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1、沈阳理工大学学士学位论文摘 要随着经济全球化以及当前消费者对产品个性化需求的日益增长，企业对市场的需求和预测越来越难以把握，传统的推动式生产方式受到冲击，制造行业的生产模式已经由规模经济下的大规模生产转向了为获得竞争优势的大规模定制；同时，企业面临市场细分的威胁；行业竞争愈演愈烈，各企业为获得利润的最大化，通过各种管理方法不断降低生产成本，提高生产效率。本文基于TOC对企业的应用进行了相关讨论。本文主要做了以下内容：对企业的生产排程和订单排产问题进行了一般性探讨，分析了MRPII和JIT的排产过程和方法，指出他们各自排产过程中的局限性，并提出了基于TOC的排产方法，详细阐述了如何寻求瓶颈资源以
2、及瓶颈资源与非瓶颈资源的排产方法。使基于总成本最小化的运输批量与加工批量，从而瓶颈资源放大。讨论了基于TOC的订单排序问题，针对企业具体情况，运用所学理论方法构建一个适用的模型算例，为企业提高生产效率，节省成本。关键词：约束理论；生产排程；瓶颈资源 AbstractWith the globalization economy and the consumers demand increasing for production, its more difficult for enterprise to grasp the needs of the market and predicting, t
3、he traditional way is impacted, the enterprises planning management work turned to gaining the competitive advantage of mass customization form economies of scale of mass production.At the same time, the competition of industry is more and more intensified, enterprises improve the production efficie
4、ncy and reduce the cost for maximum profit by various management method. In this paper, it discussed the application of enterprises on the TOC. It mainly did the following content: it discussed enterprises production scheduling and order the production scheduling in general, analysised the method of
5、 MRPII and JIT production scheduling process and method, pointed out their limitations, and put forward the production scheduling method of TOC,how to seek for bottleneck resources and the method of resources. Based on the total cost of that minimize transport and processing for bottleneck resources
6、 amplification. Discussed the scheduling problem of TOC, used their theory to construct a applicable model example to improve production efficiency and cost saving.Keywords: Theory of constraints; Production scheduling; Bottleneck resources 目录摘 要IAbstractII1 绪论11.1 研究背景及意义11.2 国内外研究现状11.2.1 国外研究现状11
