基于TOC的生产物流运营方式
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一、引言
企业生产物流尤其是制造企业的生产物流是伴随着产品生产制造过程而发生的，即产品的生产制造过程实质上是一个物流过程。企业生产物流的控制主要体现在对生产物流流动速度的进度控制以及对生产物料数量上的控制。随着人们对物流活动对生产的促进作用的认识越来越深刻，近年来出现了按物料流动的通畅程度为标准来识别生产控制优先度的生产管理理论。对于各工序能力负荷相对稳定的生产企业，在有了运行物料需求计划（Material Requirements Planning，MRP）所需要的基础数据（如产品结构文件、加工工艺文件、提前期、库存量及设备情况等信息）后，就可以以TOC理论为依据对生产和物流活动进行计划和控制。
尽管TOC产生的时间不长，却取得了令人瞩目的成就，是继MRP和JIT之后出现的又一项组织生产的新方式。该理论已经在西方各国得到比较广泛的应用，取得了令人兴奋的成果。约束理论已从单一的
生产计划方法发展成为一套用于复杂系统分析与性能持续改进的管理哲学。文章着重介绍了约束理论在企业
流程管理方面的应用。
二、TOC的理论依据及原则
（一）约束理论的基本概念
TOC是约束理论（Theory of Constraints）缩写，是在以色列物理学家EliGoldratt博士提出的最优生产技术（Optimizd Production Technology，OPT）理论的基础上，于20世纪90年代逐渐成熟完善起来的。其核心思想是企业必须把有限的资源和精力投入到最紧要的环节，投入到物流效率最低的瓶颈环节上去，强调决策沟通与团体协作，体现了“抓住重点，以点带面”的管理思想。它“把企业在实现其目标的过程中现存的或者潜伏的制约因素称为‘约束’或瓶颈，通过逐个识别和消除这些‘约束’，使企业的改进方向与策略明确化，从而达到帮助企业更有效地实现其目标的目的”。
按照TOC的观点，在企业的生产系统中，值得特别重视的作业指标有三个：第一是产销率，即通过销售活动获取收益的速率，第二是库存，第三是运行费。这三个作业指标之所以重要，是因为在通常情况下，库存的降低可以导致运行费开支的减少，进而提高企业的投资收益率，为企业的发展提供保障。虽然通过降低库存来减少运行费的作用是递减的，但是一些已经达到世界最低库存水平的日本公司仍然尽力继续降低库存，原因就在于降低库存不仅可以降低运行费的开支，更重要的是它能缩短制造周期。缩短制造周期是提高企业竟争能力的一个重要因素。产品的品种、质量、价格与交货期是影响竞争力的几大因素，制造周期的缩短，对于缩短顾客的订货提前期，提高对顾客订货的响应性以及争取较高的价格都有很大的作用，进而增加市场占有率，提高未来的产销率。
现实的生产活动中，对企业库存大小和产销率高低起决定作用的因素是物料在各个环节的通过能力。在设计一个企业是，总是以各阶段的生产能力平衡为标准，然而事实上很难实现每个工序的实际负荷与其生产能力的完全统一，必然会出现有的资源负荷过重。这些实际生产能力小于（最多等于）生产负荷的资源被称为瓶颈资源。TOC原理就是侧重对企业瓶颈资源的管理。
（二）TOC理论的原则
1、不是以追求设备的生产能力平衡为目标，而是追求物流平衡。
2、非瓶颈资源的利用水平不是由它本身潜能决定的，而是由系统中的瓶颈资源决定的。
3、瓶颈资源损失的时间无法弥补，它将造成系统产出的减少。
4、非瓶颈的损失可以弥补、因为由多余生产能力，有等待时间作为补充。
5、传送或搬运批量不一定和生产批量一致。
6、瓶颈资源决定系统的产出与库存。
7、生产批量不是固定的，而是变化的。
（三）TOC理论下持续改善系统整体性能的核心步骤
1、瓶颈资源的确定
瓶颈是制约整个系统产出的部位或环节。对非瓶颈部分加大投资，不但不能提高生产效率，而且浪费资源。因此，确定瓶颈就成了TOC物流控制的基础工作。
（1）确定瓶颈资源所需要的数据。通过对自身的生产运行情况及资源配置仅需分析，企业就可以确定瓶颈资源。在这个过程中要用到的数据资料主要有：
