數(shù)字化工廠中生產(chǎn)物流的瓶頸理論分析江衡仿真

1、瓶頸理論在生產(chǎn)物流系統(tǒng)中的應(yīng)用1引言1.1選題背景我國加入wto后，中國作為世界制造中心的地位越來越明顯。生產(chǎn)物流是企 業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)的必備條件，是整個物流的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。認(rèn)識和研究生產(chǎn)物流活動，將 有利于企業(yè)物流優(yōu)化，有利于降低生產(chǎn)物流成本，從而降低產(chǎn)品成本，增強(qiáng)企業(yè) 的市場競爭力。然而，目前國內(nèi)的大多數(shù)企業(yè)的生產(chǎn)物流缺乏合理規(guī)劃，造成了 生產(chǎn)資源的浪費(fèi)和生產(chǎn)效率的低下。過去三十年，產(chǎn)品的品種成數(shù)百倍增長，客戶可選擇的產(chǎn)品越來越多，對產(chǎn) 品交貨期耍求越來越短。在這種環(huán)境中公司會承受以下困擾：(1) 客戶經(jīng)常變更訂單，生產(chǎn)體系面臨越來越多的風(fēng)險(xiǎn)和挑戰(zhàn)；(2) 急單插單岀現(xiàn)頻率越來越高，生產(chǎn)計(jì)劃經(jīng)常改變

2、；(3) 公司的交貨期沒有保證，客戶經(jīng)常抱怨；(4) 由于客戶無法滿意公司不穩(wěn)定的表現(xiàn)而離去；(5) 公司的實(shí)際產(chǎn)能遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到設(shè)計(jì)產(chǎn)能，而生產(chǎn)人員已經(jīng)處于高負(fù)荷工作狀 態(tài)；(6) 成品質(zhì)量不穩(wěn)，耗盡公司的利潤；(7) 公司的在制品庫存占用了大量的資金和空間；(8) 材料和部件短缺致使生產(chǎn)計(jì)劃無法按期完成；(9) 產(chǎn)成品在供應(yīng)鏈體系中同時岀現(xiàn)積壓和短缺；(10) 緊急采購和發(fā)貨增加額外資金消耗；(11) 供應(yīng)鏈反應(yīng)周期太長，沒辦法實(shí)現(xiàn)和市場的良性互動。12國內(nèi)外研究現(xiàn)狀目前，大多數(shù)制造企業(yè)把生產(chǎn)物流規(guī)劃的重點(diǎn)放在了對流體的性能識別、流 向的分析和流程的控制上，按照均衡生產(chǎn)的無限能力進(jìn)行規(guī)劃。這種

3、生產(chǎn)物流設(shè) 計(jì)規(guī)劃的前提是整個生產(chǎn)物流系統(tǒng)的資源都能夠提供足夠大的物流能力，但是在 實(shí)際生產(chǎn)中各種資源的能力不可能是設(shè)計(jì)得完全相等的即不可能最初就實(shí)現(xiàn)最 大能力的均衡生產(chǎn)。此時，整個生產(chǎn)系統(tǒng)的產(chǎn)岀水平便取決于有效產(chǎn)岀最低的環(huán) 節(jié)一瓶頸。1.3論文的研究方法和目的本論文利用t0c (約束理論)對生產(chǎn)物流中的物流瓶頸進(jìn)行識別，然后利用 dbr系統(tǒng)計(jì)劃與控制模式，立足瓶頸并尋找突破，在此基礎(chǔ)上按照有限能力對物 流資源進(jìn)行逆排序并得出實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)物流同步的兒點(diǎn)建議，同時引入需求拉動生產(chǎn) 計(jì)劃，初步建立并完善企業(yè)內(nèi)部物流準(zhǔn)時化管理和供應(yīng)鏈一體化管理系統(tǒng)。最后, 給出生產(chǎn)物流系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的一般指導(dǎo)思想，以期達(dá)

4、到內(nèi)部物流和外部物流一體 化、均衡化，促使貨暢其流、節(jié)省空間、消除浪費(fèi)、合理高效，為物流現(xiàn)代化做 好準(zhǔn)備。2企業(yè)生產(chǎn)物流系統(tǒng)的基本原理2. 1生產(chǎn)物流的含義及特征生產(chǎn)物流是指企業(yè)在生產(chǎn)工藝中的物流活動即物料不斷地離開上一工序，進(jìn) 入下一工序，不斷發(fā)生裝卸搬運(yùn)、暫時停滯等活動。企業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)中物流的邊界起于原材料，外構(gòu)成件的投入，止于成品倉庫。 它貫穿生產(chǎn)全過程，橫跨整個企業(yè)的車間、工段，其流經(jīng)的范圍是全廠性的、全 過程的。物料投入生產(chǎn)后即形成物流，并隨著時間進(jìn)程不斷改變自己的實(shí)物形態(tài) 和場所位置。生產(chǎn)物流具有連續(xù)性、流暢性、并行性、協(xié)調(diào)性、節(jié)奏均衡性、柔性、準(zhǔn) 時性等特征。2. 2生產(chǎn)物流的計(jì)劃