7、.2.2 国内研究现状31.3 研究内容及框架72 TOC及相关理论介绍82.1 TOC概述82.2 OPT的九条原则82.3 OPT的计划与控制DBR系统102.4 JIT系统分析112.4.1 JIT理论概述112.4.2 JIT排产方法分析112.5 MRP系统分析122.5.1 MRP理论概述122.5.2 MRP排产方法分析133 TOC的优势153.1 理论对比153.1.1 TOC与MRP、JIT产生背景的比较153.1.2 TOC与MRP、JIT运用准则比较173.1.3TOC与MRP、JIT管理手段的比较193.2 JIT系统存在以下不足213.3 MRP的优势和不足223.
8、4 TOC应用领域234 TOC在大连世福机械装备有限公司的应用254.1 企业背景254.2 瓶颈识别与放大254.2.1 瓶颈识别254.2.2瓶颈资源放大274.3 瓶颈资源和非瓶颈资源的排产314.4 排产模型33结论39致谢40参考文献41附录A42附录B49531 绪论1.1 研究背景及意义随着市场经济的不断发展和科学技术的进步，企业的生产方式也在逐渐改变，多数向以市场为中心的订单型生产方式转变。针对本公司目前所面临的情况来看，海量的订单而生产能力有限，最终产品在收到订单后才能确定，企业接到订单后才能依照客户需要进行原材料采购和组织生产，因此，需求的不确定性对企业的计划和控制提出了
9、很高的要求。如何在满足客户对产品质量和交货期等要求的情况下，依据企业生产能力，控制好瓶颈资源利用，制定合理的生产计划，是企业需要解决的问题。在订货型生产企业中，生产优先权的确定是制订生产计划首先要解决的问题。通常，企业中各个部门从本部门利益出发，都有不同的观点，难以获得企业整体最优的效果。TOC（约束理论）认为，企业的目标只有一个利润最大化，每个企业在实现其目标的过程中都存在瓶颈约束环节。系统的瓶颈资源决定生产系统的产出，为了改善企业的盈利能力，企业管理者必须着眼于对瓶颈的发现和管理。因此，如何解决目前所面临的问题成为关键，使瓶颈资源变为非瓶颈资源并检查验证非瓶颈资源在瓶颈资源改善后是否变为新
10、的瓶颈资源。综合运用TOC，消除瓶颈资源，来达到使企业获得更大利益的目的。在新的条件下，从新的角度，应用新的方法研究、借鉴、发展制约因素理论，探讨基于TOC的订单型企业订单排序方法，不仅具有重要的理论价值，而且具有实际应用价值。本文主要运用TOC， 寻求瓶颈资源，充分利用瓶颈资源使企业节省成本，增加效益。1.2 国内外研究现状1.2.1 国外研究现状最早在理论上对OPT（最优生产时间表）进行研究的是以色列物理学家Goldratt博士（1979），最初它被称作最优生产时间表(Optimized Production Timetable)，后来改称为最优生产技术。一般认为OPT综合了MRP（制造资
11、源计划）和JIT（精益生产）系统的优点，借助计算机等现代化管理工具，是一种比较有效的生产控制方式。事实上OPT不仅仅是生产时间表，它还是综合生产计划，是市场策略的一部分。最优生产技术OPT的主要思想是，系统的瓶颈资源制约着系统的产出能力，而非瓶颈资源的充分利用不仅不能提高有效产出，而且还因过多生产出一时并不需要的零件使库存增加，导致生产成本升高。OPT的主要处理逻辑就在于找出瓶颈工序，使瓶颈工序上的资源得到充分利用，在此基础上追求物流的平衡，以求生产周期最短、在制品最少。八十年代末，Goldratt在OPT的基础上，对整个企业的经营进行深入研究，在理论上突破了生产管理的范畴，初步提出了追求持续
12、优化的管理决策思想，于1987年以TOC(TOC)对这一理论正式加以命名。Goldratt(1986)在Apics第二十三届国际年会上提交了一篇关于OPT的论文“Optimized Production Timetable: A Revolutionary Program For Industry”；Apics 对TOC的有效性和重要性给予充分肯定，于1995年成立了专门的研究小组Cmsig，以举行国际性年会和出版刊物的形式，进行TOC思想及实践经验的交流。Goldratt在“Computerized Shop Floor Scheduling”中指出在OPT软件Buildnet模块中组织数据
