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Theory of Constraints (TOC)
陆志强副教授
上海交通大学 工业工程与管理系
约束理论
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OPT与TOC概述
OPT的生产计划与控制方法
TOC与MRP以及JIT的比较分析
TOC与其它职能领域的关系研究
实例分析
内容
-3-
TOC 是 Theory of Constraints 的简称，中文译为“约束理论”
。美国生产及库存管理协会(APICS)又称它为约束管理
(Constraint Management)。
简单来讲，TOC就是关于进行改进和如何最好地实施这些改
进的一套管理理念和管理原则，可以帮助企业识别出在实现
目标的过程中存在着哪些制约因素 ─ TOC 称之为“约束”，
并进一步指出如何实施必要的改进来一一消除这些约束，从
而更有效地实现企业目标。
TOC 概述
TOC 是用来增加产销率，实现企业文化从“成本核算型”转
化为“产销增加型”的一套有机结合的工具和技术，是继
MRP, JIT之后的又一项组织生产的新方法。
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约束：企业实现目标的过程中的制约因素
TOC：识别约束，改进并消除约束
识别和消除“约束”管理理念和管理原
则
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TOC认为，任何系统至少存在着一个约束，否则它就可能
有无限的产出。因此要提高一个系统的产出，必须要打破
系统的约束。任何系统可以想像成由一连串的环所构成，
环与环相扣，这个系统的强度就取决于其最弱的一环，而
不是其最强的一环。
相同的道理，我们也可以将我们的企业或机构视为一条链
条，每一个部门是这个链条其中的一环。如果我们想达成
预期的目标，我们必须从最弱的一环，也就是从瓶颈(或约
束)的一环下手，才可得到显著的改善。
如果这个约束决定一个企业或组织达成目标的速率，我们
必须从克服该约束着手，才可以更快速的步伐在短时间内
显著地提高系统的产出。
“约束”管理理念的理解
-6-
TOC认为，企业的约束是多方面的，有市场、物料、能力、
工作流程、资金、管理体制、员工行为等，其中，市场、
物料和能力是主要的约束。
企业生产必然受到其生产过程中存在的最薄弱的环节——
约束的制约。因此，若某约束决定了企业实现目标的速率，
则必须从克服该约束着手，才能在短时间内以更流畅的生
产节奏显著地提高企业的产销率。
TOC 的“约束”
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TOC的组成结构图
约束理论
日常管理工具“约束”解决流程 应用实证方案
改进什么？
改成什么样子？
怎样使改进得
以实现
有效沟通
双赢方案
团队协作
权力分配
。。。。。。
生产
分销
营销
销售
项目管理
。。。。。。
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约束理论根植于OPT
原指最优生产时刻表：Optimized Production Timetables
后指最优生产技术：Optimized Production Technology
OPT是Goldratt博士和其他三个以色列籍合作者创立的，他们
在1979年下半年把它带到美国，成立了Creative Output公司。接
下去的七年中，OPT有关软件得到发展，同时OPT管理理念和
规则（如“鼓－缓冲器－绳子”的计划、控制系统）成熟起来。
1986年Goldratt博士和他人共同创立Goldratt研究机构，演进和
发展出现今TOC。
第一本有关TOC的著作于1984年出版，书名为“目标” (The
Goal)。
TOC 的形成历史和发展现状
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车间层最优生产排程（Scheduling）
最优生产时刻表
Flow-shop的scheduling 问题
1
1
2
2
3
3
4
4
M1
M2
M3 1
2
3
4
每个生产订单通过系统中每台设备的顺序是唯一的。
系统中涉及3台或3台以上的最优化排层是困难问题。
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最优生产时刻表
Job-shop的scheduling 问题
CB D
D
A
A
M1
M2
M3 CB
A B
