浅析约束理论

约束理论浅析摘要：本文主要是对约束理论的基本概念、基本要点，对企业的约束、三项衡量指标进行了论述，主要论述了鼓—缓冲器—绳子，并提出了五步法和约束理论的思维过程和TOC的基本原则。关键词：约束理论瓶颈资源思维过程鼓—缓冲器—绳子引言：以色列物理学家EliyahuM.Goldratt在其1986年合著出版的《目标》一书中,最早介绍了约束理论(Theoryofconstraints,TOC)在生产制造业环境下的运用。之后,随着思维流程(ThinkingProcess,TP)、产出会计(ThroughputAccounting,TA)、关键链(CriticalChain,CC)以及可行远景(ViableVision,VV)等一系列基本概念、思想方法与技术工具的相继提出,约束理论已经在西方各国得到比较广泛的应用,特别是在通用电器(GE)、福特电器和伯利恒钢铁公司等企业的应用都取得了令人兴奋的成果;约束理论已经逐步囊括了企业生产经营中的生产计划与控制、市场营销、资金运用以及新产品开发等主要组成部分,从单一的生产计划方法发展成为一套用于复杂系统分析与性能持续改进的管理哲理。一、约束理论的基本概念按照美国生产及库存管理协会(APICS)给出的定,约束理论(TheoryofConstraints,TOC),又称为约束管理(ConstraintsManagement,CM),是由Goldratt博士创的管理思想,它“把企业在实现其目标的过程中现存的或者潜伏的制约因素称为‘约束'(Constraint)或瓶颈(Bottleneck),通过逐个识别和消除这些‘约束',使得企业的改进方向与策略明确化,从而达到帮助企业更有效地实现其目标的目的”。二、约束理论的基本要点戈德拉特创立约束理论的目的是想找出各种条件下生产的内在规律,寻求一种分析经营生产问题的科学逻辑思维方式和解决问题的有效方法。TOC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。TOC的基本要点如下:企业的目标。企业是一个系统,系统要有一个目标。戈德瓦特在他的《TheGoal》一书中阐述了TOC的企业最终目标就是:在当前和今后为企业获得更多的利润(tomakemoneynowandinthefuture)。这就要求企业的行为不仅仅要考虑当前的利益,还必须有保持企业持续增长的战略眼光。一切妨碍企业实现整体目标的因素都是约束,按照意大利经济学家帕拉图(VifredoPareto)的原理，对系统有重大影响的往往是少数几个约束，为数不多，但至少有一个。约束有各种类型,不仅有物质型的,如市场、物料、能力、资金等,而且还有非物质型的,如后勤及质量保证体系、企业文化和管理体制、规章 制度 关于办公室下班关闭电源制度矿山事故隐患举报和奖励制度制度下载人事管理制度doc盘点制度下载 、员工行为规范和工作态度等等。以上这些，也可称为策略性约束。约束也可以按企业内部的(如各种资源、企业规章制度)和企业外部的(如市场、政府法规)来区分。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。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。TOC认为只能从企业的整体来评价改进的效果,而不能只看局部。库存投资和运行费用虽然可以降低,但是不能降到零以下,只有有效产出才有可能不断增长。三项指标的定义如下:有效产出(throughput)：是指企业在单位时间内,从销售收入(S)当中扣除物料采购的直接费用后的所得,即企业通过销售获利多少的速率或能力。物料采购的直接费用称为纯可变费用(TVE),则有效产出为销售收入与纯可变费用的差额。需要指出的是有效产出和产出率是完全不同的,产出率是指单位时间内企业的总产出,它是由有效产出和未实现销售的产出两个部分组成,后者被视为企业的库存,只有有效产出才是真正给企业带来利润的产出。库存(inventory)：是指一切暂时不用的资源,包括为满足未来制造所需要的原辅物料库存、生产线上的制品和原辅物料以及尚未形成销售的产成品,以及扣除折旧后的固定资产。库存量概念中的在制品和产成品不包含劳动和加工增值因素,因为企业的一切活动的价值只有形成销售才能实现,而销售之前的产品价值都是隐形和不确定的。事实上,积压的库存品一旦滞销,其价值往往要大打折扣,甚至低于原辅物料的价值。运行费用(operatingexpenses)：是指企业在一定时期将库存量转化为有效产出的所有花费,包括直接和间接的人力资源费用、期间费用、销售费用和管理费用。