13、支持OPT生成瓶颈环节的主生产计划；Fry，Cox，Blackstone等人在“An Analysis And Discussion Of The Optimized Production Technology Software And Its Use”中第一次详细描述了OPT软件，软件包括四个部分：Build、Serve、Opt、Split1。Boazr，Starr.Mk在“Synchronized Manufacturing As In OPT:From Practice To Theory”中利用线性规划方法，对一个小型生产系统进行模拟分析。计算出给定时期内系统中各个资源的任务量，与它们
14、的能力进行比较后得出短缺资源和非短缺资源，分别对应于TOC中的约束资源和非约束资源2。TOC在生产中的运用，产生了DBR生产系统。关于DBR的研究有很多，Goldratt， Fox合著的“The Race”；Gardiner等人的“Drum-Buffer-Rope And Buffer Management: Impact On Production Management Study And Practices”；Umble，Srikant的“Synchronous Manufacturing: Principles For World Class Excellence”，在以上文章中都对DB
15、R进行了阐述3。Schragenheim ERonen B在 “Buffer Management: A Diagnostic Tool For Production Control”中提出要挖掘瓶颈环节资源，在瓶颈和其他控制点有必要设置战略性缓冲，以确保计划的按期完成4。Eli.Schragenheim，H.Willian Dettmer在“An Investigation Into The Use Of OPT Production Scheduling”中第一次提出了一个新的简化了的DBR。Hans-Peter，Wiendahl利用“漏斗模型”理论来确定瓶颈工序：将生产过程中的每一道工序
16、都比喻成一个“漏斗”，将整个生产系统用一个个相连的漏斗来表示。漏斗出口的大小则表示整个单元或设备的生产能力，工序之间用管道相连，管道的粗细表示各零件的通过量。当某个漏斗的输出小于输入，且小于任何一个与其有关联的工序的输出，则该道工序就是一个瓶颈工序5。Chakravorty(2001)在“An Evaluation Of The DBR Control Mechanism In A Job Shop Environment”中研究发现，在Job-Shop型企业采用DBR方法时，与FCFS(First Come First Serve)法则相比，SPT(Shortest Processing T
17、ime)法则在在制品数量以及订单延迟数量方面均优于前者6。Amitava Ray等人在“An Integrated Theory-Of-Constraints”中通过对比标准成本会计、标准TOC和TOC解析分层线性规划模型，发现在不增加约束的情况下组合模型优于传统模型。1.2.2 国内研究现状2早在80年代末90年代初就有研究了。由最优生产技术(OPT)理论进一步的发展的TOC(TOC)的引进，在国内形成很多学者和生产运营管理者对其进行研究和运用，其热点在于对协同生产、同步生产、TOC、均衡流、瓶颈的研究。尹柳营在二十世纪九十年代初在美国接触这一理论，回国后致力于此理论的研究，先后取得了一系列
18、成果，“谈谈制约因素管理”首次在国内提起了TOC；他在“制约因素管理探索”中将TOC应用于管理过程中，分析了管理中的制约因素；在“弱者司鼓，强者听令-DBR在中国的应用前景”中指出传统生产管理长期面临的问题，利用DBR转变企业的管理思路、调节系统运作和挖掘内部潜力，提高经济效益；同时指出在生产计划与控制中运用DBR法所要解决的问题：一是要准确识别生产系统中的瓶颈环节，并根据瓶颈环节的能力制订主生产计划；二是要根据瓶颈上游的情况确定一个适合缓冲量，以保护瓶颈环节免受上游设施以外情况的影响；三是根据瓶颈环节的节奏确定整个生产系统的投料计划。在“生产研究跨世纪课题:管理与技术紧密结合”中说明了TOC
