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Theory of Constraints (TOC)
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与其它职能领域的关系研究
实例分析
内容
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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
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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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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
基于产销率的经营战略：
Throughput based
Operating Strategy, TOS.
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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。
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
-14-
29
瓶颈和非瓶颈(例子)
-15-
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。
-16-
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
-17-
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。
-18-
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
-19-
－ 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
时力求生产周期最短、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
-20-
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。利用：做所需
要的工作（应该做的，即“利用”）；活力：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
-21-
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实行午餐和公休连续工作制，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
-22-
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
-23-
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量，即通过
销售活动获取利润的速率，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
-24-
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
-25-
－ 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
-26-
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
-27-
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
-28-
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
-29-
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
-30-
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
工序生产能力的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
-36-
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
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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
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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
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（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
-41-
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。
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
-42-
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
-43-
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
-44-
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
-45-
（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
-46-
－ 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)
-47-
DBR系统
-48-
“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”，控制着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)
-49-
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)
-50-
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)
-51-
“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)
-52-
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
-53-
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
-54-
OPT软件信息流程图
-55-
（l）构造制造企业的模型，这是由BUILDNET模块来完成的。
首先，需要对整个加工生产系统有一个完整的描述，这个功能是由
一个叫做“产品网络”的模块来实现的。“产品网络”准确地表示
了一个产品是怎样制造出来的，它包含产品结构文件和加工路线文
件两部分内容，在OPT中这两部分信息是通过网络结合在一起，
构成一个文件。
资源描述：对企业现有各种资源描述，包括机器、工人、空间等及
其关系、替代资源、允许加工时间、资源数量等。
OPT具有完整的生产模拟功能，允许定义每个工序的库存水平、最
大库存限制、最小批量、辅助设备、计划延迟时间等。订货量、交
货期也要输入“产品网络”。
BUILDNET将产品网络和资源描述的信息结合起来，生产一个工
程网络。
软件运行的主要步骤
-56-
图的上端是市场需求（即企业的订货或预测），它联系着各种
产品，即相应的产品装配，装配又依次联系着局部装配和零部
件的加工制造，然后，与原材料联系在一起。对应于每个工序
都给出了使用的资源、调整准备时间和加工时间。
OPT产品网络
-57-
（2）识别瓶颈
一旦工程网络建立起来，接下来的工作就是确定企业中
的约束或瓶颈在哪里。这是由SERVE模 块来完成的。通
过运行工程网络以及采取类似M R P的倒排方法来实现，
并假设每种资源的生产能力是无限的。SERVE可以看作
是MRP系统的一种提高形式。SERVE的一个输出是各个资
源的负荷率，这些负荷率与按M R P系统生成方式产生的
数据相类似。
软件运行的主要步骤
-58-
瓶颈：机器3
资源负荷率
-59-
（3）生产计划的生成
当一个瓶颈被确定之后，SPLIT模块将工程网络分成两部分：
主网络（关键资源网络）和服务网络（非关键资源网络），主网络
部分由瓶颈作业和其下游作业（包括顾客需求在内）构成，如图所
示，其余的部分为服务网络。
对于主网络，通过BRAIN模块采用有限能力顺排的方法编制作
业计划，目标是使瓶颈上的空闲时间为零，使产销率最大。BRAIN
的处理机制至今尚未公开，其关键算法仍是保密的。它所生成的不
仅包括生产计划，而且确定了每个作业的传送批量和加工批量。
对于服务网络，则再通过SERVE模块采用无限能力倒排的方法
编制作业计划（不是从订单上的完工期开始倒排，而是按照BRAIN
模块确定的完工期进行倒排）。
生产计划的生成
-60-
关键资源网络、非关键资源网络
-61-
（4）计划的保护
在生产计划生成之后，接着还应设置“缓冲
器”。其中在两个关键的地方一般要设置“
缓冲器”：
一是在瓶颈资源前，二是在非瓶颈资源与来
自瓶颈资源加工路线的交叉点上，保证瓶颈