5、與控制2. 2.1生產(chǎn)物流的計(jì)劃的內(nèi)容和作用生產(chǎn)物流計(jì)劃是企業(yè)在計(jì)劃期內(nèi)應(yīng)完成的產(chǎn)品生產(chǎn)任務(wù)和進(jìn)度的計(jì)劃。它具 體規(guī)定著企業(yè)在計(jì)劃期內(nèi)應(yīng)當(dāng)完成的產(chǎn)品品種、質(zhì)量、數(shù)量和出產(chǎn)期限等一系列 指標(biāo)。企業(yè)應(yīng)根據(jù)內(nèi)外環(huán)境變化，即時安排產(chǎn)品及零部件在各個工藝階段的生產(chǎn) 進(jìn)度，同時也要為企業(yè)內(nèi)部各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)安排短期的生產(chǎn)任務(wù)并做好前后環(huán)節(jié)的 銜接工作。生產(chǎn)物流的計(jì)劃對保證企業(yè)實(shí)現(xiàn)均衡生產(chǎn)，按期、按量、按質(zhì)地完成 生產(chǎn)任務(wù)，及時提供適銷對路的產(chǎn)品，滿足市場需求，提高企業(yè)效率和經(jīng)濟(jì)效益 都起著非常重要的作用。2. 2. 2生產(chǎn)物流的控制生產(chǎn)物流控制是指在生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃執(zhí)行過程中，對有關(guān)產(chǎn)品或零部件的數(shù)量 和生產(chǎn)進(jìn)度

6、進(jìn)行控制。生產(chǎn)物流控制是物流控制的核心，是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃的 保證。生產(chǎn)物流控制的主要內(nèi)容有：(1) 物流進(jìn)度控制生產(chǎn)物流進(jìn)度控制是對物料從投入到成品入庫為止的全過程進(jìn)行的控制。生 產(chǎn)物流進(jìn)度控制是生產(chǎn)作業(yè)控制的關(guān)鍵。它包括物料投入進(jìn)度控制、物料岀產(chǎn)進(jìn) 度控制、和工序物料控制等內(nèi)容。(2) 在制品占用量控制在制品占用量控制，主要包括：控制車間內(nèi)各工序之間在制品的流轉(zhuǎn)和跨車 間協(xié)作工序在制品的流轉(zhuǎn)，加強(qiáng)工序間檢驗(yàn)對在制品流轉(zhuǎn)的控制。此外，還可以 采用看板管理法控制在制品的占用量。采用“看板方式”生產(chǎn)與一般方式生產(chǎn)的 一個顯著區(qū)別是，它不是采用前道工序向后道工序送貨，而是實(shí)行后道工序在需 要的時候

7、向前道工序領(lǐng)取需要的部件，前道工序只生產(chǎn)被后道工序取走的那部分 零部件，嚴(yán)格控制零部件的生產(chǎn)和儲備?？窗遄鳛槿∝浿噶?、運(yùn)輸指令、生產(chǎn)指 令，用以控制生產(chǎn)和微調(diào)計(jì)劃有著重要的作用。它是隨物流運(yùn)動而發(fā)揮作用的。(3) 偏差的測定與處理在生產(chǎn)物流計(jì)劃實(shí)施過程中，按照預(yù)定時間及順序檢測計(jì)劃執(zhí)行的結(jié)果，即 計(jì)劃量與實(shí)際量的差距，根據(jù)發(fā)生差距的原因及程度，采用不同的方法進(jìn)行處理。 2. 2.3生產(chǎn)物流控制的類型(1) mrp、mrpii和erp的“推動式”物流管理模式在生產(chǎn)物流組織控制上，根據(jù)erp/mrpii的運(yùn)作原理，通過預(yù)測計(jì)算物料的 需求量和各個生產(chǎn)階段對應(yīng)的提前期，確定原材料、零部件和產(chǎn)品的投入

8、產(chǎn)岀計(jì) 劃，向相關(guān)車間或工序以及供應(yīng)商發(fā)出生產(chǎn)和訂貨指令。各個生產(chǎn)車間或工序以 及供應(yīng)商，按計(jì)劃安排進(jìn)行生產(chǎn)，把加工完的零部件送到后續(xù)車間和工序，并將 實(shí)際完成情況反饋到計(jì)劃部門，通過“送料制”，最終產(chǎn)品逐漸形成。計(jì)劃信息 流同向指導(dǎo)推動物流。對于“推動式”生產(chǎn)物流系統(tǒng)，進(jìn)行生產(chǎn)控制就是要保證各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)的物 流輸入和輸出都按計(jì)劃要求按時完成。但是由于各類因素的干擾，外部需求經(jīng)常 波動，內(nèi)部運(yùn)行也時有異常事件發(fā)生，各種提前期的預(yù)測也不盡準(zhǔn)確，造成“計(jì) 劃變化滯后”的情況，各車間、工序之間的數(shù)量和品種都難以銜接，交貨期難以 如期實(shí)現(xiàn)。為了解決這些矛盾，通常采用調(diào)整修改計(jì)劃，設(shè)置安全庫存，加班加

9、點(diǎn)，加強(qiáng)調(diào)度控制力度，增加計(jì)算機(jī)輔助管理系統(tǒng)等措施。與此對應(yīng)，要發(fā)生相 關(guān)的庫存費(fèi)用、人工費(fèi)用、管理費(fèi)用和投資。盡管這樣，述是不能完全挽回由于 不確定性因素帶來的損失。(2) jit “拉動式”物流管理模式從最終產(chǎn)品裝配岀發(fā)，由下游工序反向來啟動上游的生產(chǎn)和運(yùn)輸。每個車間 和工序都是“顧客”，按當(dāng)時的需要提出需求指令；前序車間和工序成為“供應(yīng) 商”按顧客的需求指令進(jìn)行生產(chǎn)和供應(yīng)，沒有需求就不進(jìn)行作業(yè)，實(shí)行“領(lǐng)料制” 需求信息流逆向拉動物流。jit “拉動式”物流系統(tǒng)的最大特點(diǎn)是市場供需關(guān)系的工序化。它以外部市 場獨(dú)立需求為源點(diǎn)，拉動相關(guān)物料需求的生產(chǎn)和供應(yīng)。生產(chǎn)系統(tǒng)中的上下游、前 后工序之間形

