生产与运作管理
河南科技大学管理学院工商管理系
王 凤 科
fengkewang@
第十二章
约束理论与最优生产技术
章节内容
• 了解最优生产技术的基本思想、方法与九项原则
• 描述最优生产技术的实现步骤
• 了解约束理论的产生与发展
• 掌握约束理论的基本原理及约束理论的主要技术
工具
最优生产技术�背景
传统管理的误区：
• 企业中每一环节的改善都有助于系统的改善；
• 整个系统的改善等于各环节改善之和；
• 结果：各环节同时要求更多的资源，实现局部最
优化
约束理论的观点：
大多数环节的改善无助于整个
系统的改善；
系统的改善并不是各环节改善
之和；
系统的有效产出决定于资源链
上的薄弱环节—约束；
结论：从全局考虑，关注并改
善约束资源
最优生产技术�背景
最优生产技术�产生
• 时间——70年代末期
• 人物——以色列的物理学家 ----Eli Goldratt 提
出
• 提高企业产出率
• 理论依据：资源约束理论(TOC)
最优生产技术是由一组管理理念和规则组成的理论
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。
最优生产技术�产生
最优生产技术�目标
• OPT的主要贡献之一 ：财务指标 作业指标
• 财务指标：
–净利润： 即一个企业赚多少钱的绝对量。净利润越高的
企业，其效益越好。
–投资收益率 ：表示一定时期的收益与投资比。
–现金流量：表示短时间内收入和支出的钱。
• 作业指标：
–产销率：即通过销售活动获取金钱的速率。
–库存：它是一切暂时不用的资源。
–运行费：它是生产系统将库存转化为产销量的过程中的一
切花费
现在和将来都能赚钱
净利润(NP) 投资收益率(ROI) 现金流量(CF)
企业目标:
财务目标:
作业目标: 有效产出(T) 库存(I) 营运费用(OE)
制造周期
----负效
应
最优生产技术�目标
• 瓶颈（Bottlenecks）是OPT的最重要的概念。按
OPT的定义，所谓瓶颈（或瓶颈资源）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
源限制了整个生产系统的产出速度。其余的资源
则为非瓶颈资源。
最优生产技术�基本思想
• 瓶颈与非瓶颈的之间存在着四种基本的关系，如图12-1所
示。它们分别是：
（a） （b）
（c） （d）
非瓶颈
瓶颈非瓶颈
瓶颈 瓶颈非瓶颈
装 配 中 心
市场
瓶颈 非瓶颈
图12-1
最优生产技术�基本思想
• 瓶颈工序与非瓶颈工序
例：产品P经过A、B两道工序加工
原材料 A B 市场
15件/周 20件/周 25件/周
瓶颈工序：指的是实际生产能力小于或等于生产
负荷的资源。
最优生产技术�基本思想
产品装配
部件装配
部件装配
关键资源网络
非关键资源网络
瓶颈工序
产品
原材料
零件
工艺
路线
最优生产技术�基本思想
最优生产技术�原则
原则一：
主张平衡物流，而不平衡能力。所谓物流平衡就是使各个
工序都与瓶颈机床同步。
原则二：
非瓶颈资源的利用程度不取决于其自身潜力，而是由系统
的约束决定的。
原则三：
资源的“利用”(Utilization)和“活力”(Activation)
不是同义词。前者是指资源应该利用的程度，后者是指资
源可以利用的程度。
原则四：
瓶颈上一小时的损失就是整个系统一小时的损失。
原则五：
非瓶颈资源获得的一小时毫无意义，因为只能增加一小时
的闲置时间。
原则六：
瓶颈控制了库存和产销率。
原则七：
转运批量可以不等于（在许多时候应该不等于）加工批量。
最优生产技术�原则
原则八：
加工批量应是可变的，而不是固定的。
原则九：
安排作业计划应同时兼顾所有的约束，提前期是作业计
