反思TOC：精益制造与约束理论相得益彰

精益制造与约束理论

精益制造与约束理论（TOC）可以相得益彰。精益制造使价值流畅地通过工厂，例如，通过试图分离价值流以便为相同的生产量分配分好大小的专用资源（即使看板不能优化资源约束）。TOC将这理念更进一步通过识别关键瓶颈，瓶颈是超载最严重的资源，它限制了最大的生产流率，TOC理论就是要使得价值流畅地通过这些瓶颈。制造商优化通过关键瓶颈的生产来满足市场需求。

因此，TOC生产计划解决方案对按订单制造（MTO）的环境是合适的，这种环境下需求易变，不同的产品线共享同样的资源，从而导致瓶颈。它还能用于混合模式生产。事实上，通过对收到的客户订单做每日生产计划，TOC就降低前置期或者周期时间、提高有效产出和销量、改善服务水平以及减少库存水平方面促进了业务绩效改善。

因此，尽管谈起精益制造，许多人就会立即想到看板，TOC却能在复杂环境下支持精益哲学。精益计划关注的是不间断作业流程和通过工厂的连续作业的节拍时间，然而，TOC通过关注计划通过瓶颈的连续作业的节拍来优化通过工厂的连续作业流程。TOC与精益制造是一致的，都使用看板，这是准时制（JIT）哲学的一部分，和鼓-缓冲器-绳子（DBR）法，这是TOC哲学的一部分，代表了同步拉式信号的生产控制方法。

TOC术语

分析一些TOC定义，我们会发现TOC和精益之间存在更多的相似点。例如，在TOC术语中，有效产出（throughput）是指系统通过销售产生货币的速率。换句话说，有效产出是可以开出发票的生产－只有那些由系统生成货币化的销售被计数。另一方面，建立库存（仅仅为了储存）并不是TOC认为的有效产出。这与精益制造所关心的客户和增加客户价值的作业是一致的。另一个例子是TOC的库存定义，库存包括所有投入到为满足客户需求而采购的物料，例如原材料、在制品（WIP）、成品以及废品。然而，关键的是，根据TOC库存是负债而绝非资产。这与精益制造关注消除浪费也是一致的。最后，TOC关于运营费用（Operating expenses）的定义包含了所有系统花费的用于将库存转化为有效产出的费用，例如所有雇员时间、折旧等等。所以，TOC关注提高有效产出同时削减库存降低运营费用。逻辑上，TOC成本和管理会计系统将成本和收入汇总到这三个领域。 

TOC会计系统有点类似作业成本会计（ABC），因为它没有产生增加库存的动机。它因此被认为比起传统的成本会计更为真实地反映实际收入和成本。因为它更接近收入的现金流概念，TOC会计提供了一个直接成本的简化而更为精确的形式，剥离了真实可变成本（随有效产出数量而变化的成本）的直接成本。不同与传统成本会计系统通常关注在所有账目下降低成本，TOC会计主要关心如何积极充分利用约束来为公司创造更多的收入。同样，TOC的目标是最大化瓶颈处的有效产出，这等于利润，因为根据高德拉特（Goldratt）1984年一鸣惊人的企业管理小说《目标》中说的，“瓶颈处损失的一小时就永远失去了，非瓶颈处省下的一小时却是海市蜃楼。”
实施TOC

实践中，TOC的实施遵循下面五个简明步骤 ：

 1. 识别约束。这应该不会太难，因为大量的WIP显而易见，每个工厂主管都能熟知工厂内的痛处或瓶颈。

2. 充分利用约束。最大化通过约束的可能工作量，同时保证进入约束的工作流不间断，从而无需等待任务（即在瓶颈前设置库存缓冲以保证瓶颈永远不会空闲）。

3. 使企业中所有其他活动服从约束。因为其他资源的效率不会真正影响什么，上游工作中心没有必要生产超过约束所能吸收的工作。提供其他非瓶颈资源的作业优先度，这就足够了，因为非瓶颈的使用是由关键瓶颈来决定的。

4. 提升约束。如果可能，通过卸载一些工作、分包、增加更多一点容量（购买更多的机器、增加另一个轮班等等）等等来提高约束的容量。

5. 重复整个程序以持续改善。这是另一个与精益哲学类似的地方。很有可能提升了约束之后约束就不再成为约束了，但是会出现一些新的约束。必须利用、服从并提升这个新的约束。 
 