10、成供應(yīng)商一顧客關(guān)系，下游和后工序“顧客”需要什么，上游和前 工序“供應(yīng)商”就“準(zhǔn)時化”提供什么，物流過程精益化，市場需求導(dǎo)向的理念 在拉動式物流中得到充分體現(xiàn)。jit的最終目標(biāo)是消滅庫存或至少是把庫存降到 最小值。jit的“拉動式”物流管理模式的實(shí)施需要一定的企業(yè)管理基礎(chǔ)，它主 要考慮了人的因素，注重員工的多功能和合作。但是，jit “拉動式”物流系統(tǒng) 的成功運(yùn)行是在與生產(chǎn)相關(guān)的物流系統(tǒng)資源都能夠提供足夠大的物流能力的前 提下進(jìn)行的。在實(shí)際生產(chǎn)中各種資源的能力不可能一開始就是是完全相等的即不 可能一開始就實(shí)現(xiàn)最大能力的均衡生產(chǎn)。所以，jit的順利實(shí)施也就受到了整個 生產(chǎn)系統(tǒng)中有效產(chǎn)岀最低的環(huán)節(jié)

11、一瓶頸的限制。(3)toc的“瓶頸控制”物流管理模式toc瓶頸理論把企業(yè)看作是一個完整的系統(tǒng)，認(rèn)為任何生產(chǎn)系統(tǒng)都會產(chǎn)生瓶 頸因素。正是各種各樣的制約因素，限制了企業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)品的數(shù)量和利潤的增長。 因此，企業(yè)在實(shí)現(xiàn)其目標(biāo)的過程中，應(yīng)逐步識別和消除這些現(xiàn)存或潛伏的瓶頸， 使得企業(yè)的改進(jìn)方向和改進(jìn)政策明確化，從而實(shí)現(xiàn)其“有效產(chǎn)岀”的目標(biāo)。2. 2.4 toc與mrpii、jit相比的特點(diǎn)toc與mrp1k jit是在不同時代、不同經(jīng)濟(jì)與社會環(huán)境下產(chǎn)生的不同的企 業(yè)管理方式，其內(nèi)涵的物流活動的原理也不盡相同。這幾乎涉及到企業(yè)經(jīng)營規(guī)劃、 業(yè)務(wù)運(yùn)作、決策模式以及持續(xù)改進(jìn)管理等企業(yè)運(yùn)作管理的方方面面。(1)計(jì)

12、劃方式mrp11采用集中的計(jì)劃方式，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)首先建立一套規(guī)范、準(zhǔn)確的零件、 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及加工工序等數(shù)據(jù)系統(tǒng)，并在系統(tǒng)中維護(hù)準(zhǔn)確的庫存、訂單等供需數(shù)據(jù), mrp11據(jù)此按照無限能力計(jì)劃法，集中展開對各級生產(chǎn)單元及供應(yīng)單元的生產(chǎn)與 供應(yīng)指令。j1t采用看板管理方式，按照有限能力計(jì)劃，逐道工序地傳遞生產(chǎn)中的取貨 指令和生產(chǎn)指令，各級生產(chǎn)單元依據(jù)所需滿足的上級需求組織生產(chǎn)。而toc的計(jì)劃方式不同，它先安排約束環(huán)節(jié)上關(guān)鍵件的生產(chǎn)進(jìn)度計(jì)劃，以約 束環(huán)節(jié)為基準(zhǔn)，把約束環(huán)節(jié)之前、之間、之后的工序分別按拉動、工藝順序、推 動的方式排定，并進(jìn)行一定優(yōu)化，然后再編制非關(guān)鍵的作業(yè)計(jì)劃。(2) 能力平衡方式mrpii提

13、供能力計(jì)劃功能。由于mrpii在展開計(jì)劃的同時將工作指令落實(shí)在 具體的生產(chǎn)單元上，因此根據(jù)生產(chǎn)單元的初始化能力設(shè)置，可以清楚地判斷生產(chǎn) 能力的實(shí)際需求，由計(jì)劃人員依據(jù)經(jīng)驗(yàn)調(diào)整主生產(chǎn)計(jì)劃，以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)能力的相對 平衡。jit計(jì)劃展開時基本不對能力的平衡作太多考慮，企業(yè)密切協(xié)作的方式保持 需求的適當(dāng)穩(wěn)定并以高效率的生產(chǎn)設(shè)備來保證生產(chǎn)線上能力的相對平衡。總體能 力的平衡一般作為一個長期的規(guī)劃問題來處理。toc首先按照能力負(fù)荷比把資源分為約束資源和非約束資源，通過改善企業(yè) 鏈條上的薄弱環(huán)節(jié)來消除“約束”，同時注意到“約束”是動態(tài)轉(zhuǎn)移的，通過 toc管理手段的反復(fù)應(yīng)用以實(shí)現(xiàn)企業(yè)的持續(xù)改進(jìn)。(3) 庫存的控