划的结果，而不应是预定值。
最优生产技术�原则
最优生产技术�DBR系统
OPT的生产计划与控制系统是通过DBR系统，即：
– Drum —— 喻指企业生产的节奏，“鼓”的目标是使
产出率最大。
– Buffer —— “缓冲器”提供的物料比预定的时间提
早一段时间到达，对瓶颈进行保护，使其能力得到充
分利用。
– Rope —— 用一根看不见的“绳索”把瓶颈与其上游
工序串联起来，控制企业进入非瓶颈的物料，使库存
最小
95
708060
50 120
D
80 75 时间
缓冲
原料
原料 D
2 3
7
8
1
4 5
根据到达日期和时间缓冲
下达生产50个的工作令
根据到达日期下达生产50个的工作令
需求:
每周50个
最优生产技术�DBR系统
95
708055
40 120
D
80 75 鼓
缓冲
原料
原料
由 鼓 决定
生产计划
由 缓冲
保证有效产出
由 绳子
控制发料
发运
缓冲
组装
缓冲
利用缓冲管理保证瓶颈的利用率…
利用装配和发货缓冲保证交货的及时性。
最优生产技术�DBR系统
• 识别瓶颈。当需求超过能力时，排队最长的机器就是瓶颈。
在瓶颈上要采取扩大批量的办法来提高其利用率。瓶颈控
制着企业的生产节奏 ——“鼓点”。
• 基于瓶颈约束，建立产品出产计划。一般按有限能力，用
顺排法对关键资源排序，使排产计划切实可行；按无限能
力，用倒排法对非关键资源排序，使之与关键资源上的工
序同步。倒排时，采用的提前期可以随批量变化，批量也
可按情况分解。通过“缓冲器”的管理与控制，对瓶颈进
行保护。
• 通过“绳索”控制进入非瓶颈的物料，使库存最小。“绳
索”把瓶颈与其上游工序串联起来，起一种传递作用，驱
动系统的所有部分按“鼓”的节奏进行生产。
最优生产技术�DBR实施步骤
约束理论�概念
简单来讲，约束理论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理论称之为"约束"，并进一步
指出如何实施必要的改进来消除这些约束，从而
更有效地实现企业目标。人们从不同角度诠释
TOC理论，总结起来有如下三种看法：
TOC理论即一套解决约束的流程，用来逻辑地、系统地
回答以下三个问题：
– 改进什么？（What to change?）、
– 改成什么样子？（What to change to?）
– 怎样使改进得以实现？（How to cause the
change?）
TOC理论即一套日常管理工具。可用来大大提高管理效
能，例如：如何有效沟通等。
TOC理论即应用到具体领域的具有创新性的实证方案。
这些领域涉及生产、分销、营销和销售、项目管理和
企业方向的设定等等。这个定义主要着眼于TOC理论的
应用研究。
约束理论�概念
具体地来讲，可以从五个层次结构来分析TOC理论：
– 理论核心层：包括TOC理论关于企业的目标、衡量标准、“约束
”概念、管理原则等定义。
– 管理技术层：TOC不仅将其早期发展阶段中的生产与控制系统继
承下来，应用于生产制造环境，而且发展形成了一套思维流程
（Thinking Process，简称TP）
– 基础工具层：TOC注重日常管理的顺利开展，视其为成功消除“
约束”的前提条件和基础工作。
– 应用实践层：TOC理论自出现以来，在很多企业中得到实际应用，
其中不乏福特公司等名列全球500强的企业。
– 支撑环境层：以TOC理论为管理思想内涵的管理软件已经在西方
国家得到较广泛的应用。
约束理论�层次结构
• 如果没有约束，系统的产出将是无限的。现实当中任
何系统都不能无限地产出，所以，任何系统都存在着
一个或者多个约束。约束具有两方面的特征：
–“约束”受内部和外部的约束。一般来说，约束可
以是三种类型：资源（Resources）、市场