生产订单 A : M1 M2 M3
生产订单 B : M3 M1 M2
生产订单 C : M1 M3
生产订单 D : M2 M1
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Eliyahu M. Goldratt, 以色列物理学家、企管顾问
以小说形式著《目标》，以逻辑的推演和系统的方法解决复杂的
管理问题。英国的经济学人：最成功的一本企管小说。
出版商：物理学家写企管书没人会读？科学的方法应用到
制造业？
企业主： 这是我一直寻找的书
创立了Goldratt研究机构，办事处遍布世界许多国家。专门从
事企业咨询、教育培训、著书等工作
独树一帜：为了改进生产流程，必须找出流程中的瓶颈环节，
然后突破这些环节，其结果是增加该环节的产出率，或者是利用
其他系统来绕过这个麻烦的环节。
Goldratt 其人及Goldratt研究机构
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OPT
制造业瓶颈的
解决方案
面向产销率的
理论与方法
TOC
管理理念与思
维工具
产销率为主的
指标体系
TOC的思维流
程（TP）
TOC的简要形成过程
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基于产销率
的经营战略
生产
采购
销售
设计
市场
财务
……
营销
战略
决策
人事
管理
质量
管理 物流
库存
单靠一个部门
是难以增加产
销率的，需要
其他部门合作
基于产销率的经营战略
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瓶颈 — 是指实际生产能力小于生产负荷（或对其的需求
量）的一切资源，它是系统内部制约产销率的约束因素，
是制造过程中流量最小的地方,瓶颈可能是一台机床，劳
动力和专用设备。（能力：生产中可用的时间）
非瓶颈 — 是指实际生产能力大于生产负荷的一切资源。
因此，非瓶颈资源不应该连续不断地工作，因为它的生产
能力超过需求量。非瓶颈包含空闲时间
次瓶颈资源 — 是指利用率已接近实际生产能力，并且如
果作业计划制定得不太好就可能成为瓶颈的资源
OPT的主要概念－瓶颈和非瓶颈
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瓶颈和非瓶颈(例子)
某产品P的生产流程
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29
瓶颈和非瓶颈(例子)
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瓶颈和非瓶颈理解
生产能力小于外部对其的需求量（不一定指市场需求，也可以
是为了保证生产，其他资源对其的需求量）的资源。生产能力小
于市场的需求的资源，按OPT的定义不一定为瓶颈。
OPT的管理思想是首先抓"重中之重"，使最严重的制约因素凸
现出来，从而从技术上消除了"避重就轻"、"一刀切"等管理弊病
发生的可能。短期的效果是"抓大放小"，长期的效果是大问题、
小问题都没忽略，而且企业整体生产水平和管理水平日益提高。
瓶颈资源是动态转移的，这就给管理者的惰性敲了警钟。
瓶颈可能是一台机器，也可能是缺乏高技能的工人，或者是缺乏专
业化工具，或外部的市场需求，或者工作安排不妥，也可能是次瓶颈
资源成为瓶颈资源。
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1. 企业的生产过程可以看作是从原材料到成品的活动链，虽然用
MRP可以安排活动链的程序。但MRP计划系统事实上并没有真
正地考虑系统各种资源的能力约束，或者是只是粗略地来考虑。
因此，它的计划需要在实际生产中加以调整，同时计划好的活
动程序常会被大量存在的随机事件的干扰所打乱，如机器故障，
次品等，生产活动往往不能真正按照计划进行。
2. MRP计划系统没有提供一种识别能力约束，找出系统应该改进
的地方。
3. 要识别干扰，找出问题在何处，手段之一是从“物流”着手。
因此按物流可把企业分为三类：
4. V型企业，A型企业，T型企业
按物流对企业的分类
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流程工业
如：钢铁行业、化学工业、
药品工业、纺织工业
V型企业
由一种原材料加工为多种最终产品
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特征
• 与原材料种类相比，最终产品的种类多
• 产品的加工顺序和工艺基本相同
