约束理论TOC
在生产管理中的应用
蒋明炜
1
2
3
4
5
报告提纲
约束理论的理论基础─最优生产技术
约束理论的核心内容
TOC与MRPⅡ、JIT、APS的比较
TOC在生产管理中的运用
约束理论（TOC）的概念和发展过程
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
想想木桶理
论
约束理论的概念和发展过程
约束理论(Theory of constraints，
TOC)是以色列物理学家高德拉特
（Eliyahum Goldratt）于八十年代中
期在他的最优生产技术基础上创立和
发展起来的。
最优生产技术 (Optimized
Production Technology , OPT) 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。
约束理论的形成过程
约束理论的理论基础─ OPT
OTP---Optimized Production
Technology
OPT的一些重要概念
OPT的九条原则
OPT的计划与控制─DBR系统
OPT的一些重要概念
瓶颈与非瓶颈资源
制造资源指的是生产产品所需的全部资源，如市
场、机器、物料、厂房和其它固定资产等
按照通常的思路，在设计一个企业时，总要使生
产过程的各个阶段和环节的生产能力相等，即达
到能力的平衡。这是一种理想状态，OPT追求物
流平衡
OPT的定义:瓶颈资源，是指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企
业产出的数量，其余的资源则为非瓶颈资源
OPT的一些重要概念(续)
OPT定义中有两点值得注意
生产能力小于市场需求的资源不一定为瓶颈
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
一个组织的瓶颈资源的数目一般小于5个
OPT的九条原则
OPT的基本思想具体体现在九条原
则上。OPT有关生产计划与控制的算法
和软件，就是按照这九条原则提出和
开发的；这些原则也可以独立于软件
之外，直接用于指导实际的生产管理
活动。
OPT的九条原则
原则1:追求物流平衡而非生产能力的平衡
原则2:非瓶颈资源的利用程度不由其本身
决
定，而是由系统的约束决定的
原则3:资源的“利用”和“活力”不是同
义词
原则4:瓶颈上一个小时的损失则是整个系
统
的一个小时的损失
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
OPT的九条原则(续)
原则6:瓶颈控制了库存和产销率
原则7:转运批量可以不等于加工批量
原则8:批量大小应是可变的，而不是固定
的
原则9:编排作业计划时应考虑系统资源约，
提前期是作业计划的结果，而不是
预
定值
企业的目标体系
企业现在将来
都赚钱
提高客户
满意率
提高员工
满意率和安全感
企业的财务指标—评价企业是否赚
钱
净利润（Net Profit，简称NP）
投资收益率（Return on Investment，
简称ROI） -资产Assets
现金流量（Cash Flow，简称CF）
如何评价车间的目标？
1. 有效产出（Throughput，T）
2. 库存（Inventory，I）
3. 营运费用（Operating Expenses，OE）
传统车间考核指标：劳动生产率，设备利用率…
TOC提出：
作业指标与财务指标的关系
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
NP=T-OE
ROI=(T-OE)/I
成本世界 vs 有效产出的世界
成本世界里降低运营费用是第一位的，
增加有效产出也很重要，但企业对市场
的影响有限，库存成为灰色区域，需要
一定的库存保障销售，但太多的库存影
响企业目标。
有效产出世界里，增加T是第一位的，最
大限度降低库存次之，降低OE放在最后，
因为往往会影响产能。
TOC的五大核心步骤
一、识别(Identify)系统约束
二、开发(Exploit)系统约束
三、其它活动服从(Subordinate)开发约束
的需要
四、提高(Elevate)约束产能，使其不再是
约束
五、回到(Go Back)步骤一，不要让人的惰
性成为系统约束
第一步：识别约束
约束可能来自企业内部，也可能来自外
部，优先处理内部约束
约束可能来自物料(Materials)、能力
(Capacity)、市场(Market)、政策
(Policy)，公司固有的制度、员工的态
度、习惯
多数情况（80%）约束来自公司政策
第二步：开发约束
使约束资源产能最大化
最大程度的利用时间 (取消午餐休息,
加班, 安排熟练工人…)
加大加工批量 (节约准备时间)
力争满负荷（约束资源前设置时间或库
存缓冲）!
瓶颈设备前设质量检验，减少无用功
阻止Murphy对生产过程的影响!
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.
