基于TOC理論的多品種小批量制造企業(yè)的生產(chǎn)計(jì)劃模式研究

吳茄

【摘 要】隨著客戶個(gè)性化需求的增強(qiáng)，多品種小批量生產(chǎn)方式逐漸成為制造業(yè)的發(fā)展趨勢。目前主流的生產(chǎn)計(jì)劃模式往往無法滿足生產(chǎn)需求，反而使企業(yè)呈現(xiàn)出“高成本”、“高交期”、“高庫存”的亞健康狀態(tài)。如何優(yōu)化企業(yè)的生產(chǎn)管理方式，降低生產(chǎn)成本、縮短生產(chǎn)周期，成為多品種小批量制造企業(yè)亟待解決的問題，基于TCO理論的生產(chǎn)計(jì)劃模式為此提出了新的解決思路。

【關(guān)鍵詞】TOC；多品種小批量；生產(chǎn)計(jì)劃模式

隨著社會和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，制造業(yè)不斷轉(zhuǎn)型，面向用戶個(gè)性化需求、快速交付定制化產(chǎn)品、精益生產(chǎn)成為企業(yè)穩(wěn)固和拓展市場的核心競爭力。然而面向訂單、多品種、小批量的生產(chǎn)方式具有產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造周期長、結(jié)構(gòu)和工藝差異大、生產(chǎn)管理難度高、在制品數(shù)量多等特點(diǎn)，如何利用有限的資源，完成各種小批量、定制化產(chǎn)品的生產(chǎn)，需要找到適合的生產(chǎn)管理方法，提高生產(chǎn)管理的效率。

一、多品種小批量制造企業(yè)的主要生產(chǎn)計(jì)劃模式及優(yōu)缺點(diǎn)

目前制造企業(yè)采用的生產(chǎn)計(jì)劃模式主要有兩種：

1）基于MRPⅡ理論的生產(chǎn)計(jì)劃模式。MRPII（Manufacturing Resource Planning）即制造資源計(jì)劃，以物料需求計(jì)劃（MRP）為核心，把市場信息、財(cái)務(wù)信息、工程數(shù)據(jù)同生產(chǎn)和庫存信息有效集成，將企業(yè)全部制造資源進(jìn)行全面規(guī)劃和優(yōu)化整合。它是一種“推動(dòng)式（Push）” 生產(chǎn)系統(tǒng)，就是前道工序按照計(jì)劃直接向下游傳遞物料，最大限度的安排各工序的生產(chǎn)。

基于MRPⅡ理論的生產(chǎn)計(jì)劃模式在實(shí)際應(yīng)用過程中，存在以下問題：（1）對提前期、批量等基本參數(shù)預(yù)先進(jìn)行靜態(tài)設(shè)定，一旦發(fā)生突發(fā)情況就會造成生產(chǎn)實(shí)際與計(jì)劃不符，導(dǎo)致原材料庫存和在制品增加，將會延長產(chǎn)品制造周期和交貨期；（2）產(chǎn)能約束考慮不足，往往造成生產(chǎn)計(jì)劃無法完成、物料需求不切實(shí)際的情況；（3）生產(chǎn)計(jì)劃的抗波動(dòng)能力差，制定計(jì)劃時(shí)不考慮控制，生產(chǎn)過程無反饋協(xié)調(diào)，當(dāng)生產(chǎn)能力與負(fù)荷不平衡時(shí)才進(jìn)行事后反饋，造成嚴(yán)重的計(jì)劃滯后。

2）基于JIT理論的生產(chǎn)計(jì)劃模式。JIT（Just-in-time）即準(zhǔn)時(shí)生產(chǎn)，以客戶為導(dǎo)向，通過實(shí)施看板管理，各工序由后向前倒序傳遞生產(chǎn)中的取貨指令和生產(chǎn)指令，各級生產(chǎn)單元依據(jù)指令進(jìn)行物料補(bǔ)充和生產(chǎn)，從而使各生產(chǎn)環(huán)節(jié)協(xié)調(diào)一致。它是一種由市場需求牽引的“拉動(dòng)式（Pull）”生產(chǎn)系統(tǒng)，就是由市場需求決定產(chǎn)品組裝，再由產(chǎn)品組裝拉動(dòng)零件加工。

