同步制造与限制理论

第十八章同步製造與限制理論 第二組王俊力洪建中大木行健謝佳恩林冠州 Goldratt博士的小說 Story 最適生產技術 OPT 考量了設備的限制 機器 人員 工具 原料 及其他影響排程完成的各項限制因素 Goldratt的九項生產排程法則 不是平衡產能 而是平衡流程非瓶頸資源的利用率 並非由自身的能力決定 而是取決於系統中的其他限制資源的利用 utilization 與使用 activation 是不同的損失一小時的瓶頸時間即是整個系統一小時的損失節省非瓶頸一小時所得到的只是一個幻覺瓶頸決定系統中的產出量與存貨移轉批量可能不會也不需與製程批量相等製程批量在路徑與時間上均是可變的先檢視系統的限制才來訂排程的優先順序 前置時間將是排程的結果 Goldratt的限制理論 TOC 確認系統中的產能受限資源決定如何探討產能受限的資源協調其他資源配合產能受限資源的決策提升系統中的受限資源假如在前一步驟中 限制已消除 則再回到步驟一 不要讓惰性變成了系統的限制 同步製造 synchronousmanufacturing Goldratt的理論下強調生產流程可和諧地作業以達成公司目標強調全面系統的績效 而非個別績效的衡量 18 1企業的目標18 2績效衡量18 3產能不平衡18 4瓶頸與產能受限資源18 5基本製造元件18 6管制方法18 7同步製造與MRP及JIT的比較18 8與其他功能領域的關係18 9結論 18 1公司的目標 提供工作消費原物料增加銷售增加市場佔有率發展技術生產高品質的產品 無法保證公司可以長期生存只是達成目標的工具 不是目標本身 公司的目標在於賺錢 18 2績效衡量 財務指標 適用於企業較高的階層中 必須一起使用不可偏廢淨利 以金錢表示的絕對衡量標準投資報酬率 基於投資的相對衡量標準現金流量 生存的衡量標準 18 2作業指標 生產層級 作業指標 運用在作業層級的衡量有效產出 系統透過銷售產生現金的速度存貨 系統投資於採購可銷售產品的金錢作業費用 此系統花費在使存貨轉為產出的金錢 從作業的觀點 公司的目標為 增加有效產出 降低存貨與作業費用 生產力 productivity 衡量人工小時的產出 無法確定公司賺錢在測試生產力是否提高 須詢問所採行的行動是否已使產出增加 降低了存貨 降低了作業費用 新定義 生產力為所有能使企業更接近目標的行動 18 3不平衡的產能 盡量使市場需求與產能配合的傳統觀念是正確的嗎 在同步製造的思維下 將所有產能保持一致是糟糕的決策不平衡的產能 unbalancedcapacity 才是最好的 不要試著平衡一連串製程的產能使不平衡的產能成為優勢 從不平衡的產能狀態中發覺問題進而改善它 使產能平衡再周而復始的持續改善檢討產能狀態 18 3不平衡的產能 統計變異的影響是累積的 使變異平順的方法為 增加流程中的在製品數量 以緩衝變異的影響增加下游作業的產能 配合上游較短的製程時間 解決此一問題的原則為不應將流程產能調整至相同的程度 而是應平衡整個系統產品的流量 相依事件與統計性變動 相依事件 dependentevents 下一站能否進行作業 決定於前一站作業的結果例如 流程從 到 到 到 且每個流程必須完成所有作業 再送至下一站 則 即為相依事件統計性變動 statisticalfluctuation 平均數的正常變異當統計變動發生在相依順序中 且工作站無任何存貨 則系統便無法達成平衡的產出當一項作業時間高於平均時間 下一個作業將無法彌補此時間差 範例 假設需要處理五個品項流程的順序為由A至B 且二者間無在製品存貨製程A平均數為10小時 標準差為2小時有95 5 的機率 將在6小時與14小時內 正負二個標準差 製程B的時間固定為10小時 1 由流程A至流程B 最後一個品項將在66小時內 期望時間60小時 完成 平均每個品項費時13 2 12 小時 出現等候時間 2 由流程B至流程A 最後一個品項將在66小時內 期望時間60小時 完成 平均每個品項費時13 2 12 小時 18 4瓶頸與產能受限資源 產能 Capacity 生產可利用的時間 但不包括維修與其他的停工時間瓶頸 bottleneck 產能低於特定需求的資源系統產出的限制 為生產流程中流量變窄的發生點非瓶頸 nonbottleneck 產能大於特定需求的資源 不應持續工作 因這將使產量超過需求量 