• 设备一般是资金密集型的而且高度专业化
• 加工路线数量有限
• 通常每个零件每次只占用一种资源
• 倾向于少量的时间里进行大量生产
• 设备总的利用水平唯一受限于库存大小
存在的问题
• 成品库存过于庞大
• 顾客服务或交货状况很差
• 生产管理人员抱怨顾客需求经常
变化
• 销售经理抱怨制造部门反应太慢
• 部门之间经常发生冲突
V型企业的特点
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库存水平
• 大量的库存存在于瓶颈的前面。这些库存通常是由于错误的安排和过量生产所造成
• 在瓶颈的前面有少量的排队，因为前面工序有过量的生产能力
• 管理部门往往把不需要的库存归咎于需求的变化
• 企业不能迅速响应市场需求
• 不需要的成品库会不断积累
• 如果系统中没有瓶颈，存在大量的不需要的成品库存
V型企业的特点
-22-
因为企业使资本密集型的，而且生产准备时间很长，所以
批量很大。
为了获得高水平的利用率，原材料过早地向生产部分发放。
管理人员用劳动利用率和设备利用率作为绩效衡量指标。
不同的加工任务合在一块儿，或成组生产以获得较大的生
产批量。(试图通过加大批量来获得一定的规模生产效应，
但另一方面的问题有产生了 － 上游环节不是按照下游的需
求进行生产，产生库存。)
计划的不合理性（特别是中期计划）。
瓶颈要匆匆忙忙完成大量工作。
V型企业的特点
原因
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解决办法
减小生产批量
• 缩短生产提前期。要做到这一点，需要提高预测精度和对需求变化的响应能力
• 加强产品混合投产计划的合理性
• 解决好各环节物料供给在不同种类产品之间的匹配。
• 从以下两个方面提高顾客服务水平
— 可靠的交货承诺
— 缩短生产提前期
• 采取以下措施降低生产成本
— 销售更多的产品
— 精减库存
— 不断提高产品质量
V型企业的特点
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如：飞机制造业
造船业
汽车工业
重工业
由多种原材料加工成一种产品
A型企业
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特征
• 装配特点非常突出
• 大量采用通用机器，而不用专用设备
• 装配时间长
• 资源共享突出
• 零件库存大量存在，但有些零件严重短缺
• 加工时间通常短于生产周期
• 瓶颈出现的位置不固定
• 抱怨需求发生变化，导致工厂混乱和供应不良
• 运作费用令人头痛
A型企业的特点
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传统的改善办法
• 严格控制加班时间
• 加工自动化
• 加强劳动需要量的管理
• 生产系统集成化
实际原因
• 瓶颈出现的位置发生变化
• 利用率低
• 经常加班
• 装配所需的各种零件不能同时具备，装配作业经常缺乏装配产品所需的零件
• 经常仓促地加工短缺的零件
A型企业的特点
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解决办法
• 物料供应瓶颈（不同物料，量和时间的匹配），包括外包；
• 模块化和结构化产品，推迟策略，以消除市场需求变化所造成的生产瓶颈。
• 与分销商的合作，加强信息的透明和共享，实行订单生产。
• 以装配环节的节拍，拉动物料的供应（内部、外部），同步化生产。
• 均衡化生产，均衡各种物料的需求速度，减少上游企业和供应商的压力（瓶颈）。
• 用鼓—缓冲器—绳子作为控制手段
A型企业的特点
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消费品生产行业
如：家用电器业、 阀门生产、汽车备件
由多种原材料制造为多种产品
T型企业
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特征
• 存在两个明显的阶段
• 制造
• 装配
• 交货状况差：有很早和很晚两种情况（40％过早，20％按时，40％过晚）
• 制造过程的加班与赶工现象随时发生而且频繁
• 通用零件占支配地位
• 哪些零件用来完成哪个订单安排得很晚
• 批量制造
• 在制造与装配之间存在大量的库存
• 一般根据预测和订单进行中小批量的生产，面向库存生产。管理比较复杂、再制品
库存大，效率低，物流在企业中不通畅。
T型企业的特点
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问题产生的原因
• 企图通过增加成品和半成品库存的数量和种类来改善交货状况