客户服务目标；生产线上所有零部件的清单；各工序的相对位置及其供货点的位置；处于不同位置的工序的生产加工能力；不同零部件的加工批量；不同工序、不同零部件的库存水平，控制库存的方法；现有设备的生产能力等。以上数据对物流结构有重大影响。通过分析可能找到一个能使设施运营最有效率的产量，即均匀的物流量。
（2）瓶颈资源的确定。根据上述数据，找出各个环节生产能力的变化对生产运作管理的影响，找出瓶颈资源。
2、TOC生产的排序方法
上述工作确定了瓶颈工序后，TOC的工作程序是：
（1）确定瓶颈机器的最大生产能力并使其按最大限度工作。为此安排瓶颈机器前的生产时间总和小于瓶颈机器生产时间的机器首先开始生产。
（2）向前推理给瓶颈机器排序。
（3）向后推理给其他非瓶颈机器排序，以不断保障瓶颈机器的需求。
（4）传送的批量不一定与生产的批量一致。
三、TOC条件下企业物流的计划与控制——DBR系统
为保证TOC计划的顺利实施，企业制定计划时就要以寻求与企业能力的最佳配合为目标，一旦一个被控制的工序（即瓶颈）建立了一个动态的平衡，其余的工序应相继与这一被控制的工序同步。TOC的计划和控制是通过DBR系统来实现的。即“鼓（Drum）”“缓冲器（Buffer）”“绳子（Rope）”系统。
（一）企业物流约束的识别及合理利用（D）
识别企业的真正约束（瓶颈）是企业运行TOC的开端，也是控制物流的关键。因为这些瓶颈制约着企业的运作能力，也控制着企业同步生产的节奏——鼓点。事实上，产品的交货期不是由企业的生产周期决定的，而是取决于市场的需求。只有各个工序都在市场需求的时间完成了加工任务，产品的最终完工时间才能与实际要求的交货期限相符。如果能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，计算出各工序的任务工时。将任务工时能力工时比较，负荷最高的设备就是瓶颈。一般来说，当需求超过能力时，排队最长的机器就是瓶颈。找出瓶颈之后可以通过编制详细的生产作业计划，在保证对其生产能力的充分合理的利用的前提下，适时满足市场对本企业产品的需求。从计划和控制的角度看，“鼓”反映了系统对瓶颈资源的利用。
（二）随机波动的控制（B）
产品生产计划（MasterSchedule）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”，即控制着企业的生产节拍和产出率。为此，一般按有限能力，用排序方法对关键资源排序。为了充分利用瓶颈的能力，在瓶颈上可采用扩大批量的方法来减少调整准备时间。同时要对瓶颈进行保护，使之不受其他部分波动的影响。为此，一般要设置“缓冲器（Buffer）”以防止可能出现的生产的随机波动造成的瓶颈等待任务的情况。
一般来说，缓冲器分为“库存缓冲”和“时间缓冲”两类。库存缓冲也就是安全库存，用以保证非瓶颈工序出现意外时瓶颈工序的正常运行。而时间缓冲则是要求瓶颈工序所需的物料提前提交的时间，以解决由于瓶颈工序和非瓶颈工序在生产批量的差异可能造成的对生产的延误。
（三）物流能力的平衡（R）
“缓冲器”的设置保证了企业最大的产出率，但也响应产生了一定的库存。未来实现在及时满足市场需求的前提下的最大效益，必须合理安排一个物料通过各个工序的详细的作业计划，这就是TOC中的“绳子”。即在生产的组织中，物料供应与投放由一个详细的作业计划——“绳子”来同步。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），器实质和“看板”思想相同，即由后道工序根据需要向前道工序领取必要的零件进行加工，而前道工序只能补充动用的部分。实行的是一种受控生产方式。在TOC就是受控于瓶颈的产出节奏，也就是“鼓点”。没有瓶颈发出的生产指令，就不能进行生产，这个生产指令是通过类似“看板”的物质在工序间传递的。
通过“绳子”系统的控制，使得瓶颈前的非瓶颈设备均衡生产，加工批量和运输批量减少，可以减少提前其以及在制品库存，而同时不使瓶颈工待料。所以，“绳子”是瓶颈对其上游机器发出生产指令的媒介。
四、结 语
应用约束理论，可以重点突出地确保整个生产过程或工作过程快速有序的进行，能够有效地防止不适当地追求局部效率而损害全局效率的现象，从而最大限度地提高整个系统的效益。在DBR管理模式下，企业可以在现有的资源条件下，不增加人力、物力和财力，仅靠转变管理思路、调节系统运作和挖掘内部潜力，就能显著提高经济效益。