所以非瓶頸會有閒置時間產能受限的資源 capacity constrainedresource CCR 利用率接近產能若未能仔細安排 將變成瓶頸的資源 18 5基本製造元件 基本元件 buildingblock 優點 可大量簡化對產品流程的分析與控制例如 不需要追蹤與規劃生產流程的非瓶頸作業 只需要注意元件的開始與結束點 將作業流程分組產生的基本製造元件 A 由瓶頸流向非瓶頸組合非瓶頸成簡化的基本元件原始的表達方式 X Y 市場 X A 市場 B C D Y X為瓶頸Y為非瓶頸 有多餘的產能 將作業流程分組產生的基本製造元件 B 由非瓶頸流向瓶頸組合非瓶頸成簡化的基本元件原始的表達方式 Y X 市場 A B 市場 C D X Y X為瓶頸Y為非瓶頸 有多餘的產能 將作業流程分組產生的基本製造元件 C 組合瓶頸與非瓶頸的產出成一個產品組合非瓶頸成簡化的基本元件原始的表達方式 X A 市場 B C D 最後組裝 Y X為瓶頸Y為非瓶頸 有多餘的產能 將作業流程分組產生的基本製造元件 D 組合瓶頸與非瓶頸的產出成一個產品瓶頸與非瓶頸的產出 各有其獨立的市場原始的表達方式 X A 市場 B C D X 市場 市場 Y 市場 Y X為瓶頸Y為非瓶頸 有多餘的產能 將作業流程分組產生的基本製造元件 瓶頸與非瓶頸的產出 各有其獨立的市場組合非瓶頸成簡化的基本元件原始的表達方式 X A 市場 B C D Y X為瓶頸Y為非瓶頸 有多餘的產能 工作中心 X Y 200個工作小時 月市場需求 200單位 月作業時間 1hr 單位 200個工作小時 月市場需求 200單位 月作業時間 45min 單位 X是瓶頸 18 6管制方法 1 由瓶頸流向非瓶頸2 由非瓶頸流向瓶頸 瓶頸與非瓶頸的作業流程 X Y 市場 200單位267單位 Y X 市場 在製品 Y只能使用75 的時間否則將會產生在製品存貨 X使用200 200 100 產能Y使用150 200 75 產能 3 組合瓶頸與非瓶頸的產出成一個產品4 瓶頸與非瓶頸的產出 各有其獨立的市場 瓶頸與非瓶頸的作業流程 多餘的零件 Y只能使用75 的時間 否則將會產生零件存貨 X 市場 市場 Y 成品 Y只能使用75 的時間 否則將會產生成品存貨 1 整備時間2 製程時間3 排隊時間4 待料時間5 閒置時間 組成生產週期時間的元素 尋找瓶頸 1 計算資源的產能負荷圖2 觀察 Example M1 產能的130 M2 產能的120 M3 產能的105 M4 產能的95 M5 產能的85 M1 產能的110 M2 產能的115 M3 產能的105 M4 產能的90 M5 產能的85 節省時間 避免將非瓶頸變成瓶頸 Y2 Y3 Y1 零件A 零件B 零件A 批量大小 500個整備時間 200分鐘作業時間 1分鐘 零件 零件B 批量大小 200個整備時間 150分鐘作業時間 2分鐘 零件 控制點 控制點 鼓 瓶頸產能受限資源 CCR 沒有瓶頸也沒有CCR 則任何一點皆可 理想值為 某些資源之產出供許多下游作業的分歧點上 E C A B D 市場 瓶頸 鼓 存貨 緩衝 溝通 繩 品質的重要 MRP為因應退貨的需求 需要比實際需求更大的批量JIT不允許低落的品質 瑕疵將造成JIT瓦解對瓶頸作業而言 並沒有額外的時間瓶頸上游產生不良品 因為有超額產能 其結果只是損失原料所以在瓶頸作業前 需進行品質控制的檢驗 以確保進入瓶頸作業的為良品當通過瓶頸作業與其下游的產品須確保其品質 否則將會造成產出損失 批量大小 製程批量 processbatch 指在一特定時間內足以處理的數量以資源觀點 將涵蓋兩個時間 整備時間和製程處理時間 較大的製程批量需要較少的整備時間 故可有較大的製程時間與較多的產出 對於瓶頸資源而言 採取大批量規模是必須的 但對於非瓶頸資源 則應保持較小的批量 以降低在製品存貨 批量大小 Con t 移轉批量 transferbatch 指將製程批量分批的移動 不必等待整個製程批量的完成 只要將該品件作業完成即可移轉至下游的工作站 在設計良好的系統下 移轉批量可等於製程批量 但不應大於製程批量 移轉批量小於製造批量的優點 生產週期較短使得在製品的數量減少 使用100單位 取代1000單位 2 減少作業2製程批量的大小將總生產前置時間由2100分鐘降為1310分鐘 批量大小 Con t 批量大小的決定點確認所有可能的瓶頸和CCR原則上 