• 提高效率和节省运费的驱使，
• 库存大
• 破坏了根据交货要求和订单进行装配的目标
• 破坏了根据需求预测进行采购和制造的目标
• 对部装和总装零部件进行错误地分配
核心问题
• 交货状况差，管理部门好象对其束手无策
T型企业的特点
-31-
解决办法
• 预测的准确性，中长期计划的重要性，均衡企业在中长期的能力需求。
• 车间层作业计划和安排的重要性，消除由于排程不当、批量不当、订单下发的时间
不当引起的资源瓶颈；
• 成组技术与成组单元的应用，简化物料流，简化生产安排，缩短不同产品生产之间
的更换费用和时间等待。
• 在制造过程中运用鼓—缓冲器—绳子来控制物流
T型企业的特点
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V型企业 资本密集 机械化程度高
专用性强 缺乏柔性 专业化程度高
A型企业 资本密集程度低 通用性强
机器有柔性 加工过程多样
T型企业 有制造和装配两个阶段
制造阶段：加工路线短、机器多为通用型
装配阶段：装配是主要活动、装配提前期短
管理问题：
V型企业 成本是关注的焦点
A型企业 需要加强控制与协调
T型企业 交货状况差，管理部门对此无能为力
三类企业的特征及其问题总结
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“V”型企业 “A”型企业 “T”型企业
原材料种类 单一或较少 多 较多
产成品种类 多 单一或较少 较多
产品加工过程 基本相同 不相同 不相同
零部件 一般不是装配型企业 一些零部件对特殊的成品是唯一的 许多成品的零部件是相同的
设备 高度专业化 通用型 介于专业化与通用型之间
工艺流程 比较清楚、简单 存在物料清单、较复杂、在制品库存较高
生产提前期 较短 较长
企业的瓶颈识
别
相对容易 相对困难
生产控制、协
调
相对容易 相对困难
典型行业 炼油厂、钢铁厂 造船厂、汽车厂 制锁厂、汽车备件
三类企业的不同特点比较
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瓶颈 非瓶颈 瓶颈非瓶颈
（a） （b）
瓶颈 非瓶颈 瓶颈非瓶颈
装 配 中 心 市 场
（c） （d）
瓶颈资源和非瓶颈资源的关系
-35-
OPT生产计划与控制
TOC认为，一个企业的计划与控制的目标就是为了寻求
顾客需求与企业能力的最佳配合。
MRPII计划模式是建立在固定的批量、固定提前期和能
力平衡的基础上。
由于面对的市场需求不断在变化，也就是说对能力的需
求也是不断变化，因此要作到能力平衡是很困难的。
OPT计划模式追求物流平衡，实现物流的同步化，以求
生产周期最短、在制品最少。强调要遵循的九条原则。
-36-
1. 要追求物流平衡，而不是生产能力平衡
－ 追求生产能力的平衡是为了是企业的生产能力得到充分利用。
因此在设计一个新厂时，自然会追求生产过程各环节的生产能力
的平衡。
－ 对于一个已投产的企业，特别是多品种生产的企业，如果一定
要追求生产能力的平衡，那么即使企业的生产能力充分利用了，
但是产品并非都能恰好符合当时市场的需求，必然有一部分要积
压。
OPT的九条原则
-37-
－ OPT则主张在企业内部追求物流的平衡。它认为生产能力的平
衡实际是做不到的，因为波动是绝对的，市场每时每刻都在变
化；所以必须接受市场波动这个现实，并在这种前提下追求物
流平衡。所谓物流平衡就是使各个工序都与瓶颈机床同步，同
时以求生产周期最短、在制品最少。
2. 非瓶颈资源的利用水平不由自身决定，而是由系统中的约束(瓶
颈资源）来决定
OPT的九条原则
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3. 资源的利用（utilization)与活力(activation)不是一码事
－利用是应该利用的程度，活力是能够利用的程度。因为做所需要
的工作（应该做的，即“利用”）；无论需要与否，最大程度可
做的工作（能够做的，即“活力”）。
－ 追求非瓶颈资源利用率100％，只会增加在制品库存，而整个系
统的利用率并非100％。
－ "利用"注重的是有效性，而"活力"注重的则是能行性，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。
OPT的九条原则
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4. 瓶颈损失1小时相当于整个系统损失1小时
瓶颈必需保持被充分“利用”，尽量增大其产出。为此，对瓶颈还
应采取特别的保护措施，不使其因管理不善而中断或等工。增大瓶
颈物流的方法一般有如下几种：