基于JIT理論的生產(chǎn)計(jì)劃模式在應(yīng)用過程中也存在如下問題：（1）制定計(jì)劃時(shí)按無限產(chǎn)能排產(chǎn)，整體計(jì)劃性弱，當(dāng)生產(chǎn)中出現(xiàn)不確定因素，就會導(dǎo)致生產(chǎn)系統(tǒng)波動(dòng)甚至停工；（2）計(jì)劃制定僅僅依據(jù)交貨數(shù)量和交貨期，當(dāng)工序產(chǎn)出小于交貨數(shù)量時(shí)，可能導(dǎo)致不同產(chǎn)品間哄搶資源，破壞生產(chǎn)秩序；（3）在生產(chǎn)管理中致力于消除任何形式的浪費(fèi)，追求零庫存，對人員、設(shè)備和物流系統(tǒng)要求較高。

二、基于TOC理論的生產(chǎn)計(jì)劃模式的提出

綜上，兩種生產(chǎn)計(jì)劃模式都以系統(tǒng)無限產(chǎn)能為基礎(chǔ)，導(dǎo)致實(shí)際與計(jì)劃相脫離，生產(chǎn)計(jì)劃的可執(zhí)行性差?；贛RPⅡ理論的生產(chǎn)計(jì)劃模式植根于批量生產(chǎn)方式，更適用于提前期相對穩(wěn)定、能力需求波動(dòng)不大的企業(yè)；而基于JIT理論的生產(chǎn)計(jì)劃模式植根于重復(fù)性生產(chǎn)方式，比較適用于少品種、大批量生產(chǎn)企業(yè)。對于面向訂單、多品種、小批量的制造企業(yè)，兩種方式都難以滿足要求，而基于約束理論（TOC）下的生產(chǎn)計(jì)劃模式為之提供了很好的解決思路。

約束理論（TOC，Theory of Constraints）是以色列物理學(xué)家高德拉特提出的，認(rèn)為對于任何一個(gè)有多個(gè)相關(guān)環(huán)節(jié)構(gòu)成的系統(tǒng)來講，實(shí)際生產(chǎn)能力小于或等于生產(chǎn)負(fù)荷的環(huán)節(jié)，就是系統(tǒng)的瓶頸，這個(gè)產(chǎn)出率最低的瓶頸決定著整個(gè)系統(tǒng)的產(chǎn)出。

依據(jù)TOC理論，企業(yè)的資源和產(chǎn)能都是有限的，企業(yè)的產(chǎn)出是由它的瓶頸決定。對于一個(gè)任務(wù)不斷變化的多品種小批量訂貨生產(chǎn)型企業(yè)，生產(chǎn)能力不平衡是肯定的，必然存在生產(chǎn)能力上的薄弱環(huán)節(jié)即瓶頸環(huán)節(jié)，只有讓瓶頸環(huán)節(jié)的能力得到最有效的利用，才能使企業(yè)的產(chǎn)出最大；因此生產(chǎn)計(jì)劃與控制的重點(diǎn)應(yīng)該放在企業(yè)的瓶頸環(huán)節(jié)上，保證瓶頸環(huán)節(jié)的能力得到充分合理的利用。

三、基于TOC理論的生產(chǎn)計(jì)劃模式的應(yīng)用

基于TOC理論，企業(yè)在進(jìn)行生產(chǎn)計(jì)劃與控制的過程中，應(yīng)把資源管理和現(xiàn)場改善的重點(diǎn)放在系統(tǒng)的瓶頸工序上。在保持均衡的物料流動(dòng)條件下，確保瓶頸工序不會發(fā)生停工待料。同時(shí)通過采取措施提高瓶頸工序的資源利用率和產(chǎn)能水平，從而獲得最優(yōu)的系統(tǒng)產(chǎn)出。