（Markets）和法规（Policies）。
–约束因素的权重关系。TOC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”等平均
主义方式的发生可能。
约束理论�“约束”的特征
• TOC理论最终就是要寻求顾客需求与企业能力的最
佳配合，对约束环节进行有效的控制，其余的环节
相继地与这一环节同步。
• 一种管理思想总是需要相应的管理技术的支持。思
维流程(Thinking Process，即TP)是TOC主要的工
作方法之一，思维流程有以下主要的技术工具：
现实树（RT）：现实树是用来帮助人们认清企业
现实存在状况的工具，分为当前现实树（CRT）
和未来现实树（FRT）。
消雾法（EC）：消雾法用来以双赢的方式解决企
业中的冲突。
约束理论�思维流程分析法
负效应枝条（NEB）：当做完CRT、EC、FRT的一系
列工作以后，就要找一些与改进后果相关程度最大
的人来参与，以保证改进的成功实施。
必备树（PT）：用来显示克服障碍路径的逻辑图就
称为“必备树”。
必转变树（Transition Tree）：TOC思想的应用成
功需要集思广益，找到配合实施最初“注入”的其
他“注入”。把所有这些实现成功实施所需的活动
集中在一起，并给出它们之间的关系，弄清楚活动
的先后顺序应该怎样，也就是“转变树”。
约束理论�思维流程分析法
• 企业内部存在着人员流、资金流、信息流、物流。
在实际中，常常会出现各种问题，如机器损坏、
原料不足、半成品和产成品因质量问题而返工等
等。我们如何在这些纷乱的头绪中找出干扰企业
的约束瓶颈呢？解决的手段之一就是从“物流”
着手。通过对企业中“物流”的分类，我们可以
根据不同类型“物流”的特点，认识他们各自的
薄弱点，或“瓶颈”所在，从而有针对地进行计
划与控制。
约束理论�物流分析法
约束理论�物流分析法
• 一般将从
原材料到成
品这一“产
品物流”分
为：“V”、
“A”和
“T”三种
类型。
• 典型的“V型物流”企业如炼油厂、钢铁
厂等。其特点有：
–最终产品的种类较原材料的种类多得多；
–所有的最终产品，其基本的加工过程相同；
–企业一般是资金密集型且高度专业化的。
约束理论�物流分析法
• 对于“A”型企业，如造船厂、大型机械
装配厂。其特点是：
–由许多制成的零部件装配成相对较少数目的
成品，原材料种类比零部件种类多；
–一些零部件对特殊的成品来说是唯一的；
–对某一成品来说，其零部件的加工过程往往
是不相同的；
约束理论�物流分析法
• 而对于“T”型企业，如制锁厂，汽车制
造厂等。其特点主要包括：
– 由一些共同的零部件装配成相对数目较多的
成品；
– 许多成品的零部件是相同的，即存在标准件
和通用件；
– 零部件的加工过程通常是不相同的。
约束理论�物流分析法
• 企业陷入了地区性或者行业性的生产过剩的困境，
要把市场看成约束因素，努力去扩展有效的市场需
求。可以利用TOC理论，着眼于企业整体功能和长远
战略，通过三步诊断过程来消除市场约束因素。
–明确以市场为导向的观念。
–改善内部环节
–改善外部环境。
• 这三步诊断法是一个循环往复的过程。通过不断改
进，才能实现企业的利润和运作水平的进一步提高。
约束理论�三步诊断法
• TOC软件产品能够生成详细的生产作业计划、交货期
的执行情况和库存的财务报告等等。TOC软件的应用
使许多企业都取得了巨大的经济效益，因而TOC也越
来越被人们所重视。在应用TOC软件的实践中，人们
总结出如下经验：
–TOC软件的应用适合于一些零件种数较少、批量
大的产品，而在单件生产车间中发挥的效果不佳
–作好数据的收集工作
–员工培训
–制订新的考核计划
约束理论�TOC软件