①减少调整准备时间和频率，瓶颈上的批量应尽可能大；
②实行午餐和工修连续工作制，减少状态调整所需的时间损失；
③在瓶颈工序前设置质量检查站，保证投入瓶颈工序的工件100％是
合格品；
④设置缓冲环节，使瓶颈资源不受非瓶颈资源生产率波动的影响。
OPT的九条原则
-40-
5. 非瓶颈上节约1小时无实际意义
－ 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。
－ 但是，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。
OPT的九条原则
-41-
6. 瓶颈制约（控制）了系统的产销率和库存
－ 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，所以，很明显它受到企业的生产能力和市场的需求量这两方
面的制约，即它们受由内部瓶颈和外部瓶颈所控制的。
－ 如果市场需求就成了瓶颈，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，这样，瓶颈也就相应地控制了库存。
OPT的九条原则
-42-
7. 转运批量可以不等于 而且在大多数情况下不应该等于加工批量
－ 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把批量分为两种不同形式，即：①运输批量，是指工序间
运送一批零件的数量；②加工批量，指经过一次调整准备所加工
的同种零件的数量，可以是一个或几个转运批量之和。在自动装
配线上，转运批量为1，而加工批量很大。
OPT的九条原则
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－ OPT采用了一种独特的动态批量系统，确定加工批量的大小应
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）。
－ 确定运输批量的大小则是考虑提高生产过程的连续性、平行性，
减少工序间的等待时间和减少运输工作量与运输费用。与加工批量
考虑的出发点不同，所以运输批量不一定要与加工批量相等。
－ 根据OPT的观点，为了使瓶颈上的产销率达到最大，瓶颈上的加
工批量必须大。但另一方面，在制品库存不应因此增加，所以转运
批量应该小，即意味着非瓶颈上的加工批量要小。这样就可以减少
库存费用和加工费用。
OPT的九条原则
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8. 批量不是固定的，应该随时间而变化
－ 原则8是原则7的直接应用。
－ 在OPT中，运输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运输批量，其
大小根据实际需要动态决定。
OPT的九条原则
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9. 计划只能根据系统的约束来编制，提前期是作业计划的结果，而
不是预置值。
－ MRPII制定作业计划的方法一般包括以下几个步骤：①确定批量；
②计算生产提前期（一般预先设定）；③安排优先权，据此安排作
业计划；④根据能力限制调整作业计划。MRPII是按预先制定的提
前期，用无限能力计划法编制作业计划。但当生产提前期与实际情
况出入较大时，所得的作业计划就脱离实际难以付诸实施。
－ OPT与MRP正好相反。在OPT中，不采用固定的提前期，而是考
虑计划期内的系统资源约束，用有限能力计划法，先安排瓶颈工序
上加工的关键件的生产进度计划，以瓶颈工序为基准，把瓶颈工序
之前、之间、之后的工序分别按拉动、工艺顺序、推动的方式排定，
并进行一定优化。接下来编制非关键件的作业计划。所以，OPT中
的提前期是批量、优先权和其它许多因素的函数，是编制作业计划
产生的结果。
OPT的九条原则
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OPT强调的是车间的现场，着眼点是车间现场的一些决策量上。
并据此来实现对生产的计划与控制。使用一些重要的判定准则（评
价指标的加权函数）来决定每个作业的批量、优先权数和先后顺序。
这些指标涉及产品组合、交货期、库存水平和瓶颈资源的利用等。
制定计划后的落实、工作绩效的考评。（传统的成本会计的考核
体系，其考核一般是通过设备和操作工人的利用率及生产成本，而
不是通过整个系统的有效性来进行的，它着重于局部的优化，这必
然助长了人们盲目生产的作法，其结果是无论对瓶颈资源还是对非
瓶颈资源都力求充分地使用，最终必然导致高库存和浪费。）
