。他在20世纪70年代末先提出“最优生产技术”（optimized production technology，OPT）后在此基础上发展为约束理论。主要思想是以控制瓶颈工序为中心来安排生产计划，通过OPT软件的实施，使该企业恢复了活力。简单来讲，TOC就是在管理活动中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，可以帮助企业或组织识别出实现目标的过程中存在哪些制约因素TOC称为“约束”或“瓶颈”，并进一步指出如何实施必要的改进来一一消除这些约束或瓶颈，从而更有效地实现企业目标。TOC的基本要点有:(1) 企业的目标。企业是一个系统，系统要有一个目标。(2)一切妨碍企业实现整体目标的因素都是约束。约束会由于企业具体情况不同、产品搭配组合和产量不同，在不同的时期有不同的表现和含义。一种约束消除后，原来的某个因素也可能成为约束，需要重新定义。(3)为了衡量实现目标的业绩和效果，TOC打破传统的会计成本概念，提出了三项主要衡量指标，即：有效产出、库存和运行费用。(4)鼓缓冲绳法(Drum-Buffer-Rope Ap-proach， DBR法)和缓冲管理法(Buffer Manage-ment)。(5)运行TOC首先要根据需求定义约束(影响企业实现或超过整体目标的瓶颈及限制条件)。TOC的核心是OPT，高德拉特给人们提供了一种利用OPT思想来编制生产计划进度所需要遵循的九条原则。这里不做详细论述。3工厂转亏为盈过程3.1寻找企业目标及评价指标目标一书中，罗哥最终思考得到，在任何制造企业的真正目标只有一个，即在现在和将来都能赚钱。罗哥和财务长刘梧讨论后得到，要衡量一个企业是否能赚钱，通常采用以下三个指标：净利润（Net Profit，简称NP）。即一个企业赚多少钱的绝对量，净利润越高的企业，其效益越好。投资收益率（Return on Investment，简称ROI）。表示一定时期的收益与投资的比。当两个企业投资大小不同时，单靠净利润是无法比较他们效益的好坏的。现金流量（Crash Flow，简称CF）。表示短期内收入和支出的钱。没有一定的现金流量，企业也就无法生存下去。但是将这一切打电话告诉钟纳教授后，钟纳教授没有全部认可，因为以上三个指标不能直接用于指导生产，它们太一般化，而是给出了新的三个定义，即生产系统中的作业指标。有效产出（throughput，简称T），就是整个系统通过销售而获得金钱的速度。存货（inventory，简称I），就是整个系统投资在采购上的金钱，而采购的是我们打算卖出去的东西。营运费用（operational expense，简称OE），就是系统为了把存货转化为有效产出而花的钱。按照钟纳的观点，用这三个指标就能衡量一个生产系统。如果从货币角度考虑，T是要进入系统的钱，I是存放在系统中的钱，而OE是将I变成T而付出的钱。通常，I降低可以导致OE减少。而OE减少，将导致NP、ROI和CF增加，从而使企业赚钱。但是，通过降低I来减少OE的作用是随着I降低的程度而减弱的。当I较高时，减少I可以明显减少维持库存费，从而减少OE。然而，当库存降低到一个较低水平时，再继续降低I，则对减少OE作用不大。可是，为何日本一些公司已达到世界上最低的库存水平之后仍然要尽力继续降低库存？因为，降低库存还能缩短制造周期。缩短制造周期是提高企业竞争能力的一个重要因素。缩短制造周期，对于缩短顾客的订货提前期，提高对顾客订货的响应性以及争取较高的价格都有很大作用。于是，制造周期的缩短导致市场占有率的增加，从而导致未来的产销量的增加。