19、管理能够充分利用管理人员的智慧，靠抓住关键因素进行系统管理，并不断在新的层次上加强管理和技术的结合，事半功倍地提高企业经济效益；在“制约因素管理的理论体系及特色”一文中，论述了TOC的两大来源，并介绍了其理论体系，总结了三大特色：把中国的传统文化中的整体思维特色和西方定量分析方法有机结合、决定事物全貌的思想适用于各行各业的管理、使企业系统可以在平稳的环境中实现整体优化789。李爱华、尹柳营在“DBR技术中确定缓冲大小的模型”一文中指出DBR生产计划与控制技术是TOC应用于企业生产系统管理的具体工具。DBR技术中缓冲保护大小的确定将直接影响产品的出产提前期和企业的有效产出，从而最终将直接影响产品
20、市场的竞争力。对缓冲保护设置及其大小的确定做了详细的研究，建立了相应的数学模型。尹柳营、胡晓灵在“企业运作的动态衔接管理：理论框架的构建”中从系统观点、制约因素角度出发，提出在动态竞争的市场环境下，各个环节的衔接问题是制约企业进一步提高市场反应能力和增强核心竞争力的约束环节，资源转换功能是企业运作系统的基本功能，信息、物质资源和运作支持体系作为衔接管理的三个基本要素有着互相独立又相互联系的功能属性，通过在时序上、空间上的顺利衔接实现运作系统的转换功能。周峰在“单一瓶颈条件下MPS的编制方法”中，借助TOC的DBR法对单一瓶颈环节条件下的协同生产主生产计划(MPS)进行了探讨。阐述了研究协同生产
21、MPS问题的基本思路；建立了单一瓶颈条件下最小传输批量的基本算法及编制MPS的有关算法。在“协同生产研究”中根据在工业生产中出现的两个基本的现象：依赖事件、统计波动，结合帕累托规则，分析了协同生产的步骤。并提出了协同生产的十一条原则。在“DBR管理模式的生产计划与控制机制探讨”中进一步分析了在协同生产的DBR的元素，称为计划机制、缓冲机制、控制机制。把缓冲的进行分类为：能力缓冲、物料缓冲、时间缓冲,并为解决控制点提供了方法101112。秦志敏、王丽亚、严隽琪在“结合OPT与MRP思想的生产计划系统研究”中提出结合OPT与MRP，产生新的生产计划客户订单处理:产品生产计划、关键件生产计划、非关键
22、件生产计划、订单跟踪方法。在得到产品需求订单后，根据产品优先级顺序，生成其中关键零件的需求计划，得到关键零件的投产定单，并根据零件的需求时间，计算零件的优先级，从而确定零件的投产顺序。徐学军在“基于瓶颈能力的加工批量确定方法研究”中指出以经济批量原则为基础的传统的批量方法，未考虑生产能力的约束。为此探讨了基于瓶颈能力的批量确定的基本思想,并针对串联加工流程提出了加工批量的确定方法；在“同步生产控制及与MRP、JIT的模拟比较”中针对MRP、JIT存在的不足和局限，依据TOC的思想与原则，运用Monte-Carlo方法对同步生产控制与MRP、JIT的运行效果（产出、在制品控制量）进行了模拟比较；
23、在“以瓶颈资源为基础的生产与库存控制系统的构建”中指出当前较为成熟的生产与库存控制系统中，MRP强调生产能力的平衡与利用，而忽视了物流效率；JIT重视物流效率，而以生产能力的闲置为代价。依据TOC，构建了以瓶颈资源为基础的生产与库存控制系统，使得在有效利用生产资源的同时，提高了物流的效率13。阐树林，刘赣，曾建民在“基于OPT的生产作业计划与控制系统设计”中论述了建立生产作业计划与控制系统模型的基本方法，结合我国企业的实际情况，在分析现行系统的基础上，建立了车间作业管理的功能模型和信息模型，以最优生产技术的基本原理为基础，对现代制造系统生产作业计划与控制系统的编制方法进行了探讨和开发应用。姜思
24、杰，徐晓飞，战德臣在“大型单件小批生产的计划与控制模式”中针对大型单件小批生产的典型生产模式，提出了网络计划和MRP计划相结合的一种实用模式，并简要介绍支持该模式的HEC-PPC系统，从而为大型单件小批生产类型企业的生产计划与控制问题，提供了一种可行的解决方案和途径。叶涛锋,韩文民在“生产过程中缓冲设置的模拟方法”中分析了瓶颈资源、缓冲、生产提前期之间的关系，以及目前各种用于确定约束资源的方法。针对工序能力比较接近的情况，提出了一种利用Q-GERT和仿真技术的方法，既能真实体现生产中的实际情况，也能准确确定系统中的瓶颈资源。从而使企业在保证较短的生产提前期的同时，大大节省了人力、物力。在“基于