1.識別瓶頸工序和瓶頸資源，編制瓶頸資源計(jì)劃

既然系統(tǒng)的瓶頸決定了系統(tǒng)的產(chǎn)出，那么系統(tǒng)的生產(chǎn)計(jì)劃就應(yīng)圍繞瓶頸來展開，需要編制瓶頸資源計(jì)劃，其核心問題是確定計(jì)劃期內(nèi)什么是瓶頸。根據(jù)訂單將產(chǎn)品進(jìn)行分解，把計(jì)劃期內(nèi)每道工序的生產(chǎn)任務(wù)和生產(chǎn)能力對比，能力最薄弱的環(huán)節(jié)就是瓶頸環(huán)節(jié)，所涉及的資源就是瓶頸資源，依據(jù)瓶頸資源的利用率決定計(jì)劃期內(nèi)生產(chǎn)系統(tǒng)的產(chǎn)量，瓶頸資源的生產(chǎn)速度決定了生產(chǎn)系統(tǒng)的節(jié)奏，生產(chǎn)批量和生產(chǎn)排序都依據(jù)瓶頸環(huán)節(jié)的產(chǎn)能來確定。

2.按照TOC五大步驟，逐步改善和消除瓶頸

想要提高計(jì)劃期內(nèi)整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的效率，就必須針對瓶頸，逐一制定改進(jìn)措施，以期能夠改善甚至消除瓶頸，提升系統(tǒng)的整體運(yùn)作能力。TOC理論的五大核心步驟：①找出系統(tǒng)約束；②尋找突破約束的方法；③使企業(yè)的其他活動(dòng)均服從第二步；④具體實(shí)施第二步中的措施，使第一步找出的約束不再是約束；⑤回到第一步，別讓惰性成為約束，持續(xù)改善。措施的制定和改進(jìn)都要圍繞瓶頸環(huán)節(jié)來開展，資源的調(diào)整和優(yōu)化也要服從于瓶頸資源的利用。

3.采用DBR思想，實(shí)現(xiàn)多瓶頸排產(chǎn)

TOC理論中生產(chǎn)計(jì)劃與控制方法DBR（Drum-Buffer-Rope）即“鼓-緩沖-繩”的系統(tǒng)。瓶頸工序的排產(chǎn)計(jì)劃是系統(tǒng)的“鼓點(diǎn)”，控制著產(chǎn)品生產(chǎn)的節(jié)奏，非瓶頸的生產(chǎn)服從于瓶頸工序.以保證瓶頸資源的最大產(chǎn)出率?！熬彌_”分為“時(shí)間緩沖”和“庫存緩沖”。前者是提前一段時(shí)間準(zhǔn)備好瓶頸所需的物料，后者是在瓶頸前增加在制品庫存，兩者都是為了防止隨機(jī)波動(dòng).為了保障瓶頸工序生產(chǎn)的連續(xù)性?！袄K子”發(fā)揮傳遞作用，使所有工序的生產(chǎn)按照“瓶頸”的“鼓點(diǎn)”節(jié)奏進(jìn)行。

但是現(xiàn)有DBR方法大多考慮單個(gè)瓶頸下的計(jì)劃與控制，但實(shí)際往往存在著多個(gè)瓶頸，且這些瓶頸之間存在著一定的工藝順序關(guān)聯(lián)，這種情況下的DBR系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)就更為復(fù)雜。針對多瓶頸資源下的排產(chǎn)就要考慮針對所有瓶頸資源進(jìn)行短周期的粗排產(chǎn)，在此基礎(chǔ)上分析瓶頸資源之間是否存在順序關(guān)聯(lián)，并計(jì)算其工序間的松弛分配，根據(jù)松弛分配進(jìn)行調(diào)整并得到最終的排產(chǎn)結(jié)果。

四、結(jié)論

面臨激烈的市場競爭，多品種小批量制造企業(yè)在經(jīng)營過程中建立一套適合其生產(chǎn)方式的生產(chǎn)計(jì)劃管理模式是企業(yè)制勝的關(guān)鍵，基于TOC理論的生產(chǎn)管理模式，摒棄了企業(yè)資源和產(chǎn)能無限的假想，從生產(chǎn)實(shí)際出發(fā)，結(jié)合推、拉式生產(chǎn)計(jì)劃模式的思想，將成為更加適合多品種小批量制造企業(yè)的管理方法。

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