14、制方式mrpii中一般設(shè)有各級庫存，強(qiáng)調(diào)對庫存管理的明細(xì)化、準(zhǔn)確化。庫存執(zhí)行 的依據(jù)是計(jì)劃與業(yè)務(wù)系統(tǒng)產(chǎn)生的指令，如：加工領(lǐng)料單、銷售領(lǐng)料單、采購入庫 單、加工入庫單等。j1t生產(chǎn)過程中一般不設(shè)在制品庫存，只有當(dāng)需求期到達(dá)時才供應(yīng)物料，所 以庫存基本沒有或只有少量。而toc的庫存控制是通過合理設(shè)置“時間緩沖”和“庫存緩沖”來實(shí)現(xiàn)的。 緩沖器的存在起到了防止隨機(jī)波動的作用，使約束環(huán)節(jié)不至于出現(xiàn)等待任務(wù)的情 況。緩沖器的大小由觀察與實(shí)驗(yàn)確定，再通過時間，進(jìn)行必耍的調(diào)整。(4) 質(zhì)量的管理方式mrp11將岀現(xiàn)的質(zhì)量問題視為概率性問題，并在最終檢驗(yàn)環(huán)節(jié)加以控制。系 統(tǒng)可以設(shè)置默認(rèn)質(zhì)量控制參數(shù)，借助生產(chǎn)中

15、質(zhì)量信息的反饋，事后幫助分析岀現(xiàn) 質(zhì)量問題的原因。j1t質(zhì)量控制中，進(jìn)入下一道工序時要確保上一道送來的零件沒有質(zhì)量問題, 一級級控制直至最后成品。對于發(fā)現(xiàn)的質(zhì)量問題，一方面立即組織質(zhì)量小組解決, 另一方面可以停止生產(chǎn)，確保不再生產(chǎn)出更多廢品。在toc中，一方面，在約束環(huán)節(jié)前設(shè)置質(zhì)檢，以避免前道工序的破洞對約束 環(huán)節(jié)的影響。另一方面，當(dāng)“質(zhì)量管理”因素成為一個無形約束時，通過一系列 工具來找到突破點(diǎn)。(5)物料采購與供應(yīng)方式mrpii的采購與供應(yīng)系統(tǒng)主要根據(jù)由計(jì)劃系統(tǒng)下達(dá)的物料需求指令進(jìn)行采購 決策，并負(fù)責(zé)完成與供應(yīng)商之間的聯(lián)系與交易。此類采購與供應(yīng)部門的工作主要 圍繞如何保證供應(yīng)的同時降低費(fèi)用

16、。jit將采購與物料供應(yīng)視為生產(chǎn)鏈的延伸部分，即為看板管理向企業(yè)外傳遞 需求的部分。實(shí)際生產(chǎn)過程中，由于企業(yè)多已建立密切的合作關(guān)系，所以供應(yīng)商 一般亦根據(jù)提岀的需求組織生產(chǎn)，保證生產(chǎn)鏈的緊密銜接。此種情況，采購供應(yīng) 部門更像協(xié)作管理部門。toc軟件的集體運(yùn)行和mrpii 一樣需要大量的數(shù)據(jù)支持，如產(chǎn)品結(jié)構(gòu)文件、 加工工藝文件以及加工時間、調(diào)整準(zhǔn)備時間、最小批量、最大庫存、替代設(shè)備等。 物料采購提前期不是事先固定，由上述數(shù)據(jù)共同決定的函數(shù)，物料的供應(yīng)與投放 則按照一個詳細(xì)作業(yè)計(jì)劃來實(shí)現(xiàn)，即通過“繩子”來同步。2. 3生產(chǎn)物流系統(tǒng)績效衡量的指標(biāo)體系生產(chǎn)物流系統(tǒng)衡量的作業(yè)指標(biāo)有以下三種：(1)有效產(chǎn)

17、出(through put, t) 企業(yè)在某個時期通過銷售獲得的貨幣。它同產(chǎn)出量的概念不同，沒有銷售的產(chǎn) 品只能作為庫存處理，是沒有實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的貨幣投入，也是一種浪費(fèi)。(2)庫存 (inventory ,1)企業(yè)為了實(shí)現(xiàn)有效產(chǎn)出，在所有外購物料上的投入的資金。(3)運(yùn)行費(fèi)用(operation expenses , 0e) 一運(yùn)行費(fèi)用包括了除材料費(fèi)以外的成 本，庫存保管費(fèi)也包括在運(yùn)行費(fèi)用中，是企業(yè)在某個時期為了將庫存轉(zhuǎn)化為有效 產(chǎn)出的費(fèi)用。若用s表示銷售收入，np表示凈利潤，r01表示投資收益率，c表示產(chǎn)品總 成本，各作業(yè)指標(biāo)與財(cái)務(wù)指標(biāo)的關(guān)系用公式表示為：t=s-i; oe=c-i; np=t-

18、oe;roi=(toe)/(i+oe);另外，一個與企業(yè)經(jīng)營息息相關(guān)的重要財(cái)務(wù)指標(biāo)一現(xiàn)金流量的增減方向在生 產(chǎn)物流系統(tǒng)中是與r01同向的。在進(jìn)行生產(chǎn)物流系統(tǒng)改造的過程中，將改進(jìn)前的上述各指標(biāo)與改造后的各指 標(biāo)進(jìn)行對比分析，以評估此次改造的成果。3瓶頸理論和同步制造3. 1瓶頸理論(toc)的產(chǎn)生瓶頸理論是以色列物理學(xué)家及企業(yè)管理顧問戈德拉特博士于20實(shí)際70年代 提岀的，是繼mrp、jit后的乂一項(xiàng)自治生產(chǎn)的新方式。該理論最初被稱作最優(yōu) 時間表(opt)，后乂改稱為最優(yōu)生產(chǎn)技術(shù)(opt),最后發(fā)展成為瓶頸理論，在 20世紀(jì)90年代逐漸形成完善的管理體系。它是一種持續(xù)改善、解決“瓶頸約束 資源”