25、瓶颈的订单方式下供应商物流批量决策模型研究”中分析了订货商的经济订货批量模型，接着以供应商生产系统中的总费用最低为目标，就供应商生产系统中有瓶颈和无瓶颈两种情况分别建立了单一产品“按订单”生产方式下供应商的物流批量决策模型，并进行了相应的算法分析，从而使供应商能够在费用最小情况下满足订货商的订货需求。吕绪华在“挖掘制约因素贡献潜力的整体优化方法”中阐述了TOC的基本思想，描述了对偶模型及影子价格的概念，提出了以TOC为指导，以影子价格为工具，挖掘生产计划中的瓶颈资源贡献潜力，实施生产系统整体优化的一种方法和步骤。李浩、沈祖志、邓明荣在“订货型企业基于TOC的订单排产优化研究”中基于TOC，对订
26、货型企业的客户订单优势因素与瓶颈资源确定准则进行了分析，并引入“虚拟订单”的概念；通过对客户订单进行分解，建立了“虚拟订单”的数据结构和优势准则；基于该准则给出了订单投产排序优化的启发式算法。郭永辉，钱省三在“基于鼓-缓冲器-绳子理论的整合式生产作业控制系统研究”中指出现有的鼓-缓冲器-绳子理论存在3方面不足：首先，缓冲区大小凭经验估计，当生产环境发生变化时，容易造成瓶颈生产安排、订单投料安排与实际生产脱节；其次，侧重于对瓶颈生产的安排和投料安排，对生产作业控制仅以先进先出法则或最早交货期法则为调度策略，无法保证制定的作业规划与实际生产作业控制相一致；再则，鼓-缓冲器-绳子理论所强调的系统绩效
27、指标存在冲突。在此基础上，提出了一种基于鼓-缓冲器-绳子理论的整合式生产作业控制系统，将生产作业计划与生产控制加以集成。另外，为有效应对生产系统的动态变化，采用仿真技术，以及时调整系统缓冲区大小。同时为兼顾多个绩效指标，针对瓶颈前设备、瓶颈设备、瓶颈后设备提出了一个三段式调度策略。王军强，孙树栋，王东成在“基于TOC的制造单元管理与控制研究”提出：要研究瓶颈产生的因素及影响因素，为瓶颈控制等管理提供科学的决策支持；瓶颈漂移后对调度、生产等的影响评判，以及瓶颈漂移后相应的对策研究；多瓶颈的识别，考虑多瓶颈之间的关系，整体建模，统一识别；根据生产系统的实际，动态识别系统中的新的瓶颈，动态辨识系统的
28、瓶颈是系统走向实际应用的首要和关键的一步。TOC强调短期最优化，可能不会对长期战略决策有所帮助，就此提出了基于MRP、JIT和TOC三者思想融合的新的计划管理与控制模型。贾国柱,程杨在“基于TOC和系统动力学的生产系统再造方法”中扩展了TOC，提出了全面约束管理的思路，该思路从新的角度对生产约束进行认识和管理，强调以约束为管理对象，并通过对约束的管理，提高企业的运作效率，进而提出建立起约束监督、预警机制,对约束实行全方位的管理。翁元、周跃进、朱芳菲在“基于TOC的制造业高级计划排程模型的建立及应用”中研究了离散制造业普遍存在的生产计划排产问题,引入了高级计划排程(APS)概念，通过分析并应用其
29、核心思想TOC，指出其相对优势，并用线性规划算法来构建基于设备加工能力的高级排产模型。卢引娣、黄卫来、蔡建湖在“基于TOC的分销系统订单排序法则”中基于TOC，用全局的观点分析分销系统环境下的多订单排序问题，综合考虑分销系统仓库容量，上游生产企业的生产能力，特别是瓶颈能力的限制，还有订单对财务的影响3个因素，提出基于TOC分销系统订单排序法则。曹国安、游海波、蒋增强、张明伟在“基于TOC的半导体生产线动态分层规划调度方法”中针对工件动态到达、批处理、可重入、生产时间离散化、多品种混合生产的半导体生产线问题,在TOC五步原则的基础上,提出了基于TOC动态规划调度模型，并通过实例验证规划调度模型的
30、有效性。1.3 研究内容及框架本文主要研究工作是针对大连世福机械装备制造有限公司目前的生产计划作业安排的基础上，引入TOC的概念和方法，建立模型算例进行优化排序，来解决目前本公司面临的具体问题，面对海量的订单而生产能力有限，如何合理有效地安排生产计划进行分析和研究。在生产计划排序环节，采用对瓶颈资源监控的方法，围绕瓶颈资源进行排序，完成相应排序算法。最后根据基于TOC的管理观念进行生产计划与控制的分析与设计，以确保生产物流平衡与有效产出最大，成本最低使企业获得更大的效益。本文的框架图如图1.1所示。图1.1 论文框架图2 TOC及相关理论介绍2.1 TOC概述TOC起源于以色列，根植于离散型生