不难看出,有效产出是流入企业的资金,库存量是停留在企业的资金,而运行费用是将库存量转变成有效产出而花费的资金。各种指标的关系公式如下：有效产出=销售收入—外购物料成本运行费用=产品总成本—外购物料成本净利润=有效产出—运行费用存货利润率=净利润/库存生产率=有效产出/运行费用存货周转率=有效产出/库存TOC的这种解释,作为一种评价经营效益的指标,虽然同传统的会计准则不完全一致,但最新出版的西方成本会计著作已经收纳了TOC的观点,称之为面向有效产出(throughputworldorientation)的会计,以与面向成本(costworldorientation)的会计相区别。用TOC处理具体生产问题,如：非瓶颈资源在完成定单任务后,是否还要考虑满负荷生产；为了提高非瓶颈资源的利用率,是否应增加瓶颈资源的产量；非瓶颈资源负荷不满时,减小批量,增加了准备时间,在人员编制未变的情况下,是否增加成本；在瓶颈资源超负荷时,将部分任务交给效率低、运行费用高的机床去完成是否经济；如何降低间接成本以及分摊方法等上述问题上,都可能与传统的成本会计观念有不同的结论。鼓—缓冲器—绳子(Drum-Buffer-Rope,DBR)鼓—缓冲器—绳子(Drum-Buffer-Rope,DBR)，是一种以瓶颈资源或次瓶颈资源为约束的生产规划方法(见图2)。一般来说,瓶颈可以是三种类型：资源、市场和法规。对于一个生产型企业,假定瓶颈资源就是生产系统能力最薄弱的环节,即瓶颈设备。从实现计划目标的角度出发,把凡是设备负荷率达到或接近100%(如97%以上)的设备定为瓶颈资源。因此,对于瓶颈资源可以做出如下定义：对于系统中的n件资源X1、X2、，Xn,实际产出能力为C1、C2、，Cn,系统的外部需求量为MR1、MR2、，MRn。某些资源之间存在互为输入和输出的关联关系R。假设与资源Xi相关联的资源组成的集合为S,即：S={j|j丰iAR(Xi,Xj)}那么当且仅当Ciwmin(MRi,min(Cj,j€S))时资源Xi为瓶颈资源。次瓶颈资源又称为能力约束资源(CapacityConstrainedRe-source,CCR),该资源利用率已接近需求,但如果未能适当地调度或管理则有可能成为瓶颈资源。“鼓”是生产运作系统中控制点,也就是系统约束。如果系统中存在瓶颈作业单元,则以瓶颈作业单元为系统的约束;如果系统中没有瓶颈资源,则以次瓶颈资源为系统约束;如果系统中既没有瓶颈资源,又没有次瓶颈资源,则最好以物流的分叉点作为约束。“缓冲器”是指前置在瓶颈资源的时间缓冲和库存缓冲。库存缓冲实际上是一种安全库存；时间缓冲是指物料交付时间较之计划时间提前的时间长度。由于瓶颈资源决定了整个系统的产出,设置缓冲器的目的就是为了防止因瓶颈资源不足,而使整个系统的物流平衡和连续的中断。“绳子”是将瓶颈资源的状态传递给上游作业的发信机制,以便上游作业按需作业避免库存增加。DBR方法中的绳子类似于及时生产制(JIT)中的移动看板。DBR方法结合了推动式生产方式和JIT拉动式生产方式,在约束瓶颈前的各工序执行拉动式生产控制,以保证它们按瓶颈工序的需求进行准时生产;在约束瓶颈工序后的所有工序执行推进式生产控制,保证按瓶颈工序的产出推进系统的产出[3]。鼓的作用是使系统的有效产出最大,而绳子的作用是使系统的库存最小。运行TOC首先要根据需求定义约束TOC的约束与通常意义下的“约束”是有区别的。TOC中的约束是指阻碍系统实现整体目标的任何因素。换句话说,企业链的任何一个环节只要它阻碍有效产出的提高,或库存量和运行费用的减少,那么这个最薄弱环节就是约束。按照意大利经济学家帕拉图(VifredoPareto)的原理，至少存在一个或几个(为数不多)对系统有重大影响的约束。约束可分为物理约束和非物理约束。如市场、能力等约束属于物理性的,而管理、文化、法规等约束则属于非物理性的。约束可以来源于内部也可以来源于企业外部,处理约束就是不断解除约束和发现约束的持续改进过程。约束处理有下面5个步骤：找准并明确定义系统的约束。如果有多个约束,则要分清重要性的顺序。找出最大限度利用约束的方法。保证瓶颈资源得到充分利用甚至满负荷工作。应当首先考虑挖潜、协调所有资源后再考虑扩充能力。调整其它相关的各种因素。所有其它的部门和工作中心都必须服从瓶颈工序的“鼓点”,避免造成过多的在制品库存。打破约束。如果采取1)到3)步骤仍不能提升系统的约束能力满足系统目标,则要获得更多的资源能力来解除约束。约束循环。通过以上步骤,如果约束被解除或系统产生新的约束,则返回步骤1)。