基于TOC的计划与控制方法在国内中小企业的应用

1 国内中小制造企业的ERP困境

    国内中小企业的信息化起步较晚，发展现状参差不齐。ERP作为一套较为成熟的企业管理软件，被许多的中小企业当成了一个法宝，即神秘又急切需求。然而，ERP的实施结果却总是不尽人意，于是陷入了一种左右为难的困境“不上ERP等死。上了ERP找死”。

    在激烈的市场竞争中，对于国内中小制造企业而言，生产管理的水平的提高是至关重要的。而ERP的生产管理模块却是最弱的一环，很多中小企业实施ERP后，生产管理模块处于瘫痪状态。ERP成了一套财务管理软件。不能解决企业的生产管理问题，成了一个空壳。

    中小制造企业应用ERP失败（尤其是生产管理功能的应用失败）的主要原因有：（1）中小制造企业的经营管理水平较低。无法达到ERP所要求的生产管理水平；（2）中小制造企业的信息化基础落后，缺乏必要的原始数据，生产数据的正确性、及时性都难以保证；（3）中小企业的员工传统思想较强烈，而企业的执行力较弱，ERP的施行就遇到了很大的阻力；（4）ERP系统过于庞大，对所有环节要求很严格，而中小企业难以在短时问内进行流程重组（BPR）。

2 约束理论（TOC）介绍

    约束理论（Theory of Constraints，TOC）是以色列物理学家高德拉特（Eliyahum Goldratt）于20世纪80年代中期在他的最优生产技术（optimized Production Technology，OPT）基础上创立和发展起来的。最初是由一组管理理念和规则如瓶颈资源与非瓶颈资源的划分，“鼓——缓冲——绳”计划与控制系统等组成的理论体系，最初被理解为“对制造企业进行管理，解决瓶颈的方法”。后几经改进发展成为“产销率、库存、运行费用”为基础的指标体系，逐渐形成了一种面向增加产销率而不是传统的面向减少成本的管理理论工具，并且最终覆盖到企业管理的所有职能方面。

    TOC认为。对于任何一个有多个相关的环节构成的系统来讲，是那个产出率最低的环节决定着整个系统的产出水平。按TOC的定义，所谓瓶颈，指的是实际生产能力小于或等于生产负荷的资源。这一类资源限制了整个企业生产产品的数量，其余的资源则为非瓶颈资源。

    运用TOC实施生产计划与控制的方法是一种称之为“鼓——缓冲——绳”（Drum——Buffer——Rope，简称为DBR）的系统。瓶颈资源排产计划是系统的“鼓点”，控制着产品生产的节奏，非瓶颈的生产应该服从于瓶颈的生产，以保证瓶颈资源的最大产出率。“缓冲”分为“时间缓冲”和“库存缓冲”，前者是将所需物料提前一段时间提交，后者是在在瓶颈资源前增设在制品库存，两者的实质是一样的，都是为了防止随即波动，为了保障瓶颈资源生产的连续性。“绳子”起得是传递作用，使所有工序的生产按照“瓶颈”的“鼓点”节奏进行。在DBR实施中，“绳子”是有一个详细的发料计划来实现的。

3 基于TOC的计划与控制方法在中小企业的应用

    依据TOC观点，应把能力管理和现场作业管理的控制重点放在瓶颈工序上，在保持均衡的物料流动条件下，确保瓶颈工序不会发生停工待料。同时通过采取措施来提高瓶颈工作中心的利用率，从而得到最大的有效产出。将T0C的这一原则以及DBR方法结合到MRPII系统各个模块中，根据市场约束（客户订单与预测）经能力约束修订生成主生产计划（MPS）。运行CRP以确定约束资源，经DBR方法分析得出约束资源及其相关资源，再对其编制详细的生产作业计划，以保证对约束资源的充分合理的利用。基于TOC的计划与控制方法模型如图1所示，其应用步骤叙述如下。

图1 基于TOC的计划与控制方法模型示意图

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    （1）基础信息的维护
    基础信息包括：其一，资源信息，包括所有工作中心、工序、设备的相关参数和资源的能力信息；其二，产品信息，包括原材料、在制品、成品等相关参数，BOM及工艺信息；其三，长期生产计划，包括经营规划、销售与运作规划等。

    （2）订单的管理
    订单的管理分两个部分：其一为基本信息管理，主要指订单基本信息的新增和变更；其二是订单管理高级功能。主要是DBR方法中订单的处理方式。包括订单优先次序的排定、拆单、订单绑定以及订单交货期的判断。在TOC计划方法中，订单管理的加强也就意味着柔性制造。

    （3）主生产计划（MPS）的生成
    在TOC计划方法中，MPS的生成受两方面的制约：其一，受市场需求的制约。据此给出一个粗略的生产计划，是在无限能力条件下给出的；其二，受瓶颈资源的制约，通过瓶颈资源的负荷分析及后续得到的瓶颈资源排程，修正主生产计划，是在有限能力约束条件下给出的。

    （4）瓶颈识别及负荷率计算
    首先由MRPⅡ方法，在无限能力条件下给出粗略的物料需求计划，进而计算所有资源的负荷，依照一定的算法识别出生产的瓶颈资源。在TOC的实际应用中，生产瓶颈在一定时间内是相对固定的。资源负荷率的计算。就是为了监控瓶颈及非瓶颈的生产情况，在瓶颈出现飘移、改变时能及时做出反应。

    （5）关键资源网络与非关键资源网络的划分
    根据识别出来的瓶颈资源，将生产网络划分为关键资源网络和非关键资源网络。关键资源网络由瓶颈作业及下游作业组成，非关键资源网络为生产网络的剩余部分。

    （6）瓶颈责源排程
    根据一定的排程算法，对在瓶颈资源上的生产任务进行排序，生成瓶颈排产报告。瓶颈排程是多方信息协调的结果。需要考虑的信息有：待排程订单信息、瓶颈资源生产情况、资源负荷情况、订单排序的相关规则等。

    （7）缓冲的设定厦非瓶颈资源的排程
    在面向定单、多品种小批量生产方式中一般采用“时间缓冲”。根据生成的瓶颈排产计划和资源网络划分结果，对于关键工序之后的工序采用“推式”的计划策略。对于关键工序之前的工序。则采用“拉式”的计划策略，生成非瓶颈资源排产计划。同时，根据“绳子”机制，得出相应的发料计划。

    （8）车间作业的控制及反馈
    主要是采集车间状态数据。包括：设备状态数据、实际生产信息、在制品库存等，以此作为车问作业控制及瓶颈排程的重要参考。

4 总 结

    TOC在国内的研究尚未深入，应用的案例也很少，在中小企业的应用更是少之又少。然而，TIM思想和DBR方法可以重点突出地确保整个生产过程或工作过程快速有序地进行，能够有效地防止不适当地追求局部效率而损害全局效率的现象，从而最大限度地提高整个系统的效益。在国内中小企业基础管理水平脆弱的情况下，可以逐步采用TOC的方法来实现生产管理水平的渐进式发展。基于TOC的计划与控制方法，是适合中小制造企业现状的、能够科学指导生产的方法，有很大的应用前景。