31、产方式。TOC是从OPT（原指最优生产时刻表：Optimized Production Timetables，后指最优生产技术：Optimized Production Technology）发展而来。最早在理论上进行研究的是以色列物理学家Goldratt博士。一般认为OPT综合了MRP和JIT系统的优点，是一种比较有效的生产控制方式。TOC的基本思想源于“局部系统的最优不是全局最优”和“优化是一个持续改善的过程”。TOC认为企业的目标只有一个，那就是赚钱。每一个管理决策和投资决策都应以有助于企业实现最终目标为基础。TOC把企业看作一个系统，强调对系统的瓶颈资源充分挖掘和利用，以瓶颈资源为依据
32、制定主生产计划(Master production scheduling，MPS)，用瓶颈资源的生产节奏来推动整个生产系统的运行，实现高产出、低在制品以及准时交货等目标。瓶颈前通过设置大小合适的缓冲以应对生产中的不确定因素。而“绳子”控制着系统物料的进入，使得非瓶颈设备均衡生产，加工批量和运输批量减少，可以减少提前期以及在制品库存，而同时又不使瓶颈停工待料。TOC通过生产改善“五步法”来持续改进系统。2.2 OPT的九条原则OPT的基本思想具体体现在九条原则上，这些原则直接用于指导实际的生产管理活动。原则1：追求物流平衡而非生产能力的平衡。OPT认为生产能力的平衡实际是做不到的，必须在市场波动
33、这个前提下追求物流平衡。所谓物流平衡就是使各个工序都与瓶颈环节同步，以求生产周期最短、在制品最少。原则2：非瓶颈资源的利用率不由其本身决定，而是由系统的瓶颈资源决定的。因为系统的产出是由所能经过瓶颈的产品量决定的，即瓶颈制约着产销率。而追求非瓶颈资源的充分利用不仅不能提高产销率，而且会使库存和运行费增加。原理3：为提高系统的产出贡献，应设置缓冲保护瓶颈环节。设置缓冲对瓶颈环节加以保护，可保证不因上游工序的问题而影响它满负荷工作。缓冲机制的选择，缓冲大小的确定，以及生产系统哪些地方设置缓冲，都对生产物流有相当的影响。从平衡物流的角度出发，应允许在非关键资源上安排适当的闲置时间。原则4：瓶颈上一个
34、小时的损失则是整个系统的一个小时的损失。生产时间包括调整准备时间和加工时间，但是，在瓶颈资源与非瓶颈资源上的调整准备时间的意义是不同的。如果在瓶颈资源上节省一个小时的调整准备时间，则将能增加一个小时的加工时间，相应地，整个系统增加了一个小时的产出。原则5：非瓶颈资源节省的一个小时无益于增加系统产销率。因为非瓶颈资源上除了生产时间（加工时间和调整准备时间）之外，还有闲置时间。节约一个小时的生产时间，将增加一个小时的闲置时间，而并不能增加系统产销率。当然，如果节约了一个小时的生产时间，可以减少加工批量，加大批次，以降低在制品库存和生产提前期。但这些结果能在多大程度上有益于系统追求的根本目标，依然牢
35、牢受制于瓶颈资源。原则6：瓶颈控制了库存和产销率。产销率指的是单位时间内生产出来并销售出去的产品所创造的利润额。产销率受到企业的生产能力和市场的需求这两方面的制约，即它们是由内部瓶颈和外部瓶颈所控制的。若瓶颈存在于企业内部，则表明企业的生产能力不足，相应的产销率也受到限制；若企业所有的资源都能维持高于市场需求的能力，则市场需求就成了瓶颈，这时，即使企业能多生产，但由于市场承受能力不足，产销率也不能增加由于瓶颈控制了产销率，所以企业的非瓶颈应与瓶颈同步，它们的库存水平只要能维持瓶颈上的物流连续稳定即可，过多的库存只是浪费。因此瓶颈就相应地控制了库存。原则7：转运批量可以不等于（在许多时候应该不等
36、于）加工批量。车间现场的计划与控制的一个重要方面就是批量的确定，它影响到企业的库存和产销率。OPT把在制品库存分为两种不同的批量形式，即转运批量(指工序间运送一批零件的数量)和加工批量(指经过一次调整准备所加工的同种零件的数量)。确定加工批量应考虑资源的合理应用(减少设备的调整次数)和合理的在制品库存(减少资金积压和在制品库存费用)；确定转运批量要考虑提高生产过程的连续性、平衡性，减少工序间的等待时间和减少转运工作量与转运费用。为使瓶颈上的产销率达到最大,瓶颈上的加工批量必须大，非瓶颈上的加工批量要小以减少库存费用和加工费用，在制品库存不应因此增加，所以转运批量应该小。原则8：批量大小应是可变