力求从全局的观点来进行考核（其考核体系对瓶颈与非瓶颈是
分别对待的，认为对非瓶颈的考核不应以生产量为依据，而应以它
生产的有效的产品量来考核。按OPT观点，成本会计注重的是"活
力"而非"利用"，而正确的做法应该是注重"利用"而非"活力"。 ）
需要大量的数据支持；同时需要领导的支持、观念的转变
实施OPT的要求及条件
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OPT适用条件为：①瓶颈要相对稳定；②瓶颈要保证达到100％
的负荷能力；③需求是相对稳定的；④员工愿意而且能够服从计划
的调度安排。⑤ OPT对于瓶颈资源和近似于瓶颈的资源的数据要
求精确。
需对员工进行培训，使他们能在不同的生产岗位上及时发现问
题，跟踪问题，最终用OPT方法来解决问题。
实施OPT的要求及条件
-48-
平衡各工序的生产能力，试图使生产能力与市场需求相匹配
平衡各工序的生产能力是一个糟糕的主意，因为这种平衡只
有物料在各工作站的加工时间为常数或波动很小的情况下才
有可能出现。
当上游工作站的加工时间延长时，下游工作站就会出现空闲
时间。反之，上游工作站之间就会产生库存。消除波动的办
法要么是增加在制品，或者是增加下游的工序能力（通过多
生产）来补偿上游工序加工时间的拖延。 前者不是一个好
的选择，后者即为平衡物流。
应该平衡的是物流而不是生产能力
错误
观念
正确
观念
TOC同步
制造观
念
生产能力不平衡问题
非独立事件（dependent events）指的是某过程中有依赖
关系的工序。如果一个加工过程是从工序A向工序B，再
向工序C，最后向工序D流动，则A为独立事件，B、C和
D为非独立事件
统计波动指的是围绕均值的正常变动，当统计波动发生
在相互依赖的没有库存的工序之间时，就会丧失获得平
均产出的机会。当某道工序的出现的某些零部件的加工
时间比平均加工时间长时，其下道工序就不能弥补上道
工序丧失的时间。
生产能力不平衡问题
假设要加工5件产品，加工顺序是从工序A到工序B，工序A，B之
间无库存，工序A的平均加工时间为10小时，标准差为2小时，加
工时间有%的概率落在6小时与14小时之间（10±2）；工序B
的加工时间为常数，即10小时（工序A、B的加工时间分布见图所
示）
工序A 工序B
6 8 10 12 14 6 8 10 12 14
生产能力不平衡问题
产品号 开始时间 加工时间 完工时间
1
2
3
4
5
0
14
26
36
44
14
12
10
8
6
14
26
36
44
50
产品号 开始时间 加工时间 完工时间
1
2
3
4
5
14
26
36
46
56
10
10
10
10
10
24
36
46
56
66
平均加工时间=10小时 平均加工时间=10小时
加工顺序从工序A到工序B。工序 A的平均加工时间为10小时，标
准差为2小时，工序B的加工时间为常数，即10小时。
从工序A到工序B的加工与完工时间
生产能力不平衡问题
工序A工序B
6 8 10 12 14 6 8 10 12 14
生产能力不平衡问题
产品号 开始时间 加工时间 完工时间
1
2
3
4
5
0
10
20
30
40
10
10
10
10
10
10
20
30
40
50
产品号 开始时间 加工时间 完工时间
1
2
3
4
5
10
20
30
40
52
6
8
10
12
14
16
28
40
52
66
平均加工时间=10小时 平均加工时间=10小时
加工顺序、工序A的操作时间颠倒
从工序B到工序A的加工与完工时间
生产能力不平衡问题
-54-
说明 所有的制造过程均可简化为4种制造基本类型 初始形成
A)瓶颈供
给非瓶颈
B)非瓶颈
供给瓶颈
C)瓶颈与非
瓶颈的产品
装配成成品
D)瓶颈与非
瓶颈独立向
市场提供产
品
X→Y →市场
Y → X→市场
X
Y
最终装配→市场
X →市场
Y →市场
X是瓶颈，Y是非瓶颈
X→A→B→C→D→市场
Y
A→B→C→D → X →市场
Y
A→
B→
C→
D
Y
X
最终装配→市场
X →市场
A→B→C→D →市场
Y
制造的基本类型
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例：
资源X和资源Y都是生产多种产品的工作中心，每个工作
中心每个月都有200个小时可以利用，为简化起见，假设
我们只生产一种产品，并且根据条件不同分为4种情况。
X加工每单位产品要用1小时，市场每月对该产品的需求
为200单位，Y加工每单位产品要用45分钟，(如果Y是独
立需求的话，市场每月对该产品的需求也为200单位)。
如何对瓶颈资源与非瓶
颈资源加以管理？
控制方法
-56-
A)
X Y 市场