能力100%利用时间和系统的产出。
计划中，工件在这些位置应安排提前到达，
提前多少时间应取决于某一特殊的制造环境，
通常有几天或一个星期。
提前一个星期到达瓶颈将使瓶颈免受任何少
于一个星期的干扰（或中断），在交叉点也
有同样的关系，工件的提前到达，可以使整
个系统的产出不受延迟的干扰。
计划的保护
-62-
对于一条装配线来说，其批量到底为多大呢？
一种观点认为“1”，着眼于零部件一次传送一个
另一种观点认为无穷大，着眼于加工过程
从资源的观点来看，加工批量是无穷大的，因为这些资源总
是不断地加工同种产品，这样，对于装配线而言，加工批量为
无穷大，转运批量为1。
批量大小
-63-
加工批量是在一个特定长度的时间内被加工的零件个数，从资
源的角度来看，加工批量涉及两个时间：生产准备时间和加工
时间。
如果加工批量越大，相对于单位产品的生产准备时间就越少，
因此，加工时间越多，产出也越大。对于瓶颈资源而言，大的
加工批量是可取的；而对于非瓶颈资源来说，小的加工批量是
可取的，因为这样可以减少在制品库存
转运批量是加工批量在工序间一同传送的部分。转运批量可能
等于加工批量，但一般不可能大于加工批量。
批量大小
-64-
作业1 作业2 作业3
分/件 分/件 分/件加工时间加工批量=1000件
转运批量=1000件
作业 加工
批量
转运
批量
1 1000 1000
2 1000 1000
3 1000 1000
1000分
100分
1000分
提前期
2100分
批量与生产提前期
作业1
作业2
作业3
-65-改变加工批量和转运批量对生产提前期的影响：批量减小，提前期缩短
作业1 作业2 作业3
分/件 分/件 分/件
1000分
1000分
300＋10＋1000＝1310分
加工批量=大小不等
转运批量=100件
作业 加工批
量
转运批
量
1 1000 100
2 300，300
，200，
200
100
3 1000 100
提前期
30分钟
20分钟
批量与生产提前期
-66-
加工批量和运转批量可以通过比较过去的生产记录与交货期
来加以改变
转运批量越小，在制品库存越低，产品流动越快（相应地，
提前期越短），但是物料搬运次数也越多。
转运批量越大，提前期越长，库存越高，但是物料搬运减少。
由此可见，转运批量是由生产提前期，库存以及物料搬运成本共
同决定的。
对于瓶颈而言，加大加工批量就可以减少生产准备时间，增
加产销率
加工批量和转运批量
-67-
OPT(TOC)生产中，除了瓶颈，整个系统都有剩余的生产能
力，如果瓶颈上游生产不合格品，损失的只是原材料。
由于瓶颈没有剩余能力，因此送给瓶颈的工件要进行质量
控制，以确保瓶颈只对合格品加工。
另外，还要保证经过瓶颈的工件不被废弃，否则会使系统
的产销率受损。
质量的重要性
-68-
传统的观点认为，库存对企业绩效是它会产生存储成本。现在我
们认识到批量增大不仅带来在制品库存还会延长生产提前期。
Goldratt等提出将库存视为制造单元的一项负债。如果将持有的库
存视为制造单元的一项负债，那么需要一种计算负债持有时间的
办法。
美元日就是一种计算方法：计算一定范围内的库存及其停留时
间的一个指标，表明库存处于什么水平。
美元日＝ 部门内的库存价值×停留天数
应用到制造方面：表明有大量的库存和较长的提前期。
如何看待库存
-69-
企业目标：
TOC首先有一个假定：企业最终目标使现在和将来赚取更多的
利润。
要实现该目标，TOC理论强调以下三条途径：
增加产销率（Throughput，T）
减少库存（Inventory，I）
减少运作费用（Operating Expenses，OE）
TOC基本概念－指标体系
-70-
绩效评价
财务评价体系
运作评价体系
-71-
通常的财务指标：用以下三个指标来评价公司的赚钱能力：
净利润（Net Profit，NP）
公司赚钱多少的绝对量
投资收益率（Return On Investment，ROI）
对投资效果的相对评价
现金流量（Cash Flow，CF）
对企业生存状况的评价
财务评价
-72-
产销率可以明确定义为单位时间内生产出来并销售出去的产品
量，它是企业获得金钱的速率。产成品库存不是产销率，而是
库存。产销率必须实际发生销售，这样定义才能防止企业在产
品可能销售不出去的错觉中持续生产。通常用以下三个指标来
评价公司的赚钱能力：
产销率（Throughput，T）
库存（Inventory，I），一切暂时不用的资源，包括原材料、
在制品和成品库存，以及扣除折旧后的固定资产。
运作费用（Operating Expenses，OE），是生产系统将库存转
化为产销量过程中的一切花费，包括所有的直接费用和间接费
用。
运作评价
-73-
公司的运作目标是在降低库存和运作费用的同时提高产销率
产销率
库存 运作费用
T
I OE
作业目标
-74-
作业指标与财务指标的关系
-75-
企业目标
财务目标
作业指标
现在和将来都能赚钱
投资收益率（ROI） 现金流量（CF）净利润（NP）
产销率（T） 库存（I） 运行费（OE）
制造周期
作业指标与财务指标的关系