罗哥总结的指标与钟纳教授给出的指标自己的关系如图1所示图13.2查找工厂的瓶颈资源在罗哥和他的团队都认同上述三个指标后，钟纳来到工厂观察，提出了高效率和赚钱是不同的观点。这是一个常识，但是作为受过专业教育的厂长却没有发现这一常识，因为追求高效率而和赚钱的目标背道而驰。钟纳教授提出，每个人时时刻刻都在工作的工厂，是非常没有效率的工厂。一项职业的利用和活力不是一回事。让一项资源充分开动运转起来与使该资源带来的效益不是同一个含义，即资源的利用（utilization）和资源的活力（activation）不是同一个概念。按传统的方法，凡事将资源能够利用的能力都加以充分利用。但是按照钟纳的观点，不考虑生产瓶颈而全盘提高利用率使得资源的活力降低，并不能给企业带来更多的效益。罗哥认真思考后，结合和儿子大卫一起远足的灵感，开始着手寻找工厂的瓶颈。寻找过程是：钟纳教授说过，产能小于市场需求的生产资源就是瓶颈。为了晓得我们是否有瓶颈，我们推断，首先我们必须知道市场对于我们产品的整体需求有多少。其次，我们必须弄清楚每一种资源要花多长时间来满足需求。假如一种资源能够用来生产的时数（扣除机器维修的时间、工人的午餐和休息时间等）等于或小于需要的时数，那么它就是瓶颈。要得到市场需求的确切数量，必须先整合我们手上的各种数据，包括目前积压的订单，以及对于新产品和备用零件的预估。这代表了整个工厂的产品清单，包括我们“卖给”集团中其他工厂和事业部的产品。整合了这些数控之后，我们现在正在计算每个“工作单位”必须贡献的生产时数。我们为工作单位下的定义是，同一种生产资源以任何数量组成的小组，例如，具备同样技能的10个焊工就是一个工作单位，4部相同的机器组成另外一个工作单位，而负责这些机械进行操作准备和操作的4个机械工又组成一个工作单位，以此类推。我们用工作单位所需要的总生产时数来除以其中生产资源的数量，得出来的就是每一资源应该出的力，我们可以拿这个来作为比较的标准。但是随着分析的深入，就越发现数据的准确性不理想，“假如你输入的资料是垃圾，那么输出的也会是垃圾。”，而且我们拥有的时间有限。最终采用的办法是，一方面生产总监通过多年来的生产经验给出了一个清单，指出哪些地方可能会短缺产能。一方面根据催货员的催货经验，获取哪些零件会常常断货，而确定瓶颈。另一方面，根据工厂最大一批在制品所需的零件来缩小范围。确定了这三条线索后，很快将目标锁定在了机器NCX-10和热处理部门。3.3瓶颈与非瓶颈的关系瓶颈和非瓶颈之间存在着四种基本关系，如图2所示。图2从瓶颈资源到非瓶颈资源（a）；非瓶颈资源到瓶颈资源（b）；瓶颈资源和非瓶颈资源到同一装配中心（c）；瓶颈资源和非瓶颈资源相互独立（d）。3.4平衡产品流动钟纳教授始终强调的第一个原则是，要平衡流量，而不是产能。利用瓶颈来控制通过系统和进入市场的流量，基本上，保证瓶颈的流量等于需求。罗哥和他的团队在实施过程中，具体采用的方法如下。3.4.1确定零件处理的先后顺序根据订单延误天数即交货日期，列出优先顺序。通过瓶颈的零件优先处理，基于这个原则来安排加工生产。白灵顿镇工厂最终具体采用的做法是，将工厂所有在制品都贴上有号码的标签。标签分为红色和绿色两种。绿色表示零件不通过瓶颈，红色标签表示这批货要排在第一顺位，任何贴了红色标签的物料都必须经过瓶颈工序，因此，当一批贴了红色标签的零件送到某部门时，必须立即处理这批零件。只有当手边没有红色的零件在排队的时候，才可以开始处理标绿色的零件。当有两批货标了同样的颜色，此时根据处理号码数目的大小来决定优先顺序，数目较小的先处理。当贴红色标签的零件经过瓶颈工序处理后，再贴上黄色胶带，提醒工人小心搬放，谨慎处理，减少其次品率，提高瓶颈工序的产量。