200单位产品
（200小时）
200单位产品
（150小时）
X利用率为200/200=100%
Y利用率为150/200=75%
B)
Y X 市场
在制品
Y只能利用75%的可用时间，
否则就会出现在制品
控制方法
-57-
C)
X Y
市场
D)
YX
市场
Y只能利用75%的可用时间
否则就会积累零部件
装配
市场
成
品
Y只能利用75%的可用时间
否则就产生完工产品库存
结论：用资源利用率作为衡量绩效的指标会诱导非瓶颈资源
生产多余的库存
控制方法
-58-
（1）生产准备时间
（2）加工时间
（3）排队时间：等待机器的时间
（4）等待时间：等待别的零件配套的时间
（5）空闲时间
计划人员通常被要求去减少生产准备时间，而把生产批量增
加。实际上批量增加，往往会增加排队时间、等待时间和在
制品库存。
生产周期的时间构成
-59-
两种方法：
（1）列工序负荷比较表
（2）运用有关工厂的专门知识，考察系统的运行，并与管理人
员和工人交谈。例如，通过VAT分类法，将工厂分为V,A,T型，
通过调查分析寻找瓶颈。
工序负荷比较法：例如产品沿着M1流到M5，工序负荷比较的初步计算
M1生产能力的130%
M2生产能力的120%
M3生产能力的105%
M4生产能力的95%
M5生产能力的85%
M1,M2,M3任务过重，计划
超过实际生产能力。可能在
某个方面出现了错误，如物
料单有误，工艺路线记录有
误等。
寻找瓶颈
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M1生产能力的110%
M2生产能力的115%
M3生产能力的105%
M4生产能力的90%
M5生产能力的85%
改正错误，修正后的工序负荷表：
M1,M2,M3能力还是不够， M2最严重，则M2为瓶颈。
寻找瓶颈
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瓶颈资源节约1小时相当于整个生产系统生产时间增加了1小时
非瓶颈资源节约1小时没有意义，只是使空闲时间增加了1小时
因为非瓶颈资源有超出系统现有产销率的生产能力，所以它已
经包含空闲时间。对其采取节省时间的任何措施都不能增加系
统的产销率，只能增加其空闲时间。
节省瓶颈资源可用的方法：
• 使用更好的工具
• 更优秀的工人
• 加大生产批量
• 减少生产准备时间等
节省时间
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利用率70% Y2 Y3 利用80%
Y1
零件B 零件A
Y1,Y2,Y3都是非瓶颈资源
Y1: 零件A：批量=500件，生产准备时间=200分， 加工时间=1分钟/件
零件B：批量=200件，生产准备时间=150分， 加工时间=2分钟/件
Y2：利用率70％； Y3：利用率80％
试图增加Y1生产A的生产批量到1500以减少生产准备时间400分，但生产一次要
1700分钟，此时Y2,Y3只好停工待料。可能会超过原来的空闲时间（30％，20％）
，使系统不能生产原来的产量。Y2，Y3成为瓶颈。
加大非瓶颈资源的生产批量可能会使非瓶颈资源转化为瓶颈。例：
避免非瓶颈转化为瓶颈
-63-
（1）识别企业的真正约束（瓶颈）所在是控制物流的关键
一般来说，当需求超过能力时，排队最长的机器就是"瓶颈"。如果我们知道一定
时间内生产的产品及其组合，就可以按物料清单计算出要生产的零部件。然后，
按零部件的加工路线及工时定额，计算出各类机床的任务工时，将任务工时与能
力工时比较，负荷最高、最不能满足需求的机床就是瓶颈。找出瓶颈之后，可以
把企业里所有的加工设备划分为关键资源和非关键资源。
（2）基于瓶颈约束，建立产品出产计划
产品出产计划（Master Schedule）的建立，应该使受瓶颈约束的物流达到最优，
因为瓶颈约束控制着系统的"鼓的节拍（Drum－beat）"，即控制着企业的生产节
拍和产销率。为此，需要按有限能力法进行生产安排、在瓶颈上扩大批量、设置
"缓冲器"。
（3）"缓冲器"的管理，以防止随机波动，使瓶颈不致于出现等待任务的情况。
（4）对企业物流进行平衡，使得进入非瓶颈的物料应被瓶颈的产出率所控制
（即"绳子"）。
一般按无限能力，用倒排方法对非瓶颈资源安排作业计划，使之与关键资源上的
工序同步。
实施计划与控制步骤
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－ 运用TOC哲理分析生产计划与控制的方法是一种称之为“
鼓-缓冲器-绳”(Drum-Buffer-Rope，简称DBR)的系统。
－ DBR系统实施计划与控制的主要步骤：
(1) 识别企业的真正约束（瓶颈).