瓶頸應該只有一個並由管理者嚴密控管 以了解是哪一項資源實際控制著整個工廠依照過去的績效來調整製造與移轉批量較小的移轉批量產生較低的在製品存貨和較少的產品流量 然而因此需要付出更多物料控管的心力較大的移轉批量將產生較長的前置時間 與較高的存貨 但物料的控管較為簡單 生產前置時間 存貨 物料處理成本間的取捨 批量大小 Con t 控制CCR與瓶頸流量時 可能的狀況 改變產品生產線時 瓶頸作業 無閒置時間 不需要整備時間 工作依照排程的順序以能準時交貨 因為在沒有整備因素時 只需要考量順序的問題 批量大小 Con t 控制CCR與瓶頸流量時 可能的狀況 改變產品生產線時 瓶頸作業需要整備時間 採取較大的製造批量並結合其他相似的工作一起進行 並須涵蓋未來幾期的規劃 有些工作將因此提早完成 但應考量是否會延誤後續的作業 所以應配合頻繁 小量的移轉批量 以縮短後續作業的前置時間 批量大小 Con t 控制CCR與瓶頸流量時 可能的狀況 改變產品生產線時 產能受限資源需要及不需要整備時間 CCR有些許的閒置時間 縮小製造批量 可利於較頻繁的換線作業 以降低前置時間 而工作也將會更準時地完成 處理存貨 存貨對公司績效的影響 持有成本增加過長的前置時間增加工程變更的複雜性衡量存貨的方式 金額天數金額天數 存貨總價值x存貨停置於某處所花費的天數對此項指標 不可流於以區域最佳化為目的 而必須是以總體的最佳化為目標 如增加投資報酬率 現金流量 淨利等 處理存貨 金額天數亦可衡量其他領域行銷 不鼓勵保有大量的成品存貨 此結果將鼓勵製成品的銷售 採購 不鼓勵為了取得數量折扣優惠的大量採購 即鼓勵即時畫採購 製造 不鼓勵大量的在製品與提早生產 已使工廠內物料快速地流動 專案管理 將專案的受限資源投資量化為時間函數 此可促使適當地配置共用資源至各項專案 18 7同步製造 MRP及JIT的比較 同步製造 MRP 同步生產 MRP及JIT的比較 同 同步生產 MRP及JIT的比較 同 18 8與其他功能領域的關係 成本會計衡量會計的影響 在制定決策時 有時會被帶向以符合評量系統為目標 而不是以公司的目標為目標成本會計 可用以衡量績效 分析成本 提供投資判斷的基礎與存貨價值的評量 成本會計衡量 一般使用的會計績效指標 1 整體性指標 財務報表中的淨利 投資報酬率 及現金流量 2 個別成本會計指標 效率 與標準值的差異 或利用率 實際工作時數 可用時數 傳統的績效衡量 依據成本與充分的利用率結果 使主管整日督促員工 因此產生超額的存貨 行銷與生產的關係 績效 1 行銷人員 銷售成長率 市場佔有率及新產品的引進 2 製造人員 成本與利用率經驗和導向 1 行銷人員 業務出身 與顧客有緊密的關係 2 製造人員 生產作業部門出身 以工廠績效為目標資料 1 行銷資料 軟性 定性的 2 製造資料 硬性 定量的 文化 1 行銷人員 自我趨力強 外向 2 製造人員 注意細節 內向 CASE1 產品A B C應生產什麼 Z5分鐘 零件 Y2分鐘 零件 RM 5 RM 15 產品A 50 產品C 60 產品B 75 X6分鐘 零件 X4分鐘 零件 Y3分鐘 零件 Y5分鐘 零件 RM 30 RM 10 當市場可吸收所有生產產品 1 銷售利益最大化 因為行銷人員以總收益來計算佣金 Y2分鐘 零件 3 總毛利最大化 2 每單位毛利最大化 當欲考慮 Y2分鐘 零件 Y3分鐘 零件 Y2分鐘 零件 RM 4 Y3分鐘 零件 Y2分鐘 零件 Y3分鐘 零件 RM 18 Y3分鐘 零件 X4分鐘 零件 RM 20 Z5分鐘 零件 RM 12 Z2分鐘 零件 Y10分鐘 零件 RM 6 Z5分鐘 零件 Y2分鐘 零件 RM 5 RM 15 產品A 50 產品C 60 產品B 75 X6分鐘 零件 X4分鐘 零件 Y3分鐘 零件 Y5分鐘 零件 RM 30 RM 10 1 銷售利益最大化 因為行銷人員以總收益來計算佣金 Y2分鐘 零件 Y2分鐘 零件 Y3分鐘 零件 Y2分鐘 零件 RM 4 Y3分鐘 零件 Y2分鐘 零件 Y3分鐘 零件 RM 18 Y3分鐘 零件 X4分鐘 零件 RM 20 Z5分鐘 零件 RM 12 Z2分鐘 零件 Y10分鐘 零件 RM 6 因為銷售人員不懂製造費用 故會賣75美元的B產品 而忽略A與C的銷售 ABC YXZ 10分鐘6分鐘5分鐘 