最后一步很重要,因为“今天的解决 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就是明天的问题所在”(Today'ssolutionistomorrow'sproblem),更要注意人的惰性成为系统的约束。定义和处理约束的决策方法上一节的第二、三、四步骤都是要为企业找出改进的方向。为了提高竞争力,企业的每一位主管人员都应当时刻考虑不断进步,寻求改革的方向。任何进步必然是一种改变,但改变不一定全都是进步。为此,需要有正确的思维方法,以得出正确的决策。TOC强调了三种方法,统称为思维过程(ThinkingProcesses,TP)。因果关系法(Effect-Cause-EffectMethod)。因果关系法是为了找出“要改变什么(whattochange)”?设定一些尽可能少的假设,通过分析和考验,逐一排斥,找出造成约束的根源原因(rootcause),从而找出解决要害问题的有效方法。它同全面质量管理(TQM)中常用的鱼刺分析法类似,但它强调通过实践考证,找准问题的根源。在分析时,采用了树枝状(代表因果关系)和云状(代表障碍)的图解,逐级逐层处理。驱散迷雾法(EvaporationCloudMethod)。采用驱散迷雾法处理“改变的方向(whattochangeto)”问题。有些问题往往并不是那么明显和易于发现的。要解决基本的核心问题，而不是简单地用折衷办法暂时消除约束。要找到真正的有效解决方案,创建一种环境,使造成约束的基本核心问题不再发生。该方法发展了JIT对消除无效劳动和浪费的“刨根问底(fineWHYs)”思想,并提出了一些指导性的规则。苏格拉底法(SocraticMethod)。苏格拉底法是处理“如何实现改变(howtocausethechange)。”2500年前的希腊哲学家苏格拉底所采用的实现改变的方法是(老师)只提问题,不给答案(老师并不是不知道答案)。在找出核心问题之后,发动群众对如何解决核心问题献计献策使献计的人感到问题是由于他提出了办法才得以解决,因而产生一种“参与感”,更主动地投入改革活动。这种方法发展了JIT的“全员参与(peopleinvolvement/empowerment)”的精神。三、TOC勺九条基本原则TOC是在最优生产技术(OptimalProductionTech-nique,OPT)基础上发展起来的，OPT的九条基本原则也已成为TOC的组成部分。即:(1)重要的是平衡物流,而不是平衡生产能力。（2）瓶颈资源的利用率不是由自身来决定,而是取决于系统的瓶颈或约束。非瓶颈资源的利用程度只需要保证物流能够连续均衡地通过瓶颈即可。（3）让一项资源充分开动运转与该资源带来的效益不是一码事。资源的满负荷状态并不意味着有效产出最大。（4）瓶颈损失一个小时相当于系统整体损失一个小时。（5）非瓶颈节约一个小时可以忽略。非瓶颈资源利用率的提高,可能会造成系统物流的不均衡或库存的增加,并不能提高系统的整体效率。（6）系统的产出和库存是由瓶颈资源决定的。（7）转运批量可以不等于甚至多数情况下不等于加工批量。（8）加工批量不是固定的,应该根据实际情况动态变化。（9）只有同时考虑到系统的所有约束条件后,才能决定生产优先权。提前期是一个生产计划的结果。四、结论总之，TOC理论认为通过减低库存和运行费用的方法降低企业成本是有限度的,而通过增加有效产出实现效益最大化才是TOC精髓所在。为此,企业只有建立基于有效产出的经营战略（ThroughputbasedOp-eratingStrategy,TOS）,集成TOC和其他先进制造模式,才能实现企业“在当前和今后为企业获得更多利润”的最终目标。参考文献：王玉荣.瓶颈管理（TOC）[M].北京:机械工业出版社,2002.33-42.王军强,孙树栋等•基于约束理论的制造单元管理与控制研究J].计算机集成制造系统,2006,（7）.罗振璧汙学军，朱立强•探索基于约束的管理与创新[J].制造技术与机床，2003,10（2）:13-18.刘敏•基于ERP和TOC的生产物流管理模式及其关键技术研究[M].杭州：浙江工业大学出版社,2004.孙林岩，汪建•先进制造模式-理论与实践[M].西安：西安交通大学出版社，2003.120-127,173-181.EliyahuM.Goldratt.Thegoal:aprocessofongoingimprovement[M].HudsonNorthRiverPress,1992.陈启申.约束理论[J].计算机集成制造系统，1998,4（5）:51-55.徐学军.以瓶颈资源为基础的生产与库存控制系统的构建[J].制造业自动化,2001,（1）.