鼓-缓冲器-绳子（DBR）法

TOC使用鼓-缓冲器-绳子（DBR）流程来管理资源以最大化有效产出。简言之，有效产出变成生产绩效的关键指标。最大化有效产出的障碍通常是某个能力约束资源（CCR）或者瓶颈，所以需要重点关注最大化瓶颈的使用。

鼓－缓冲器－绳子（drum-buffer-rope）是DBR概念的概述。“鼓”（drum）指的是系统约束设定的生产速率。“缓冲器”（buffers）提供了面对不确定性的保护（例如，机械故障、物料短缺、劳工问题等等）以便最大化系统的有效产出。“绳”（rope）是一个沟通过程，该过程是从约束处到检查限制物料投放到系统中以支持约束的选通操作（即某种拉式系统，这是另外一个和精益相似的地方）。

在TOC中，约束被视为“鼓”；非约束资源，用高德拉特博士（Dr Eliyahu Goldratt）的话说，就像军队中的士兵一样，按照鼓点的节拍统一步调协调前进－就是说，工厂内的所有资源都要按照约束所设定的鼓点来协调工作。在这一点上，系统的约束既可以是内部的也可以是外部的。事实上，据Infor透露，该公司实施精益和TOC方法的大部分客户发现一旦工作流纠正后，市场就成为约束。其他限制有效产出的约束包括资源、物料以及最难以被察觉的管理。

于是，DBR开始于识别关键瓶颈，这是战略性的“鼓”或者同步控制点。工厂的“鼓”进度表规定了整个系统的步调，该进度表必须能调和客户需求与系统约束。其他资源取决于订单组合可能是短期的临时瓶颈。市场拉动为“鼓”制定计划，物料按“鼓”运行的速率投放到车间。这个速率就是“绳”，包括保障非约束资源使用（不过度运作或者配置不当）的最小指令组合。物料按照支持全面系统有效产出计划的方式投放到系统流向缓冲器。事实上，要在需求前设定缓冲时间，在这个缓冲时间之前进行物料投放，以便在“鼓”的源头有些物理库存（但不要太多）来防范不确定性以确保“鼓”的运作。在TOC中，缓冲器既可以是时间也可以是物料，来支持有效产出或按期交货。这些缓冲器可以设置在约束处、会集点（与约束部分）、发散点及运送点。

扩展企业资源计划系统在TOC中的作用

在需要计算复杂TOC算法的时候，企业系统就派上用场了，例如确定每个订单的计划开始时间和结束时间，精确到分钟，或者决定整个工厂的生产速率。如Infor公司的Easy Lean/DBR系统能管理内部约束、时间缓冲及补货或看板缓冲。用户可以根据计划的开始时间实施瓶颈处的操作。另外，每个操作的优先度和剩余缓冲水平都是可见的－缓冲的最早开始时间（EST）显示了该计划的现实性，而剩余缓冲根据其在瓶颈处的计划时间控制实施优先度。 如同看板，粗略而简便的方法是先从较大的缓冲量开始不断减少，直至得到平顺的连续流，因为缓冲量越小，前置期越短，生产流越快。

至于非瓶颈资源的实施，可以用红、黄、绿三色缓冲标记来显示系统中的剩余缓冲。红色标记显示应该关注的高优先级任务，而黄色表示不那么关键的任务，绿色是给那些还在缓冲器内“状态良好”的任务。操作员使用这些标记按照优先级实施任务，而非按照一个规定的订单序列和特定时间如物料需求计划（MRP）或高级计划与排程（APS）系统中规定的那样。这给予操作员更多的灵活性和能力做出关于下一个实施任务的决定。这提高了操作员的动机水平，这点和精益哲学中的雇员授权理念是一致的。

TOC系统的另一项独特之处在于，由于仅需在关键瓶颈之前保持库存，使用TOC系统的公司很自然将拥有比那些使用MRP或JIT系统的公司低得多的库存水平。通常在制品（WIP）库存会低于看板系统中的在制品库存，因为缓冲集合提供了相同的总体保护，同时降低了必须的保护量。较短的周期时间也有类似的效果。