95
708060
80 75 50 120时间
缓冲
原料
原料 D
2 3
4 5 7
8
1
需求:
每周50个
装配
缓冲
发运
缓冲
第三步：服从
这是比较困难的一个步骤，因为必须调
整企业政策，文化，考核指标，……
非约束资源的安排服从于约束资源的需
要
利用率和效率不是非约束资源的考核指
标
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
其他的一切 服从(同步) 于制约因素
95
708060
50 120
D
80 75 时间
缓冲
原料
原料 D
2 3
7
8
1
4 5
根据到期日和时间缓冲
下达生产50个的工作令
根据到期日下达生产50个的工作令
需求:
每周50个
第三步：服从（续）
第四步：提高约束产能
如果经过第二、第三步后产能仍不满足，
考虑增加产能，如增加设备、安排外协
加工等
一般人常将第二步与第四步等同起来，
但在提高之前先开发是非常重要的
一般情况下第二、三步可以满足需求，
不要轻易增加投资
第五步：返回第一步
识别一个约束后，企业要调整一系列政
策
经过一轮循环后，可能产生新的瓶颈
不要让人的惰性成为新的瓶颈
鼓-缓冲-绳子:(Drum-Buffer-Rope)
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
TOC的思维流程(Thinking Process)
TP严格按照因果逻辑，来回答以下三个
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与MRPⅡ、JIT运用准则比较
TOC与MRPⅡ、JIT运用准则比较(续)
先进计划和排产系统（Advanced Planning
and Scheduling) --- 应用先进的算法、
逻辑，对有限的能力、资金、资源、预测、
需求管理执行优化和模拟。该技术同时考
虑约束的范围、商业规则，提供实时的计
划和调度、决策支持、订单和能力的承诺，
对多目标进行评价。APS有5个主要部分：
需求计划，生产计划，生产排产，分销计
划，运输管理等。
---APICS Dictionary
TOC与APS的比较
APS范例
主需求计划
先进计划调度
车间作业计划
制造计划
采购管理
车间任务管理
库存管理
商
业
智
能
销售订单管理
供应链关系
制造数据
订单承诺
MPS MRP
目标函数
性能评价
约
束
条
件
目标函数：Max Profit =
Min Inventory=
Max Source =
Max ON Time =
约束函数：
Order>A,<B (A—已订货，B—预测）
SourceS
Deliver Time=T
Inventory=I
WIP=W
APS数学模型
n
i=1
Σ P Mi i
n
i=1
Σ I Mi i
n
i=1
Σ S Mi i
n
i=1
Σ T Mi i
对APS的看法
APS构造了一个理想的模型，试图在若干资
源能力约束的条件下，求解多目标的最优
解。在现实世界中由于变量太多，要求的
数据也太多，其适用性是不强的
由于算法太复杂、变量太多，因而采取基
于内存的计算，需要庞大的计算机资源
大量的理论研究证明，N个零件M台机床，
其作业排序的方案有（N!）m 之多，求最优
解是不现实的
相比之下，约束理论采取抓住主要矛盾，
抓瓶颈资源，如果按优先规则排序，寻求
可行解的方法是可行的
TOC在生产管理中的运用
运用TOC转变生产经营观念
运用TOC改善企业生产计划的执行与控制
建立TOC的营销理念
TOC与MRPⅡ、JIT结合运用
OPT软件工作原理
对DBR具体算法的看法
TOC的原理是普遍适用的，它对MRPII/ERP
是一个很好的补充。
高德拉特创造的DBR算法是一个专利，至今
尚未公开。但在多品种、小批量、复杂产
品制造环境下，关键件，瓶颈资源的分布
是非常复杂的。要想在瓶颈资源约束条件
下，求解物料需求计划是非常困难的
DBR用于主生产计划之后的屏瓶颈资源分析
和车间作业计划是比较可行的
TOC与MRPⅡ、JIT结合运用
用MRPⅡ与TOC结合，可以考虑在企业级的
生产计划中运用MRPⅡ，在主生产计划之后，
进行瓶颈资源分析，找出解决瓶颈资源的
方法。车间级的作业计划可由TOC中的DBR
来完成
TOC与JIT结合主要应考虑在“瓶颈”前环
节设置合理缓冲，以“瓶颈”工序为“看
板”的指命，向前序发出生产和配送指令