I降低到一定程度，
作用变弱
-76-
生产率 是根据单位工时的产出量来衡量的，但是这个指标不
能确保公司能赚钱（例如，高效地生产卖不出去的产品，最后
只能作为库存而积压），在判别生产率是否提高的时候，还要
考虑以下问题：
该行为是否提高了产销率？
是否降低了库存？
是否减少了运作费用？
生产率与产销率
-77-
第一步 找出系统中存在哪些约束
企业要增加有效产出的话，一般会在以下方面想办法：
• 原料（Materials）：即增加生产过程的原材料投入；
• 能力（Capacity）：如果由于某种生产资源的不足而导致
市场需求无法满足，就要考虑增加这种资源；
• 市场（Market）：如果由于市场需求不足而导致市场能力
过剩，就要考虑开拓市场需求；
• 政策（Policy）：找出企业内部和外部约束有效产出的各种
政策规定。
TOC五大核心步骤
-78-
第二步，最大限度利用瓶颈，即提高瓶颈利用率。当我们要
突破某台瓶颈设备利用率不高这个约束时，要采取的行动包
括：
1. 设置时间缓冲。多用于单件小批生产类型。
2. 设置在制品缓冲。多用于成批生产类型。
3. 在瓶颈设备前设置质检环节。
4 .统计瓶颈设备产出的废品率。
5. 找出出废品的原因并根除之。
6. 对返修或返工的方法进行研究改进。
TOC五大核心步骤
-79-
第三步，使企业的所有其他活动服从于第二步中提出的各种措
施。
正是这一点，使得TOC不单单是一种制造理念，而是一种管理
理念或经营理念，可以应用于营销、采购、生产、财务等企业
经营各方面的协调。
TOC五大核心步骤
-80-
第四步，打破瓶颈，即设法把第一步中找出的瓶颈转移到别处，
使它不再是企业的瓶颈。
例如，工厂的一台机器是约束，就要：缩短设备调整和操作时
间；改进流程；加班；增加操作人员；增加机器等等。
TOC五大核心步骤
-81-
第五步，重返第一步，别让惰性成了瓶颈，即持续改善。
当你突破一个约束以后，一定要重新回到第一步，开始新的循
环。改进了其中最薄弱的一环，但又会有下一个环成为最薄弱
的。
千万要记住，“今天的解决方案就是明天的问题所在
（Today’s solution is tomorrow’s problem），也许你为
了突破这个约束采取了一些很好的措施，可一旦约束转移到其
他环节，这些措施对于新的约束可能无能为力！
TOC五大核心步骤
-82-
会计的影响
成本会计在绩效评价、成本测定、投资判断和库存评价方面得
到广泛应用。有两套会计考核体系运用于企业评价：１）全局
的考核指标体系，即财务评价，表现为净利润，投资收益和现
金流量指标；２）局部的成本会计考核体系，表现为效率或利
用率
从成本会计的观点来看，工作绩效主要用成本和利用率来衡量。
这种逻辑迫使管理人员不停地让工人工作，从而导致过量的库
存。成本会计考核体系还会带来其他问题。
与其它职能领域的关系－会计的影响
-83-
销售与生产
销售与生产紧密联系，行动上步调一致
销售人员以销售额、市场份额和引入市场的新产品作为判断公
司成长的依据，销售部门以销售额为导向
对生产人员的评价则是采用成本和利用率指标。
与其它职能领域的关系－销售与生产
-84-
例 生产什么产品？
本例中，三种产品A、B、C分别以单价50美圆、75美圆和60美
圆向市场销售。假设生产的产品都能售出
三个设备（X、Y、Z加工/装配三种产品的情况如图所示），每
个设备的加工/装配时间示于图中。每种产品都要用到三个设备，
在加工过程中每种产品单件所需的费用（包括运作费、原材料
和零部件成本）也标在图中，用RM表示。
请问：应该生产哪种产品和哪些产品？
与其它职能领域的关系－生产何种产品
-85-
售价 产品A$50 产品B$75 产品C$60
设备Z
5分钟/件
设备X
4分钟/件
设备Y
10分钟/件
RM
$10
RM
$4
RM
$6
设备X
6分钟/件
设备Y
3分钟/件
设备Z
2分钟/件
RM
$30
RM
$18
RM
$12
设备X
4分钟/件
设备Y
3分钟/件
设备Z
5分钟/件
RM
$15
RM
$5
RM
$20
RM=成本（包括增加的原材料和零部件成本，如装配过程）
与其它职能领域的关系－生产何种产品
-86-
解：因为存在三个不同目标，所以导致了三种不同结论：
（1）销售收入极大化，因为销售人员的报酬是以销售收入为基
础
（2）单件毛利润极大化
（3）毛利润极大化
本例我们用售价减去加工过程中成本作为毛利润。
与其它职能领域的关系－生产何种产品
-87-
目标1：销售收入极大化
产品 限制性资源 单件所需时
间（分）
每小时加工
件数
售价
（$）
每小时的销售收
入（$）
A Y 10 6 50 300
B X 6 10 75 750
C Z 5 12 60 720
与其它职能领域的关系－生产何种产品
-88-
目标2：单件毛利润极大化
产品 售价 成本 单件毛利润
A 50 20 30
B 75 60 15
C 60 40 20
与其它职能领域的关系－生产何种产品
-89-
目标3：毛利润极大化
产
品
限制性
加工中
心
单件加
工时间
（分）
产品产
出速率
(件/h)
售价