3.4.2瓶颈环节的优化（1）减少瓶颈处理的需要瓶颈之一热处理，唐纳凡在认真思考产品的设计流程后发现，大约在五年前，为了提高机械加工部门的效率，加速处理流程，扩大了机器裁切金属的幅度，因此每一批零件通过机器的时候，不是被裁切掉1毫米，而是3毫米。但是裁切掉这么厚之后，零件的金属就变得易碎，因此需要热处理。在得到工程部门的批准后，觉得将金属的裁切程度变回原来的尺寸，这样就不需要进行热处理，为锅炉减轻了20%的负担。（2）增加缓冲环节在瓶颈工序前设置缓冲环节，避免瓶颈资源受前面工序生产率波动的影响。缓冲环节设置的位置如图3所示。缓冲环节有两种形式：时间缓冲和在制品缓冲。大批量生产通常采用保险在制品作缓冲环节，单件小批生产则采用时间缓冲。这段缓冲时间设在瓶颈工序开工时间和其紧前工序完工时间之间，以保障瓶颈工序的开工时间不受前面工序生产率波动或发生故障的影响。缓冲时间的长度与前面生产率波动的幅度和故障出现的概率及企业排除故障的能力有关。图3（3）利用替代设备生产总监唐纳凡从别的工厂拖来淘汰的但是能正常运行的机器，和工厂内其他类型的旧机器组合起来，完成新机器NCX-10能做的全部事情，增加了瓶颈环节的产能，同时也控制了成本。3.5有限能力计划法编制生产计划罗哥和团队确定瓶颈和对零件生产先后顺序进行规定后，IT部门雷夫开始编制资源计划。在罗哥的提醒下，不仅将关键件的计划进行编制，也推算出非瓶颈资源的进度计划。首先是编制关键件的零件进度表，其次是编制主要件的零件进度表。然后以关键件、主要件的零件进度为骨架，按照一定的优先级逐周插入一般件，形成各周的生产日程计划。生产日程计划采用滚动编制的方法。3.6非瓶颈处理的批量缩小钟纳教授指出，工厂中每一件材料所花费的时间，从生产材料进入工厂开始到生成成品送出厂门为止，可以分为四个部分。第一部分是操作准备时间，即当资源为处理零件做各种准备时，零件等候的时间。第二部分是处理时间，即花在把零件变成更有价值上的时间。第三部分是排队时间，即当资源忙着处理其他零件时，零件排队等候的时间。第四部分是等候时间，即零件花在等待其他零件，以便一起装配为成品的时间。钟纳指出，任何零件所耗费的时间中，操作时间和处理时间都只占一小部分，但是排队和等候却会消耗大部分的时间。对于通过瓶颈的零件，排队占了大部分时间，因为零件会在瓶颈前面大排长龙，等待瓶颈处理。对于只通过非瓶颈的零件而言，等候占据了大半的时间，因为它们为了等待从瓶颈来的零件，只好在装配线前面等候，即不论在哪一种情况下，瓶颈控制了存货和有效产出。假如把批量减半，处理每批货的时间便会减半，也就是说，排队和等候的时间也会减半。零件在工厂耗费的时间降低了，产品的整个生产周期就缩短了，零件的流动速度加快。由于生产周期缩短，产品对市场的反应速度也加快了，使产品在市场占据优势。交货速度加快后，能吸引更多的客户。而非瓶颈处理的批量缩小后，只需要在非瓶颈设备上增加几次操作准备，这样做只不过占用了一部分机器的闲置时间。而非瓶颈设备上节省时间，对系统的产量没有贡献。4成功分析高德拉特指出，实施TOC的三个必要条件是：一，有真正的压力必须改善，但是仅此一点却远远不够；二，他们很明确地看到，在现有的思维模式中是找不到解决方案的，也就是说，所有其他的办法他们已经都试过了；三，有一股力量推动他们踏出第一步，这种东西可能是一本工具书，也可能是一个课程、一个模拟器，或者一个顾问。我的观点是：一种新方法的出现，大家都会跃跃欲试，都觉得他能解决所有现有办法无法解决的问题，但是从目标一书来看，除了高德拉特说的那三个必要条件外，还需要良好的信息系统和高素质的人员。其生产总监唐纳凡，库存控制人员史黛芬，财务长刘梧，IT部门雷夫和厂长罗哥组成的团队是完美而强大的。