37、的，而不是固定的。在OPT中，转运批量是从在制品的角度来考虑的，而加工批量则是从资源类型的角度来考虑的。同一种工件在瓶颈资源和非瓶颈资源上加工时可以采用不同的加工批量，在不同的工序间传送时可以采用不同的转运批量，其大小根据实际需要动态决定。原则9：编排作业计划时应考虑系统资源约束，提前期是作业计划的结果，而不是预先设定值。2.3 OPT的计划与控制DBR系统OPT的计划与控制是通过DBR系统实现的。即D元素“鼓(Drum)”、B元素“缓冲器 (Buffer)”和R元素“绳子(Rope)”系统。（1）D元素“鼓(Drum)”“鼓”是一个企业运行OPT的开端，即识别一个企业的瓶颈所在。瓶颈控制着系
38、统生产的节奏“鼓点”，系统以瓶颈资源的生产节奏为依据，制定作业计划。从计划和控制的角度来看，“鼓”反映了系统对约束资源的利用。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。（2）B元素“缓冲器(Buffer)”“缓冲器”又称“缓冲”。对瓶颈资源设置缓冲保护，目的是保护瓶颈资源的作业时不因其上游环节的生产故障波动而受影响，从而确保整个生产系统获得得到最大的产出。缓冲大小以瓶颈上的加工时长作为计量单位。在设置缓冲时一般要考虑以下几个问题：要保证瓶颈资源上的工件在加工过程中不致因为在制品少而出现待工；应充分考虑加工过程中可能出现的波动，如瓶颈上的实际产出率比原来估计的要快，或
39、者瓶颈前的加工工序的产出率比原来估计的要慢，或者出现次品、设备故障等；（3）R元素“绳子(Rope)”“绳子”是一种控制机制，作用是使生产系统所有环节都按照瓶颈资源的节拍工作。同时， “绳子”还控制着企业物料的进入，防止非瓶颈资源生产多余的在制品，保证投入生产系统的物料恰好满足瓶颈资源的需要。通过“绳子”系统的控制，使得非瓶颈设备均衡生产，减少加工批量和运输批量，达到减少提前期以及在制品库存的目的，而同时又不会使瓶颈停工待料。所以，“绳子”是瓶颈资源控制系统生产的媒介，缺少它，生产就会造成混乱，造成在制品库存过大或者使瓶颈出现停工待料现象。2.4 JIT系统分析2.4.1 JIT理论概述准时生
40、产（Just In Time，JIT）理论起源于日本，根植于重复性生产方式。JIT系统产生于1973年，它是由丰田英二和大野耐一在日本丰田汽车公司首先采用的系统，又称为看板生产或精益生产。它是一种由市场需求牵引的“拉式(Pull)”生产系统。利用看板传送命令信息，控制生产。JIT的基本思想可概括为“只在需要的时候，按需要的量生产所需的产品”。JIT强调需求牵引、相互合作以及消除浪费和减少成本，注重现场改善。JIT的目标是消除浪费，使管理流程化；对于生产中出现的问题能够快速反应，及时解决；各生产工序要均衡、同步；追求零库存与柔性生产；在整个生产过程中推行全面质量管理，实现零缺陷。JIT一般不设在
41、制品库存，只在需求到达时才供应物料，各工序只生产后道工序所需的物料，避免了不必要的生产，减少在制品库存。JIT通过不断消除浪费，使库存达到最小或无库存来持续改善系统。2.4.2 JIT排产方法分析JIT采取“拉式”的倒排法来编制生产计划，可以最大程度地保证企业能够准时供货，具体的作法是：将生产计划下达到最后一个工序，根据订单的要求确定出最后这道工序的最晚计划结束时间，根据最后工序的加工时间和准备时间，向前倒推，得出本工序的计划开工时间，也就是前一道工序的计划结束时间；如此计算，直到该任务的第一道工序安排完毕，得到车间任务的计划最晚开工时间。由于JIT完全按订单生产，不必依赖于需求预测。这样，J
42、IT的主生产计划就不会有在执行过程中需要不断修改的问题，系统对需求变化的适应能力也比较强。在JIT生产方式中，计划部门只对除最后一道工序以外的其他工序出示每月大致要生产品种和数量计划，作为其安排作业的一个参考基准。而日生产指令只下达到最后一道工序或总装配线，其余各道工序的作业现场没有任何生产计划表，其需要生产的品种与数量是由后一道工序在需要的时候依次向前一道工序传递的看板中指定。由于实际生产中生产进度与计划存在偏差，月生产量的不均衡以及日生产计划的修改都必须通过看板来进行微调。同时，通过不断减少看板的数量来减少在制品库存，发现生产中存在的问题，使其暴露，从而立即采取改善对策。JIT生产方式降低