19、的管理哲學(xué)。3.2瓶頸理論的核心內(nèi)容及在生產(chǎn)物流系統(tǒng)控制中的應(yīng)用為了實(shí)現(xiàn)企業(yè)“有效產(chǎn)出”的總目標(biāo)，瓶頸理論強(qiáng)調(diào)，首先要在生產(chǎn)能力和 生產(chǎn)工藝流程現(xiàn)場作業(yè)管理中尋找瓶頸因素；其次，應(yīng)把重點(diǎn)放在瓶頸工序上， 保證瓶頸工序不發(fā)生停工待料，提高瓶頸工作中心(機(jī)器設(shè)備)的利用率，從而 得到最大的產(chǎn)品產(chǎn)出，為實(shí)現(xiàn)“有效產(chǎn)出”目標(biāo)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)；第三，應(yīng)根據(jù)不 同的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、工藝流程和物料流動的總體情況，設(shè)定管理控制點(diǎn)；最后，在找 出系統(tǒng)已存的瓶頸，打破瓶頸之后，立即再找下一個瓶頸，別讓人的惰性成了最 大的瓶頸，也就是對生產(chǎn)物流系統(tǒng)做岀不斷的調(diào)整改善。3. 3 toc的系統(tǒng)化原則3. 3.1與生產(chǎn)系統(tǒng)瓶頸資源

20、有關(guān)的原則(1) 瓶頸資源決定生產(chǎn)系統(tǒng)的庫存和有效產(chǎn)岀；(2)非瓶頸資源的利用程度不 由其本身決定，而是由生產(chǎn)系統(tǒng)的瓶頸資源決定的；(3)瓶頸上一個小時的損失 則是整個系統(tǒng)的一個小時的損失；(4)在沒有改進(jìn)瓶頸資源的情況下，非瓶頸資 源節(jié)省一個小時無益于增加系統(tǒng)的有效產(chǎn)岀；(5)非瓶頸資源的損失時間可以彌 補(bǔ)，因?yàn)榭梢杂墒Ｓ嗌a(chǎn)能力和等待時間作為補(bǔ)充；(6)編排生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃時， 考慮生產(chǎn)系統(tǒng)資源的瓶頸，生產(chǎn)提前期是作業(yè)計(jì)劃的結(jié)果，而不是預(yù)測值。3. 3. 2與生產(chǎn)物流系統(tǒng)物流有關(guān)的原則(1)追求物流的平衡，而不是生產(chǎn)能力的平衡；(2)傳送或搬運(yùn)批量不一定和 生產(chǎn)批量一致；(3)生產(chǎn)批量的大小不

21、是固定的，而是可變的。3. 4 toc的五大核心步驟(1) 分析系統(tǒng)，尋找瓶頸；(2) 理清瓶頸，尋找突破；(3) 立足突破，提出措施；(4) 深化動作，擴(kuò)充瓶頸；(5) 積極提升，團(tuán)隊(duì)前進(jìn)。3.5生產(chǎn)物流系統(tǒng)中瓶頸的識別瓶頸資源限制了整個企業(yè)岀產(chǎn)產(chǎn)品的數(shù)量，是生產(chǎn)物流系統(tǒng)中物流量最小的 地方。識別生產(chǎn)系統(tǒng)中的瓶頸是進(jìn)行生產(chǎn)物流系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的重中之重。要判別 一個資源是否為瓶頸，應(yīng)從該資源的實(shí)際生產(chǎn)能力與它的生產(chǎn)負(fù)荷來考察。在實(shí) 際生產(chǎn)過程中，系統(tǒng)的瓶頸隨生產(chǎn)計(jì)劃更改和人員、設(shè)備等外界因素的變動而動 態(tài)變化，所以耍注意瓶頸具有動態(tài)性。3. 5. 1瓶頸的數(shù)學(xué)描述瓶頸辨識是編制瓶頸資源計(jì)劃的前提

22、，是dbr方法實(shí)施的首要步驟，找到了 瓶頸就找到了控制物流的關(guān)鍵(鼓點(diǎn))o對于系統(tǒng)中的n個資源紙，x-x”實(shí)際產(chǎn)出能力g, c2,c”，系 統(tǒng)外部需求量mr, mr2.mr11q某些資源之間存在互為輸入和輸出的關(guān)聯(lián)關(guān) 系r。假設(shè)與資源x相關(guān)的資源的標(biāo)號所組成的集合為s,即s = jjibr(xi,xj)那么資源x，為瓶頸當(dāng)且僅當(dāng)g § min mri , min v cj , j e s即瓶頸資源/的能力q不能滿足它的外部需求m尺，同時任何一個與之 輸入和輸出關(guān)系的資源的能力5也大于c/22.3. 5.2生產(chǎn)物流系統(tǒng)中瓶頸識別的案例案例陳述：在某飲料工廠s中，瓶身清洗車間每天的清洗能

23、力為120000瓶, 每周工作7天。飲料裝瓶車間每天的裝瓶能力為80000升，一周工作7天。所裝 的750毫升標(biāo)準(zhǔn)瓶，由傳送機(jī)即時送往3個標(biāo)簽刷貼車間進(jìn)行標(biāo)簽刷貼，每個車 間的h刷貼量為40000瓶，一周工作6天。刷貼標(biāo)簽后的飲料被送往包裝區(qū)包裝, 由于包裝區(qū)與生產(chǎn)線主產(chǎn)區(qū)相距較遠(yuǎn)，工廠采用自有貨車進(jìn)行運(yùn)輸，工廠有8輛 卡車，每車可裝300箱，每天4個往返，一周工作7天。包裝區(qū)每周工作5天， 每天可包裝20000箱，每箱12瓶。下面，通過計(jì)算可以得出這個飲料生產(chǎn)線的能力多大，并給出該飲料工廠提 咼能力的方案。解決方案：這條飲料生產(chǎn)線有五個部分的信息，在此我們利用同一單位一每 周瓶數(shù)(瓶/周)表