TOC是从1990年代末APS技术全盛时期发展而来的，当时人们寄希望于基于APS的应用软件能完全优化企业的或者供应链的工厂资源。在1990年代，人们普遍相信某些供应链计划（SCP）软件供应商能解决供应链问题。这种思维导致了糟糕的业务流程。例如，概率、统计变量及试图对所有东西在系统中建模而产生的噪音，这些都会产生瓶颈或者自身就成为瓶颈。此外，调度一个约束肯定要比同时调度全部约束容易得多，如试图对所有东西建模的复杂APS模型很难建立，也几乎无法理解与维护 
 
TOC 的困难

 TOC的吸引力表现在几个层次。例如，TOC部分吸引力是方便计划人员使用。易于沟通资源计划，因为这是可视的（另一个精益概念）。高质量的数据也不成问题，因为仅在瓶颈处才要求相当质量的数据，但也不要求百分百精确，尽管需要足够好。因为重点仅是瓶颈处的前置期，其他前置期因素的不精确被分摊了。此外，当瓶颈被突破（即充分利用、服从及提升）而有效产出没有发生明显改善时，人们就知道首先查看数据收集是否有错。另外，有个通用计划并区分每个订单的优先次序，这能保证所有部门都能朝同一个目标努力。然而，虽然具备这么多优点，实施TOC依然会面临挑战。

尽管供应链协会（SCC）在供应链运营参考（SCOR）第七版模型中明确说明DBR排程法技术是最佳实践，而且该理论也比较容易理解，DBR法与几十年来根深蒂固的优化所有生产资源的管理思想所形成的本能直觉却是背道而驰的。其中最大的障碍是深深根植于管理思想中的传统的成本会计，在其影响下的制造观念是要最大化所有机器和劳动力资源的使用。相比起来，如前所述，TOC世界观的中心是使用DBR技术，根据关键瓶颈来定工厂的生产步调，即便这意味着不能满负荷使用非瓶颈领域的资源。

 基于DBR或TOC的软件能帮助确定并监控瓶颈中心，设置并管理缓冲器，按时安排工作以维持瓶颈处平顺的工作流并最大化工厂内的有效产出，以及分析资源和缓冲器以持续改善。然而，这些仅仅是要做的工作的一小部分。因为软件本身无法将工厂从传统的思维定式转型到TOC做法上来。TOC，如同精益制造一样，更多的是在于人的态度、方法与业务实践而非在于软件。需要改变的主要东西是企业文化－应该致力于基于有效产出的信息而非成本信息来做出决策。为了做到这一点，人们必须实施新措施来强化新流程、纪律与衡量标准。

此外，非瓶颈送料设备要服从于约束设备，这有时需要让设备闲置一些时间，只有严格的TOC教育才能帮助管理层接受这个转变。工人也需要接受一些培训，因为减少缓冲量和在制品可能引起他们对失去工作的害怕情绪，从而可能破坏系统－具有讽刺意味的是，增加有效产出和销售量应该提供了更大的工作保障。另一种基于思维定式的障碍是，看起来功能更多的软件一般更容易销售些，例如APS套件能优化几十种资源，而基于DBR或TOC的解决方案只能关注一两种资源。

最后，在实施TOC和DBR的时候，公司通常对其所有制造物品做生产对比分析，却发现就实现增加有效产出而言，很多物品按照全部吸收成本计算法得到的成本与人们期望TOC能做到的正好相反。独立咨询专家通常能帮助改变思维定式以及TOC更为技术性的方面。因此，强烈建议系统专家和TOC专家不要同一个人。

更简单些的行得通的方法？

正如你所见到的那样，成熟的TOC实施方案需要某些思维流程工具，这对于认识根本问题、发现并推广双赢解决方案以及制定实施计划都十分重要。另一方面，完善的精益制造需要大量的时间和精力去建立，而且道路还不总是正确的。有个简化的混合模式，名为简化市场拉动（SMP），结合了TOC和精益制造原则的最好方面，而且对某些公司来说，实施起来更为方便快捷。几年前，前身为Lilly Software软件公司（这是一家同时应对物料约束和能力约束的先驱公司）推出该软件，现在Infor公司仍在推广该软件。

