精益忠言丨精学约束理论TOC 多品种小批量的DBR排产方法
特别感谢我的挚友、TOC专家王聪老师提供的案例素材与精辟解答
美国制造业复活的秘密武器
TOC理论（Theory of Constraints）即瓶颈理论、约束理论是由以色列物理学界艾利.高德拉特博士花了20年时间开创的手法。TOC由两个核心要素构成：以生产日程安排为核心的“生产改善方法”；问题分析与解决的“思考过程TP”
TOC在美国企业界得到了很多应用，在20世纪90年代逐渐形成完善的管理体系。美国生产及库存管理协会(American Product and Inventory Control Society, APICS)非常关注TOC，称其为“约束管理(Constraint Management)”，并专门成立了约束管理研究小组。该小组认为：TOC是一套管理理念与管理工具的结合。“约束”即企业在实现其目标的过程中现存的或潜伏的制约因素。约束管理是通过逐个识别和消除这些约束，使得企业的改进方向和改进策略明确化，从而达到帮助企业更有效地实现其目标的目的
简单来讲，TOC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一一消除这些约束，从而更有效地实现企业目标。用一句话来概括，TOC就是“为实现整体最优而聚焦的方法”
日本专家称TOC是“美国制造业复活的秘密武器”、“超越丰田精益制造的实践方法”
TOC的DBR理论 鼓-缓冲-绳
聚焦瓶颈
对生产过程的要求是：系统产出最高（销售量的最大）、周期最短（准时交付）、且库存最低（成本最低）。但是，各种异常（特殊原因）的存在和系统的波动（包括供应、生产、市场三个时间段），让生产运行充满了矛盾和冲突
因此如果从非瓶颈的任何一段或一点的局部入手进行改善，很难获得整个系统的优化
高德拉特博士分析了整个生产过程，将其比喻为一个链条。而这个链条中，总会存在一个薄弱的环节（瓶颈），限制了系统的有效产出。在没有充分利用、并发挥其最高能力前，无论是投资提高瓶颈，还是将资源投入到其他非瓶颈环节改善，都是不合理的改善行为
聚焦五步曲可以简称为DBR-BM模型：Drum、Buffer、Rope—BufferManagement，鼓、缓冲、绳子---缓冲管理
鼓-Drum：瓶颈（CCR）
在生产加工过程的内部，生产排序的关注对象是CCR（Capacity Constraint Resource，产能制约资源，也就是瓶颈）。 通过瓶颈点的节奏来确定绳长，以此来决定投料
缓冲-Buffer：物理缓冲
原材料缓冲、CCR缓冲、装配缓冲、发货缓冲
绳-Rope
控制CCR所使用物料的投料时间线以及优先排序
适用场景/条件：内部只有一个固定的瓶颈（CCR）， 相当于MTS 供求关系：供不应求
SDBR（Simplified Drum-Buffer-Rope）
简化的鼓-缓冲-绳，相当于MTO供求关系：供大于求
鼓：市场（顾客订单，包括销售预测）
缓冲：用生产缓冲代替原来的瓶颈缓冲和出货缓冲或装配缓冲
绳：不再为CCR做详细排序，只对投料时间实施排序，但须监控CCR（内部瓶颈工序）的负荷
计划与排产原则基石
满足客户订单的交期是一切计划的底线
4类基本订单模式
大批量连续生产模式下，排产模式十分简单，就是将新的订单按时间顺序安排下去，没有必要仔细考虑瓶颈工序能力，更不存在“插单”带来的计划复杂性
多品种 小批量订单的2类基本计划模式
MTS
面向库存的生产，备货、补货，一般是供不应求的订单模式
MTO
面向订单的生产，完成确定的订单需求，一般是供大于求的订单模式
MTS与MTO各有优缺点
TOC理论的DBR方法正是针对MTS及MTO订单模式的最为有效的排产方法，它克服了传统ERP系统中MRP模型“无限产能”的致命缺陷，也不像丰田拉动式排产所需要的严格的节拍TT、产能均衡化以及看板管理所带来的精细管理，因此对于中小企业更具实用性！