（$）
成本 单件毛
利润
每小时
的毛利
润
A Y 10 6 50 20 30 180
B X 6 10 75 60 15 150
C Z 5 12 60 40 20 240
与其它职能领域的关系－生产何种产品
-90-
综合以上分析，我们得到三个不同结果：
（1）根据销售收入极大化，我们将生产B
（2）根据单件毛利润极大化，我们选择A
（3）根据毛利润极大化，我们应该生产产品C
显然，对于该公司而言，正确的决策是生产产品C
与其它职能领域的关系－生产何种产品
-91-
有2个工人生产4种产品。工厂安排三班生产。市场需求没有限
制，能接受所有产品。唯一的限制条件是任意两种产品的销售
数量之比不能大于10比1。例如，销售量最大的产品的销售数量
为100件，那么其余各种产品的销售数量不能少于10件。工人1
和工人2为一班，他们没有接受过交叉培训，因此，他们只能在
自己的岗位上工作。加工时间和原材料成本如图所示，每周的
运作费用是3000美圆。
请问A、B、C、D四种产品各应生产多少？
例 生产多少？
与其它职能领域的关系－生产多少
-92-
售价
工人1
5分钟/件
工人1
5分钟/件
工人1
5分钟/件
工人1
5分钟/件
工人2
10分钟/件
工人2
20分钟/件
产品A$30 产品B$32 产品C$30 产品D$32
RM
$3
RM
$7
RM
$3
RM
$7
RM
$5
RM
$10
产品 售价 工人1/分 工人2/分 单件原材料成本/$
A
B
C
D
30
32
30
32
15
15
5
5
20
20
30
30
18
22
18
22
RM=原材料
单件
加工
时间
RM
$5
工人1
10分钟/件
与其它职能领域的关系－生产多少
-93-
解：与前例一样，本例依据目标的不同可以得到三个不同的答
案。三个目标如下：
（1）销售收入极大化，它决定销售人员的报酬
（2）单件毛利润极大化
（3）瓶颈资源利用率极大化（能导致毛利润极大化）
与其它职能领域的关系－生产多少
-94-
销售人员愿意销售产品B和D（售价为32美圆），而不愿意销售产品C和D
（售价为30美圆）。每周的运作费用为3000美圆。
售出产品的比例为：1A:10B:1C:10D
每班的工人2是瓶颈，他决定了系统的产出
每周可利用时间为：
5天/周× 3班/天×8小时/班 ×60分/小时=7200分钟/周
工人2所需的单件加工时间为：
A：20分 B：20分 C：30分 D：30分
目标1：销售收入极大化
与其它职能领域的关系－生产多少
-95-
产品的生产比例为1:10:1:10。因此
20×1x+20×10x+30×1x+30×10x=7200
550x=7200
X=
因此，生产 的零件数量分别为：
A=13， B=131， C=13， D=131
总收入为：13×30+131×32+13×30+131×32=9164（$/周）
为了与目标2和目标3相比较，下面计算每周的毛利润
每周毛利润（售价-原材料成本-运作费用）为
13×（30-18）+131×（32-22）+13×（30-18）+131×（32-22）-3000
=-68$（亏损）
与其它职能领域的关系－生产多少
-96-
目标2：单件毛利润极大化
产品 毛利润 = 售价 - 原材料成本
A 12 = 30 - 18
B 10 = 32 - 22
C 12 = 30 - 18
D 10 = 32 - 22
A和C的毛利润最大，因此，产品A，B，C，D的生产比例为10:1:10:1。工人
２为瓶颈，每周的可利用时间为：
5天/周× 3班/天×8小时/班 ×60分/小时=7200分钟/周
与其它职能领域的关系－生产多少
-97-
目标2：单件毛利润极大化
20×10x+20×1x+30×10x+30×1x=7200
550x=7200
X=
因此，生产 的零件数量分别为：
A=131， B=13， C=131， D=13
每周毛利润（售价-原材料成本-运作费用）为
131×（30-18）+13×（32-22）+131×（30-18）+13×（32-22）-3000
=404（赢利）
与其它职能领域的关系－生产多少
-98-
目标3：瓶颈资源（工人２）的利用率极大化
产品 加工时间
（分）
每小时生产
件数
单价 单件原材料
成本
每小时的毛
利润
A 20 3 30 18 36
B 20 3 32 22 30
C 30 2 30 18 24
D 30 2 32 22 20
工人２生产产品A每小时获得的毛利润最大
因此A，B，C，D的生产比例为10:1:1:1
工人２每周可利用的时间为：
5天/周× 3班/天×8小时/班 ×60分/小时=7200分钟/周
与其它职能领域的关系－生产多少
-99-
20×10x+20×1x+30×1x+30×1x=7200
２８0x=7200
X=
因此，生产 的零件数量分别为：
A=257 B= C==
每周毛利润（售价-原材料成本-运作费用）为
257×（30-18）+×（32-22）+×（30-18）+×（32-22）-3000
=
目标3：瓶颈资源（工人２）的利用率极大化
与其它职能领域的关系－生产多少