43、了在制品库存，由于各工序只生产后道工序所需的物料，避免了不必要的生产，减少了库存。各工序间密切协作，加快了现场问题的反馈，以利于生产的及时改善。JIT生产计划流程如图2.1所示。图2.1 JIT生产计划流程2.5 MRP系统分析2.5.1 MRP理论概述制造资源计划（MRP）起源于美国，根植于批量生产方式。是二十世纪八十年代在物料需求计划(MRP)的基础上发展起来的，它是一种广泛的资源协调系统，不仅仅涉及到物料，而且涉及生产能力和企业内部的一切制造资源。作为一种先进的生产管理思想，被广泛应用于大批量生产以及多品种，中小批量的生产。MRP的基本思想是把企业作为一个有机整体，从整体最优的角度出发，
44、通过运用科学方法对企业各种制造资源和产、供、销、财各个环节进行有效地计划、组织和控制，使他们得以协调发展，并充分地发挥作用。MRP强调制定周密的计划、资源的合理利用以及物料需求规划和计算机系统的整合。MRP系统的生产经营活动全部围绕计划展开，通过预先设定提前期，以无限能力排产法编制生产计划，用尽可能周密的计划集中安排各环节生产加工，以应对生产的不确定性。同时设置各级库存，对库存施行明细化，准确化管理。在生产过程中通过“加工-发现问题-解决问题-再加工”的循环过程持续改进系统。2.5.2 MRP排产方法分析MRP一般分为生产控制(计划、制造)、物流管理(分销、采购、库存管理)，财务管理 (帐务、
45、成本、资金)三大子系统。生产控制子系统将按照预测的销售前景，并考虑销售单的实际情况来编制生产大纲；再按主生产计划的排程，编制物料需求计划，据此采购原材料和零件，并安排部件生产，以期在制品、原材料及成品控制在最优水平上。此外，根据物料需求计划的结果来核算能力，调整主生产计划，尽量维持生产平衡。生产线(车间管理或重复生产)的信息反馈也可以与财务系统、物流管理系统集成。物流管理系统将向供销部门和库房管理部门提供灵活的日常业务处理功能，并能自动将信息转达到财务部门和其他有关部门。财务管理系统除对各往来帐目和日常发生的货币支付帐目进行处理外，根据销售部门的销售单或发票、采购单、库存资金还能够向管理人员提
46、供目前库存资金占用情况和企业运营情况。（1）生产规划生产规划主要是确定企业的长期战略目标和策略、协调市场需求与企业制造能力间的差距，充分考虑市场预测、资源需求、生产能力和库存水平等信息，规定企业各类产品在计划期内的各年月份的产量及汇总量。 （2）主生产计划MRP的主生产计划（MPS）是一个综合性计划，主要确定最终产品的出产时间和出产数量。产品的需求量可以通过用户订单和需求预测得到。主生产计划在确定时，需要多种输入，如财务计划、消费需求、设备能力、劳动生产率、库存动态、供应商状态以及其它条件。主生产计划的对象是最终产品，主要指按独立需求处理的产成品。它可以是一件完整的产品，也可以是一个完整的部件
47、，甚至是零件。主生产计划MPS主要说明企业计划在各时间周期内制造的独立需求型产品的数量及最终项目。它是对生产计划大纲的细化，用于协调生产需求与可用资源问的差距，起着从宏观计划向微观计划过渡的作用。（3）物料清单与物料需求计划物料需求计划MRP是对主生产计划MPS的展开与细化。它是MRP系统的核心和系统成败的关键；物料清单BOM则是MRP将生产计划展开的基础。MRP计划的关键是将传统的按产品组织生产的方式变为按零件组织生产的方式，其对象是相关需求类型的物料，即零部件。MRP的主要作用是依据MPS计划编排好产品的相关需求类型物料的加工和采购计划，协调好需求与供给的关系，使之按需准时生产与配套，满足装配或交货要求，又不造成库存积压，实现优化组织生产。（4）能力需求计划MRP是在资源无限条件下编制的，计划可行性还依赖于足够的生产能力和物料。能力需求计划是对MRP计划所需能力进行核算的计划方法，它根据订单、工艺路线和工作中心文件计算每道工序在各工作中心的负荷及各工序的开工与交货时间，比较工作中心的负荷与能力；在能力负荷不平衡时，分析原因，调整能力与负荷，甚至修改MPS与MRP计划，以保证MRP计划的可执行性。（5）车间作业控制图2.2 MRP排产逻辑流程图车间作业控制是MRP系统的计划执行层，也是生产短期计划管理的核心部分。车间作业控制的主要工作内容是根据车间的资源情况将MRP的零部件生产