60 10 660 6 1060 5 12 507560 300750720 銷售利益最大化應生產B 產品瓶頸做業作業時間單位小時產量售價單位小時銷售金額 Z5分鐘 零件 Y2分鐘 零件 RM 5 RM 15 產品A 50 產品C 60 產品B 75 X6分鐘 零件 X4分鐘 零件 Y3分鐘 零件 Y5分鐘 零件 RM 30 RM 10 2 每單位毛利最大化 Y2分鐘 零件 Y2分鐘 零件 Y3分鐘 零件 Y2分鐘 零件 RM 4 Y3分鐘 零件 Y2分鐘 零件 Y3分鐘 零件 RM 18 Y3分鐘 零件 X4分鐘 零件 RM 20 Z5分鐘 零件 RM 12 Z2分鐘 零件 Y10分鐘 零件 RM 6 ABC 206040 301520 507560 每單位毛利最大化應生產A 產品售價原料成本單位毛利 售價 原料成本 Z5分鐘 零件 Y2分鐘 零件 RM 5 RM 15 產品A 50 產品C 60 產品B 75 X6分鐘 零件 X4分鐘 零件 Y3分鐘 零件 Y5分鐘 零件 RM 30 RM 10 3 總毛利最大化 Y2分鐘 零件 Y2分鐘 零件 Y3分鐘 零件 Y2分鐘 零件 RM 4 Y3分鐘 零件 Y2分鐘 零件 Y3分鐘 零件 RM 18 Y3分鐘 零件 X4分鐘 零件 RM 20 Z5分鐘 零件 RM 12 Z2分鐘 零件 Y10分鐘 零件 RM 6 ABC YXZ 10分鐘6分鐘5分鐘 60 10 660 6 1060 5 12 507560 301520 總毛利最大化應生產C 1產品2瓶頸做業3作業時間4單位小時產量5售價6原料成本7單位獲利8每小時獲利 4 7 206040 180150240 員工15分鐘 個 員工15分鐘 個 員工15分鐘 個 員工15分鐘 個 員工110分鐘 個 員工220分鐘 個 員工210分鐘 個 RM 3 RM 7 RM 3 RM 7 RM 5 RM 5 產品A 30 產品D 32 產品C 30 產品B 32 RM 10 CASE2 產品A B C D應生產多少數量 每次輪班僅一名員工1及員工2 輪三班 一週五天 一班8小時 每週時間7200分鐘每週作業費用 3 000 環境與限制條件 售出產品的比例 任一銷售最大量與最小者 不會超過10 1 1 銷售人員佣金最大化2 每單位的毛利最大化3 瓶頸資源使用率最大化 產生最大的毛利 員工15分鐘 個 員工15分鐘 個 員工15分鐘 個 員工15分鐘 個 員工110分鐘 個 員工220分鐘 個 員工210分鐘 個 RM 3 RM 7 RM 3 RM 7 RM 5 RM 5 產品A 30 產品D 32 產品C 30 產品B 32 RM 10 產品A B C D應生產多少數量 1 銷售人員佣金最大化 所以銷售人員偏好販售高單價B跟D 32 銷售單位比例為1A 10B 1C 10D 員工2的產出是瓶頸 所以由員工2決定產出量產出A與B 20分鐘產出C與D 20 10分鐘 每週工時 7200分鐘 產出關係式 1X 20 10X 20 1X 30 10X 30 7200 產品有效產出 X 13 09 單位 A 13 B 131 C 13 D 131 週毛利 售價 原料 作業費 13 30 18 131 32 22 13 30 18 131 32 22 3000 68 損失 員工15分鐘 個 員工15分鐘 個 員工15分鐘 個 員工15分鐘 個 員工110分鐘 個 員工220分鐘 個 員工210分鐘 個 RM 3 RM 7 RM 3 RM 7 RM 5 RM 5 產品A 30 產品D 32 產品C 30 產品B 32 RM 10 產品A B C D應生產多少數量 2 每單位的毛利最大化 所以A跟C為每單位最大毛利 售價 成本 30 18 12 B跟D 32 22 10 銷售單位比例為10A 1B 10C 1D 員工2的產出是瓶頸 所以由員工2決定產出量 每週工時 7200分鐘 產出A與B 20分鐘產出C與D 20 10分鐘 產出關係式 10X 20 1X 20 10X 30 1X 30 7200 X 13 09 單位 A 131 B 13 C 131 D 13 週毛利 售價 原料 作業費 131 30 18 3000 404 利潤 員工15分鐘 個 員工15分鐘 個 員工15分鐘 個 員工15分鐘 個 員工110分鐘 個 員工220分