24、示能力。(1) 瓶身清洗車間的能力為：7x120000 = 840000瓶/周(2) 裝瓶車間的能力為：7x80000/0. 75 = 746667瓶/周標(biāo)簽刷貼車間的能力為：3x6x40000 = 720000瓶/周(4) 運(yùn)輸部門的能力為:7x4x8x300x 12 = 806400瓶/周(5) 包裝區(qū)的能力為:5x 12x20000=1200000瓶/周通過計(jì)算可知，該飲料生產(chǎn)線的能力就是這些能力中最小的一個，即標(biāo)簽刷 貼車間。工廠僅能通過增加標(biāo)簽刷貼車間的能力來提高整條生產(chǎn)線的能力，改進(jìn)生產(chǎn) 線中的其他部分根本不起作用，此時要根據(jù)標(biāo)簽刷貼車間的整個工作流程來尋找 問題、突破問題，設(shè)法提

25、升其能力，進(jìn)而提升整個生產(chǎn)線的能力。當(dāng)然，一個瓶 頸去除時，另一個瓶頸會隨之形成，在本案例中下一個瓶頸就會是瓶裝車間了。 所以，在識別瓶頸突破瓶頸的過程中還要特別注意瓶頸的動態(tài)性，不斷循環(huán)改進(jìn) 以使整個生產(chǎn)物流系統(tǒng)不斷優(yōu)化。3.6 toc條件下的生產(chǎn)物流系統(tǒng)計(jì)劃與控制一dbr系統(tǒng)為保證t0c計(jì)劃的順利實(shí)施，企業(yè)制定計(jì)劃時就要以尋求顧客需求與企業(yè)能 力的最佳配合為目標(biāo)，一旦一個被控制的工序(即瓶頸)建立了一個動態(tài)平衡， 其余的工序就應(yīng)相繼地與這一被控制的工序同步。t0c的計(jì)劃與控制是通過dbr系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的。即“鼓(drum)"、“緩沖器 (buffer) ” 和“繩子(rope) ”。(

26、1) 企業(yè)生產(chǎn)物流瓶頸的識別及合理利用(d)識別生產(chǎn)物流系統(tǒng)的真止瓶頸是企業(yè)生產(chǎn)過程運(yùn)行toc的開端，也是控制物 流的關(guān)鍵。因?yàn)檫@些瓶頸制約著企業(yè)的生產(chǎn)能力，也控制著企業(yè)同步生產(chǎn)的節(jié)奏 “鼓點(diǎn)”。一般來說，當(dāng)需求超過能力時，排隊(duì)最長的工序就是瓶頸。找出瓶 頸之后，可以通過編制詳細(xì)的生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃，在保證對其生產(chǎn)能力合理、充分利 用的前提下，適時滿足市場對本企業(yè)產(chǎn)品的需求。從計(jì)劃和控制的角度看，“鼓” 反映了系統(tǒng)對瓶頸資源的利用。(2) 隨機(jī)波動的控制(b)產(chǎn)品生產(chǎn)計(jì)劃的建立，應(yīng)該使受瓶頸控制的物流達(dá)到最優(yōu)。因?yàn)槠款i控制著 系統(tǒng)的“鼓的節(jié)拍”，即控制著企業(yè)的生產(chǎn)節(jié)拍和產(chǎn)出率。為此，一般按有限能 力

27、，用到排方法對關(guān)鍵資源排序。為了充分利用瓶頸的能力，在瓶頸上可采用擴(kuò) 大批量的方法，以減少調(diào)整準(zhǔn)備時間。同時，要對瓶頸進(jìn)行保護(hù)，使之不受系統(tǒng) 其他部分波動的影響。為此，一般需要設(shè)置“緩沖器”以防止可能出現(xiàn)的生產(chǎn)的 隨機(jī)波動造成的瓶頸等待任務(wù)的情況。一般來說，緩沖器分為“庫存緩沖”和“時間緩沖”兩類。庫存緩沖也就是 安全庫存，用以保證非瓶頸工序出現(xiàn)意外時瓶頸工序的正常進(jìn)行。而時間緩沖則 是要求瓶頸所需的物料提前提交的時間，以解決由于瓶頸工序和非瓶頸工序在生 產(chǎn)批量上的差異可能造成的對生產(chǎn)的延誤。（3）物流能力的平衡（r）“緩沖器”的設(shè)置保證了企業(yè)最大的產(chǎn)出率，但也相應(yīng)產(chǎn)生了一定的庫存。 為了實(shí)現(xiàn)

28、在及時滿足市場需求的前提下的最大效益，必須合理安排一個物料通過 各個工序的詳細(xì)作業(yè)計(jì)劃，這就是toc中的“繩子”。在toc控制模式下的生產(chǎn) 受制于瓶頸產(chǎn)出的節(jié)奏。沒有瓶頸發(fā)出的指令，就不能進(jìn)行生產(chǎn)，這個指令就是 通過類似“看板”的一根隱形的“繩子”在工序間傳遞的。通過“繩子”系統(tǒng)的控制，實(shí)現(xiàn)瓶頸前的非瓶頸工序均衡生產(chǎn)，加工批量和 運(yùn)輸批量減少，可以減少提前期以及在制品庫存，而同時乂不使瓶頸停工待料。 3.7同步制造的排序方法同步制造是指在生產(chǎn)物流系統(tǒng)進(jìn)行周密設(shè)計(jì)的前提下，使各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)速率 完全協(xié)調(diào)，從而根本消除庫存，甚至工序之間暫時停滯的一種制造方式。同步制造的排序步驟是：（1）找出瓶頸工序

