基于约束理论的生产计划与控制体系

作者：百年方略（北京）咨询有限公司 魏维

欢迎访问e展厅 展厅 1 企业资源计划ERP展厅 企业资源计划ERP, 供应链管理SCM, 客户关系管理CRM... 由于生产制造企业的生产方式由少品种大批量转变为多品种小批量，原有的生产计划体系也需随之进行变革以应对多品种小批量的生产方式。与原有的计划体系相比，新生产方式下的生产计划体系需要面临生产计划周期缩短、紧急插单增多、计划体系复杂度增加几方面问题。 为了应对如上问题，建立基于约束理论(TOC理论)的生产计划与控制体系，通过约束理论的思想，以生产制造过程中的瓶颈工序为中心进行生产计划的编制与控制，建立一个动态平衡的生产计划与控制体系，实现企业在多品种小批量生产方式下的高效运作。 约束理论的生产计划与控制是通过DBR系统实现的，即“鼓(Drum)”、“缓冲器(Buffer)”、和“绳子(Rope)”系统。 鼓(Drum)的职能是指以挖尽瓶颈资源的贡献潜力为目标，以瓶颈资源的生产速度为依据，制定作业计划。也就是根据瓶颈资源的潜力决定计划期的生产量，并根据瓶颈资源的生产速度决定生产系统的节拍(或节奏)。从计划和控制的角度来看，“鼓”反映了系统对瓶颈资源的利用，对瓶颈资源应编制详细的生产作业计划，以保证对瓶颈资源的充分合理的利用。 缓冲器(Buffer) 的职能是指对瓶颈资源设置缓冲保护机制，目的是保护瓶颈资源的作业时间不因其上游环节的故障波动而有丝毫的浪费，从而保证整个生产系统得到最大的产出贡献。事实上，由于生产系统客观上避免不了莫非事件的影响。因此，生产系统实际的物流与计划物流不可避免地产生偏差，保证按期向用户交货的有效途径就是设置缓冲。 绳子(Rope) 的职能是指形成一种控制机制，使生产系统所有环节都按照瓶颈资源确定的节拍(或节奏)工作。为了防止上游环节滥用其富余能力生产多余的在制品，要建立一种对生产系统入口把关机制，即建立一种把物料投人点与瓶颈资源、瓶颈资源与市场需求紧密联系起来的机制，以控制投入生产系统的物料恰好满足瓶颈资源的需要。 传统的MRP或MRPⅡ等系统，为了能提升机器的利用率以及降低生产成本，在每台机器前设置在制品库存，保持机器不间断的运转，工作人员不要有闲置的状态，这样使得在制品过多，无法有效的缩短生产流程时间；在JIT系统中，在制品的数量由看板严格的控制，多余的在制品绝对不允许出现在生产现场，这样就必须对每一台机器前的在制品做有效的管理，严格监控其数量，极大地减少了生产系统的柔性。 而基于TOC理论的系统对于非瓶颈资源并不要求达到其最大的利用率，而只是提高瓶颈资源的利用率。为了要维持瓶颈资源的高利用率，基于TOC理论的系统不是采用提高在制品的库存的方法，而是采用设置缓冲(Buffer)来提高瓶颈资源的利用率，进而提高工厂的整体产出量。缓冲是一种保护时间，用以保护某种事物，当与其相关的事物发生一连串的中断时，并不会影响到该事物的执行计划。在传统系统中，为了避免机器利用率降低，影响到工厂产出量，而在机器前设置了一定数量的在制品，来维持机台的利用率。高的机器利用率并不能保证生产任务能按时完成，因此与其设置在制品来维持机台的利用率，不如设法让在制品能够如期的通过机器，这也就是缓冲设置的目的。因此在TOC中缓冲并不是以在制品数量来加以表示，而是将这些在制品的数量转换成为需要在此资源进行加工或装配的总时间，因此可将其称为时间缓冲(Time Buffer)，即将所需的物料比计划提前一段时间提交，以防随机波动，以瓶颈上的加工时间长度作为计量单位，换句话说，时间缓冲即是在制品库存水平的另一种表示方式，用来保护瓶颈资源，使其不因为缺料而闲置。 基于TOC理论的生产计划与调度系统主要包括以下的四个方面的内容： (1)识别企业的真正瓶颈所在是控制物流的关键 一般来说，排队最长的机器就是瓶颈。若知道一定时间内的产品及其组合，就可按零部件的加工路线及工时定额，计算出各类机床的任务工时，将任务工时与能力工时比较，负荷最高、最不能满足需求的机床就是瓶颈。找出瓶颈以后，可以把企业里所有的加工设备划分为瓶颈资源和非瓶颈资源。 (2)基于瓶颈资源，建立产品生产计划 产品生产计划的建立，应该使受瓶颈资源的物流达到最优，因为瓶颈资源控制着系统的“鼓的节拍(Drum Beat)”，即控制着企业的生产节拍和产销率。因此，需要按有限能力法进行生产安排，为瓶颈资源合理的分配任务，在瓶颈上扩大批量，设置“缓冲”。 (3)实行对“缓冲”的有效管理，以防止随机波动，使瓶颈资源不出现等待任务的情况。 (4)对企业物流进行平衡，使得进入非瓶颈资源的物料应被瓶颈资源的产出率所控制。 通过对瓶颈进行识别与控制，然后通过缓冲保护瓶颈不受系统的随机波动的影响，运用绳子的机制控制物料的投入使之与瓶颈同步，从而达到提高系统产出，降低库存和营运费用，最终提高系统生产效率的目的。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (3/23/2011)