生产总监唐纳凡有很强的实施能力，每次厂长罗哥在思考总结后，他总能在工厂中很好的进行实践，并不断发现问题进行反馈；在寻找瓶颈的时候，利用多年的经验缩小查找范围。库存控制人员史黛芬，在罗哥初次提出TOC思想时就表现了很强的兴趣，支持其的改革，并在具体的实施过程中，善于思考。财务长刘梧有很强的财务知识，对团队的贡献很大。雷夫对信息技术的掌握加快了工厂处理信息、收集信息的能力，很好的支持了团队的工作。书中介绍的苏格拉底式的解惑方式很独特有效，虽然钟纳教授说的理论都是非常有效正确的，但是如果不是用提问的方式激发罗哥的思考，从而引导其解决问题的话，是很难被接受。人们接受新的事物总会存在抵制的情绪，而且钟纳教授归纳的都是挑战人们惯性思维的新观点，若采用传统的教学模式，只会事倍功半。譬如罗哥在公司总部给皮区和史麦斯报告的时候，就很难到达共鸣。TOC应用效果很明显，不仅可以应用于制造业，也适用于其他组织，包括所有营利和非营利机构，如医院、学校等。值得好好学习。9Y)ByZKZyC+#c!1EC%P&EI5)j+9NK2Y4PTh9vbm#Yg3j&-xpMsD87zmDejSL-P#vuXK!DI71o5hWWf3l(2CvTBNjjNBTvB1*j2eUUf3m-5FAYHTqrWK%GNe9yhu12xc%g9HMmDqSRlvcyqZ%DTF-(AKqME15P*R86KTzUM9dW1XebPYDYPcfY3YfcPYCXObdW0Vb8KTxRI46O%N3+BJnHx%*CQA#Vnu8shNOlziHD4bY7(st0d*kfQXASH22JWE%Xnu6pdHHeq8wq#(I#O88NZH*Yot5naED8k1oiRWxOB*&zKqNG5aV1YhfU&L-#ot3j6yw0b!d5DHhxjLIcm2nfNQqFrSQjt8tkSVuJuVSlu9ulSVtItTQjr6qhNPoCmNJbj)h8EGerbBx+7U4&pr-c*lgSH%KVpoREVwB0%g)8NN6%aW!rkHpA66znFgmWQ4W-EE-W4QWmhFnA66BpIkr$Wb&6NO9-h&0BxWFSpqWL&HPgcBly67DtMqy0(m5j!%pgAemYUb*9SUh7s6fRO5Z4NQd4o3cPM4Z4NQd5q5fSQ7%8SVjbxcmJLjxhHD5d!b1wy6k3to#-L&UfhY1Ua5GNqJy%&BOxWQho1j8CD9m4tnX&GYM77NZH*Zpv7pcGGcn5tmW!DUI10MXE$Vkp0h4xw1c%g8HMmDqSRlwczrZ&EUG+z*V5T!tpPzNmoUK*JSkhHsGfiOF#ENgdEpEdgNEZFOheGrHgjRI&KTnlMyOosZR3T%xwYK#AF3*i-8NL4#7SWleBhs)(pct49IBYGRmeU)P4+zFiApTTqCkIC28U2#kk#2U81BHiAnRQmxfCv*0L$Q98NYF$Vkp+g3wu+a#d5EIjzmOMgr7tlTXxNz!ZtDjEw&yZJXwy*V6V%wtUETsv$T4T$vsUFUtx&V7W(zxYKZzD1$e&4IG-U0KOc4q7hVUc-fZ&slIoz42vizafOH&LN89Q%L0*vCfxmQRnziGA17T1ZjjZ1T71BHjAoSRnzgEx)2N*SbbQ!I*Yot4k7Az4f*ibKOpFsUTn-i*3FB#KY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