完全定置生产的订单模式，生产计划是以“项目管理”的方式执行的
订单模式不同，计划模式也应当对症下药
构建4级计划保障体系
只有构建4级计划体系才能实现客户交付的承诺
计划体系制定的4大基本原则
预测计划要滚动
产能负荷分析与规划、物料需求规划
月次主计划要明确
物料采购计划与采购行动
成品入库规划
周次主计划要确定
物料集结
生产准备
生产日计划要执行
制造指令
人员配置
产能配置
物料配送
DBR计划就是需要明确地制定出月次主计划，并因此而分解出周次主计划、生产日计划，从而为物料采购、物料集结、生产准备提供精准的基准
但DBR计划并没有太多地涉及滚动式的预测计划，这对于中小企业而言（特别是完全MTO模式）并不会带来问题，但对于大型企业、特别是MTS模式而言，将会影响到跨度为若干月的采购规划、产能规划与生产构造的规划。有关滚动式预测计划，在业界被称为产供销联动的PSI计划
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DBR计划与排产
单个订单的排产
生产准备时间十分必要，其中物料的集结与齐套是生产日计划是否可以执行的必要条件。这个时间构成了所谓的“计划锁定期”
而订单制造周期则是由瓶颈工序制造周期CT以及制造流程中的在制品数量决定，可以严格计算出来
瓶颈工序CT越短，则生产周期就越短
工序间周转的在制品数量越少，则生产周期就越短
生产准备的时间越短，则完成生产任务的周期就越短
设定必要的物料库存，可以减少生产准备时间从而缩短订单交付的前置期（LT）
不到时间不投料
如果生产任务不饱满一定要早投，则必须有规则，如：最多提前5天
原料不齐套不投料
确定了到货日期可以按预计齐套期投料
不齐套投产，只会让物料堆积在生产过程中，造成拥挤排队，反而所有的订单都延误。且让现场无所事从
为了减少某工序切换时间，可以合并订单投料
必须是确定的订单，不能基于预测
合单也要规则，如：最多提前5天
计划人员控制物料的投放，就是纸上谈兵
在实战中，可以运用“仓库物料精准配送制度”严格控制物料的投入
如果单个订单的排产也不能满足客户的交付期要求，那么如何加快流动性、缩短订单交付周期LT则成为了需要改善的当务之急
改善波动，减少异常的发生和影响
工序的快速切换与生产快速准备的改善
在瓶颈CT不变的情况下，实行连续流布局，消灭部分中间在制
物流方法的改善
通过工位改善，与其减人，不如缩短生产周期
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多个订单的排产
我们假定有一个三工序的生产过程，工序1、工序2、工序3，其中工序2为产能瓶颈工序。当然工序2也可以生产其他产品，因为它很厉害、也很重要，很多产品离不开它，所以它很忙，否则就交不出货、少交货，有效产出就降低了，公司的利润就少了
总共3道生产工序，预计的生产周期是4天时间
工序2是产能瓶颈
供求关系：供不应求
排产目标：计划员要确定进行排产的要素：瓶颈工序生产顺序、承诺的交期、投料时间
企业目标：瓶颈工序产能最大化
DBR之鼓
TOC DBR生产模式下，鼓是什么呢，就是以瓶颈为鼓。鼓的喻义是，围绕瓶颈、按照瓶颈的产能最大化目标，注意啊，这儿重点是围绕瓶颈工序2，进行生产先后顺序的规划，也就是生产计划，然后我才可以按照这个计划反馈客户我可能承诺的产品交期及其匹配的交货数量
如何确定生产先后顺序、从而承诺顾客交期及其产品数量呢？
TOC中把这个预估的生产周期时间称为生产缓冲，生产缓冲是诸多缓冲类型中的时间缓冲，生产缓冲就是4天生产周期时间L/T
将合并、调整、优化的多个订单按照工序2的能力和尽可能接近顾客要求的交付期的先后顺序进行生产先后的排序，然后以工序2开始生产的日期为中心，用1/2的时间缓冲向前确定投料日，向后是满足交付日，就是可以承诺的成品入库交货期，就可以反馈客户采购员了
DBR之绳子
投料时间就是绳子的喻义，就是确定某个订单的投料时间