(2) 基于瓶颈约束来建立生产计划(Drum鼓的节拍).
(3) 对Buffer“缓冲”的管理
(4) 非瓶颈的物料的投入受到瓶颈的产出率的控制，即Rope“
绳子”所控制.
鼓、缓冲、绳子系统（Drum-Buffer-Rope，DBR)
-65-
DBR系统
-66-
“鼓”是一个企业运行OPT的开端，即识别一个企业的瓶颈所
在。
每个生产系统都需要控制点来控制系统中的产品流动。系统中
的瓶颈就是最好的控制点。
控制点就是“鼓”，因为企业同步生产的节奏--“鼓点”。 。
安排作业计划时，应按交货期给顾客赋予一定的优先权数，在
瓶颈上根据这些优先权数的大小安排生产，并据此对上下游的
工序排序，得到交付时间。
为使交付时间与交付期限相符，靠的是权衡在瓶颈资源上的批
量规模。增加瓶颈资源上的加工批量，可以减少调整准备时间，
使瓶颈的有效能力增强。但会减少系统的柔性，增加库存和提
前期。
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。对约束资源应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。
鼓(Drum)
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有两件与瓶颈有关的事要做：
1) 在瓶颈前设缓冲库存(buffer)确保瓶颈连续工作，因为瓶
颈的产出决定了系统的产出
2) 把瓶颈上已加工的信息传递给上游作业，以便按需生产，
才能避免库存增加或缺件。这种信息称为绳子（rope)
鼓(Drum)
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一般来说，“缓冲器”分为“时间缓冲”和“库存缓冲”
。“时间缓冲” 是将所需的物料比计划提前一段时间提交，
以防随机波动，以瓶颈上的加工时间长度作为计量单位。“
库存缓冲”就是保险在制品，其位置、数量的确定原则同“
时间缓冲”。
在设置“时间缓冲”时，一般要考虑以下几个问题：
（1）要保证瓶颈上产出率相对较快的工件不致因为在制品少
而停工。
（2）应考虑加工过程中出现的波动。
（3）根据OPT的原理，瓶颈上的加工批量是最大的，而瓶颈
的上游工序则是小批量多批次的。
（4）要考虑在制品库存费用、成品库存费用、加工费用和各
种人工费用。保证瓶颈上加工持续的情况下，使得整个加工
过程的总费用最小。
缓冲器(Buffer)
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“绳子”，为使库存最少，同时又保证瓶颈资源的生产需求。
“绳子”起的是传递作用，以驱动系统的所有部分按“鼓”的
节奏进行生产。在DBR的实施中，“绳子”是由一个涉及原材料
投料到各车间的详细的作业计划来实现的。
“绳子”控制着企业物料的进入（包括瓶颈的上游工序与非瓶
颈的装配），其实质和“看板”思想相同
"绳子"是瓶颈对其上游机器发出生产指令的媒介
绳子(Rope)
-70-
产品从加工中心A流到G。加工中心D是一个瓶颈
A B C D E F G
市
场
库存
缓冲器
瓶颈（鼓）
一个瓶颈的线性流程
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产品从加工中心A流到H。加工中心E是次瓶颈资源
A B C D E F G H
市
场
缓冲
FG
成品缓
冲库存
如果鼓不是瓶颈，而是次瓶颈可设置两个缓冲，前者保护系统
的产销率，后者增加或减少鼓点以保证满足市场需求
一个瓶颈的线性流程