使用SMP，用户不需要画出整个价值流程图就能大量削减在制品和缩短前置期，但是需要在恰当的时候才向车间下达工作。传统推式制造的一厢情愿的想法认为越快地向车间下达订单，产品就会越早地出现在交货端。当然，通常发生的是为预测的订单分配了生产能力，而这些订单并没有真实的现时的需求。相反地，SMP是受保护的拉动式生产，只有客户确认订单才向车间下达工作。如果客户立刻需要这些产品，解决方案的逻辑将用缓冲库存保护该订单生产；如果客户需要在某个日期交货，解决方案的保护则是时间缓冲。

既然车间内不会堆积由预测驱动的工作，大部分的排队时间和在制品在一段时间后都会消失，而且前置期越短，交货越精确，甚至无需复杂繁琐的计算就能增加实际销售。但是，要实现这点，除了克服因较少缓冲量而产生的失去工作的畏惧之外，还需要另一个思想上的转变。即，在传统推式方法下，人们关注向车间下达订单

用户建议

大大小小各行各业的制造商和分销商要计划提高生产力改善客户关系，都应该用精益的思维评估其作业来减少浪费并增加客户价值。为了达到这个目标，他们必须回答一些基本问题，例如如何建立作业缓冲应对不稳定性以及如何均衡生产。这些制造商还必须了解，他们的系统是否使用真实需求、销售预测或者两者的结合来组成其主生产计划（MPS）。这些公司应该确信，利用现有的和新的企业系统的精益任务的投资能获得真正的胜利，最终将获得利润。另外，他们那应该理解精益或需求驱动完整的解决方案的组件，以便决定其业务需要多少的功能性。

还有一点要加以考虑，这也很重要：尽管许多企业应用软件供应商声称具备精益或需求驱动的功能性，其实他们中的大部分仅支持适应大规模定制的冒充的准时制（JIT）生产。另一方面，虽然企业资源计划（ERP）曾被人们认为无法支持精益计划，但是随着以下这些功能的实现，情况已经全然不同：实时数据收集与监控，物料单（BOM）和工艺路线管理，精确对应需求的能力，以及进行相应的平准、计划与排程的能力如实时拉动与反冲。这些功能性已经事实上将扩展ERP系统置于新精益革命的中心位置。甚至连MRP也不是一无是处，因为精益或需求驱动的实践通常能够也需要与MRP共同使用（例如MRP通常处理企业级的计划决定总计的加载能力，而精益或DBR处理实施方面的问题）。就此而言，用户企业应该了解哪些产品适合MRP，哪些最好实施精益或TOC。他们应该首先挑选适合精益的产品线或产品族开始实施，而非等待价值流分析和对应都完美无缺以后再开始。成功的制造商将从车间内的最佳实践开始（例如可视工厂系统）再随着实施面扩大再加入其他技术。

在今天的制造环境下，许多公司需要支持混合制造方法，因为有些产品更适合用传统的资源计划方法来生产（那些需求易变或供应商交货期较长且不可靠的产品），其他产品更容易转型使用精益制造技术。当产品需求变化不大，生产线可以专门用于生产某些产品线，交易伙伴的交货期可靠的时候，JIT或精益才能发挥最大功效。当不同的产品线或产品流使用共享资源的时候，可能用TOC来考虑不同产品组合较为全面。充分利用SMP可以缓解糟糕的订单装运与交货延误（车间生产能力被浪费在预测订单上而没有用于满足真实订单）。

我们相信大部分机构需要的是某种混合方法来实施计划与控制。例如，一家公司可以用电子看板来拉动信号通过供应链，用TOC生产计划来调度复杂组件的制造，然而用预测来生成高水平产量计划，并且与供应商签订总括订购单或采购协议，物料供应再据此排期。因此，尽管大部分供应商会比较擅长于某个特定方法或某种工具组合，但是那些能够满足多方面需求（如混流、TOC、MRP、APS等等）的供应商将拥有优势。另外，那些具备业务流程设计工具来优化附加值流程的供应商，以及那些能提供完全整合全面生产维护（TPM）的解决方案或分析解决方案以支持精益求精的供应商，应该更为市场看好。

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