DBR之缓冲
TOC缓冲有很多类型，如原材料缓冲、瓶颈缓冲、成品缓冲、装配缓冲、公共资源缓冲，还有刚刚谈过的时间缓冲。当然了，物料缓冲也可以转化为时间类的缓冲，如采购周期、冲压生产周期、装配周期、成品库存周期等等
最简单单纯的DBR生产模式下，就包括了原材料缓冲、瓶颈缓冲（工序2是瓶颈）、成品缓冲和时间缓冲
Buffer的大小如何确定呢？
凭计划员和调度员的实际工作经验，差不多就成。高德拉特博士说过：大概的对胜过精确的错，这里TOC就是需要大概的对。只要克服惰性、持续改进即可
所以缓冲就是确定具体生产场景下的各类需要的缓冲的大小：时间或实物数量或缓冲物料所需的存放空间
SDBR计划与排产
模拟生产场景
总共3道生产工序
市场需求是瓶颈
工序2是产能限制资源CCR
供求关系：供大于求
计划目的：计划员要确定进行排产的要素：瓶颈工序生产顺序、承诺的交期、投料时间
企业目标：满足顾客100%交货、甚至提前交货
SDBR模式下，市场是瓶颈、需求是瓶颈，因为供大于求、企业的产能很大，订单不足
SDBR之鼓
鼓就是交货先后顺序，就是以CCR为中心、以客户订单要求的交期先后顺序展开的排产计划
由于供大于求，意味着CCR工序2肯定有闲置时候，这种闲置不是浪费
那么既然CCR有空闲，客户交期忍耐度很低，我们是否可以根据预测大胆备点库存呢，MTS一把？
SDBR之绳子
绳子也是用来确定某个订单的投料时间，其思路和方法完全与DBR绳子的相同
SDBR之缓冲
由于SDBR模式下，CCR肯定有更多的富裕产能，故相较DBR，SDBR不需要CCR（物料实物或等同的时间）缓冲
但是原材料缓冲、成品缓冲、时间缓冲等等完全与DBR的相同，凭经验确定初始值，然后克服惰性、持续改进即可
计划执行与生产控制
生产控制的含义就是严格执行要求的生产顺序及其数量进行投料，同时也是最重要的，我们要监控诸多缓冲，时间缓冲、物料缓冲或空间缓冲。多了、少了，快了、慢了，都得适度应对
TOC的方法就是不管是什么缓冲，都分三种颜色：绿色、黄色、红色加以管理
比如生产时间缓冲吧，如果瓶颈或CCR的计划生产时间到了，它在绿色时间区内生产完成，我们就乐见其成；如果发现时间已经到了黄色区它还没有完成加工，我们就要预警、催一催了；如果到了红色区域的话，就要拉响紧急警报，所有人员都要立即响应甚至逐级上报，生产调度甚至管理层进行干预要求加班啊等方式进行赶工了，必须启动公司级快反会议！以确保按时完成瓶颈/CCR的加工、让物料流到工序3，从而确保当初承诺顾客的交期
特别重要的是，在SDBR模式下，必须监控CCR的状态。当CCR需要的计划的一种物料没到时，就要迅速切换到另一个型号物料的生产，以免消耗缓冲，造成浪费
共感 共悟
DBR解决企业供不应求的市场环境下，企业内部生产过程存在一个基本固定的产能瓶颈工序时，如何最大化瓶颈产能，以利企业整体有效产出最大化、利润最大化
SDBR解决企业供大于求的市场环境下，市场需求是瓶颈，如何满足100%交付的首要目标，已获得优势竞争力
DBR下，鼓是围绕瓶颈工序确定的生产先后顺序，绳子是某订单的投料时间（基于瓶颈负荷时间的向前1/2生产缓冲），缓冲是根据经验设定的各类物料缓冲（原材料缓冲、成品缓冲、瓶颈缓冲等）、以及与预计生产周期相等的生产时间缓冲，承诺的交期是基于瓶颈负荷时间的向后1/2生产缓冲
SDBR下，鼓是市场需求，基于顾客订单交期、围绕CCR而确定的生产先后顺序，绳子是某订单投料时间（向前半个生产缓冲时间开始投料），缓冲是根据经验设定的各类物料缓冲（原材料缓冲、成品缓冲等，但是无瓶颈缓冲）、以及与预计生产周期相等的生产时间缓冲
计划排产阶段的原则是基于鼓决定绳子；计划执行和监控阶段的原则是基于缓冲消耗进度来调节绳子
匠心宣言
专注、专研、专耕精益制造与精益管理二十余载，深知中国制造业过去的成长与崛起，更深感未来全球竞争之艰巨！实业兴邦之使命感一直深埋于心，每日催促我努力前行