29、；（2）讓瓶頸工序最大限度地工作, 為此安排瓶頸工序前的生產(chǎn)時間總和小于瓶頸工序生產(chǎn)時間的部分首先進(jìn)行生 產(chǎn)；（3）向前推進(jìn)給瓶頸工序排序；（4）向后推進(jìn)給其他非瓶頸工序排序，以不斷 保障瓶頸工序的需求；（5）傳送批量不一定與生產(chǎn)批量一致，警防人的惰性成為 新的瓶頸問。4生產(chǎn)物流系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)在利用toc的方法突破了生產(chǎn)物流系統(tǒng)中的瓶頸，實(shí)現(xiàn)了同步制造的生產(chǎn)方 式后就可以得出生產(chǎn)物流系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的一般方法。不同的生產(chǎn)過程有著不同的 生產(chǎn)物流構(gòu)成，生產(chǎn)物流的構(gòu)成取決于下列三方面因素：（1）生產(chǎn)的類型；（2）生 產(chǎn)規(guī)模；（3）企業(yè)的專業(yè)化與協(xié)作水平。合理組織生產(chǎn)物流的基本要求包括：（1）生產(chǎn)物流過程

30、具有連續(xù)性；（2）生產(chǎn) 物流過程具有并行性；（3）生產(chǎn)物流過程具有節(jié)奏性；（4）生產(chǎn)物流過程的比例 具有協(xié)調(diào)性；（5）物流過程具有適應(yīng)性。4. 1生產(chǎn)物流系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的原則（1）功最小原則物流過程中耍避免不增加任何附加的價值，徒然消耗大量人力、物力和財(cái)力 的情況。因此，物流“距離”耍短，搬運(yùn)“量”耍小。(2) 流動性原則良好的生產(chǎn)物流系統(tǒng)應(yīng)使流動順暢，消除無謂停滯，力求生產(chǎn)流程的連續(xù)性。 當(dāng)物料向成品方向流動時，應(yīng)盡量避免工序或作業(yè)間的逆向、交錯流動或發(fā)生與 其他物料混雜的情況。(3) 高活性指數(shù)原則采用高活性指數(shù)的搬運(yùn)系統(tǒng)，減少二次搬運(yùn)和重復(fù)搬運(yùn)量。(4) 綜合性原則進(jìn)行生產(chǎn)物流系統(tǒng)設(shè)計(jì)，要

31、站在全局的立場，考慮工廠的長遠(yuǎn)發(fā)展，全面分 析和處理各種影響因素。不僅考慮物流系統(tǒng)各功能之間的協(xié)調(diào)發(fā)展，同時要服務(wù) 于生產(chǎn)關(guān)系、規(guī)模、能力、質(zhì)量、管理等的需耍，使生產(chǎn)物流系統(tǒng)成為整個生產(chǎn) 鏈中的橋梁和紐帶，生產(chǎn)關(guān)系更加和諧，全面提高生產(chǎn)效率，降低成本，增加收 益。(5) 適應(yīng)性原則在實(shí)施供應(yīng)鏈管理和市場經(jīng)濟(jì)前提下，生產(chǎn)物流系統(tǒng)一定要具有柔性、適應(yīng) 性耍強(qiáng)。(6) 經(jīng)濟(jì)性原則生產(chǎn)物流系統(tǒng)設(shè)計(jì)既耍滿足生產(chǎn)的耍求為生產(chǎn)服務(wù)，又耍盡量節(jié)省投入'。4. 2生產(chǎn)運(yùn)作物流系統(tǒng)設(shè)計(jì)為了實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)運(yùn)作戰(zhàn)略，必須對生產(chǎn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)化要素(生產(chǎn)技術(shù)、生產(chǎn)設(shè)施、 生產(chǎn)能力、生產(chǎn)一體化)和非結(jié)構(gòu)化要素(生產(chǎn)人員、牛產(chǎn)

32、計(jì)劃、生產(chǎn)庫存、牛 產(chǎn)質(zhì)量)進(jìn)行調(diào)整。即對一個生產(chǎn)運(yùn)作系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)。生產(chǎn)運(yùn)作物流系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是先根據(jù)市場需求進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)，得到有競爭力的 產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案；然后還要解決產(chǎn)品由設(shè)計(jì)到制造的實(shí)現(xiàn)過程一工藝設(shè)計(jì)，確定制 造工藝過程，所需設(shè)備、工藝設(shè)備；當(dāng)設(shè)計(jì)方案和工藝方案都確定后，則要建立 具體的生產(chǎn)系統(tǒng)，選定廠址，布置設(shè)備。在生產(chǎn)運(yùn)作系統(tǒng)設(shè)計(jì)的四項(xiàng)內(nèi)容(選址、 設(shè)施布置、崗位設(shè)計(jì)及工作考核和報(bào)酬)中，每個方面在設(shè)計(jì)時多少都要考慮“物 流路徑”合理化的問題，其中的設(shè)施布置將影響牛產(chǎn)物流路線、物流流程及物料 搬運(yùn)效率。所以必須以生產(chǎn)物流為核心開展企業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。4. 3與生產(chǎn)物流優(yōu)化直接相關(guān)的設(shè)施布置

33、設(shè)計(jì)設(shè)施布置設(shè)計(jì)是根據(jù)企業(yè)的經(jīng)營目標(biāo)和生產(chǎn)綱領(lǐng)，在確定的空間場所內(nèi)，按 照從原材料的接受、零件和產(chǎn)品的制造，到成品的包裝、發(fā)運(yùn)的全過程，將人員、 設(shè)備、物料所需要的空間作最適當(dāng)?shù)姆峙浜妥钣行У慕M合，以便獲得最大的牛產(chǎn) 經(jīng)濟(jì)效益。企業(yè)設(shè)施布置設(shè)計(jì)包扌舌兩個內(nèi)容：工廠總體布置和車間布置。設(shè)施布置設(shè)計(jì)的目的是要將企業(yè)內(nèi)的各種物質(zhì)設(shè)施進(jìn)行合理安排，使他們組 合成一定的空間形式，從而有效地為企業(yè)的牛產(chǎn)運(yùn)作服務(wù)，以獲得更好的經(jīng)濟(jì)效 果。設(shè)施布置設(shè)計(jì)在設(shè)施位置選定之后進(jìn)行，它要確定組成企業(yè)的各個部分的平 面或立休位置，并相應(yīng)地確定物料流程、運(yùn)輸方式和運(yùn)輸路線等。設(shè)施布置設(shè)計(jì)的基木要素有：p（產(chǎn)品或材料或服務(wù)

34、）、q （數(shù)量或產(chǎn)量）、r （生產(chǎn)路線或工藝過程）、s （輔助服務(wù)部門）、t （時間或時間安排）。設(shè)施布置設(shè)計(jì)的基木形式按工作流程形式分三種基木類型（工藝原則布置、 產(chǎn)品原則布置、定位布置）和一種混合類型（成組技術(shù)布置）5總結(jié)與展望當(dāng)前中國己加入wto發(fā)展成為全球制造中心，中國企業(yè)面臨著前所未有的競 爭。新的環(huán)境對制造企業(yè)的牛產(chǎn)管理系統(tǒng)提出了更高的要求，物流管理作為牛產(chǎn) 管理的重要組成部分對企業(yè)起著至關(guān)重要的作用。提高企業(yè)物流管理水平也是企 業(yè)提高自身競爭力的要求之一。木文在對現(xiàn)有牛產(chǎn)物流管理模式優(yōu)缺點(diǎn)研究分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合toc的思想 和原則，給出了在此模式下的瓶頸辨識和瓶頸排產(chǎn)等關(guān)鍵技術(shù)的

35、實(shí)現(xiàn)方法以及牛 產(chǎn)物流系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般指導(dǎo)思想方法。但是還有一些問題并沒有詳細(xì)探討，以下 方面有待于進(jìn)一步的研究。（1）由于生產(chǎn)系統(tǒng)的復(fù)雜性和瓶頸辨識的重要性，木文只是重點(diǎn)研究開發(fā)了 瓶頸辨識的原型系統(tǒng)，距離企業(yè)的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用情況還相差一定的距離。所以在該原 型系統(tǒng)的基礎(chǔ)上還應(yīng)當(dāng)繼續(xù)深入實(shí)際，開發(fā)出適用于企業(yè)應(yīng)用的系統(tǒng)。（2）基于toc的生產(chǎn)物流系統(tǒng)的其他模塊有待于進(jìn)一步研究和開發(fā)。（3）在生產(chǎn)物流計(jì)劃編制的過程中只是考慮了生產(chǎn)能力約束，沒有考慮其他 資源以及市場約束的情況，考慮多約束情況的計(jì)劃編制有待于進(jìn)一步研究。（4）木論文還沒有研究批量和提前期的問題。數(shù)字化工廠解決方案數(shù)字化工廠簡介數(shù)字化工廠

36、以產(chǎn)品全生命周期的相關(guān)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，在計(jì)算機(jī)虛擬環(huán)境中，對 整個生產(chǎn)過程進(jìn)行仿真、評估和優(yōu)化，并進(jìn)一步擴(kuò)展到整個產(chǎn)品生命周期的新型 生產(chǎn)組織方式。數(shù)字化工廠主要解決產(chǎn)品設(shè)計(jì)和產(chǎn)品制造之間的“鴻溝”，實(shí)現(xiàn) 產(chǎn)品生命周期中的設(shè)計(jì)，制造、裝配、物流等各個方面的功能，降低設(shè)計(jì)到牛產(chǎn) 制造之間的不確定性，在虛擬環(huán)境下將生產(chǎn)制造過程壓縮和提前，并得以評估與 檢驗(yàn)，從而縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)到生產(chǎn)的轉(zhuǎn)化的時間，并且提高產(chǎn)品的可靠性與成功率。 包括：三維布局仿真：在三維環(huán)境中對工廠布局以及車間生產(chǎn)線布局方案進(jìn)行 可視化仿真，為方案評審提供評估工具生產(chǎn)線物流仿真：通過物流過程邏輯建模，對物流規(guī)劃方案進(jìn)行仿真分 析與評估，并為優(yōu)化物流提供建議裝配工藝仿真：在裝配工藝流程進(jìn)行仿真，進(jìn)行裝配空間、時間、人機(jī) 工程學(xué)評價，并生成作業(yè)指導(dǎo)書三維布局仿真工廠布局規(guī)劃與仿真使用自主研發(fā)的vrlayout三維虛擬布局平臺，以三維 沉浸式虛擬環(huán)境取代傳統(tǒng)的二維環(huán)境進(jìn)行布局規(guī)劃，建