约束理论简介

约束理论简介
约束理论（TheoryofConstraints，简称TOC）是戈德拉特博士（Dr.EliyahuM.Goldratt）在1970年代晚期到1980年代早期时,他的优化生产技术（OptimizedProductionTechnology，简称OPT）的基础上发展起来的。

戈德拉特最初开发的OPT软件用了有限能力排程、车间控制和决策支持，由一家叫CreativeOutput公司经销。

由于戈德拉特把重点从经销软件转移到强调管理哲理和培训教育上，他被迫离开了这家公司。

因此，当前存在早期以OPT命名的商品软件和戈德拉特博士进一步发展的OPT哲理或TOC，不要混淆。

OPT有9条基本原则
这些原则在约束理论中得应用。

它们是：
1.重要的是平衡物流，不是平衡能力；
2.非瓶颈资源的利用率是由系统的其它约束条件决定的，而不是由其本身能力决定的；
3.让一项资源充分开动运转起来同使该项资源带来效益不是同一一个涵义；
4.瓶颈资源损失一小时相当于整个系统损失一小时，而且是无法补救的；
5.想方设法在非瓶颈资源上节约下一小时以提高生产率只是一种幻想，非瓶颈资源不应满负荷工
作；
6.产量和库存量是由瓶颈资源决定的；为保证瓶颈资源负荷饱满并保证企业的产出，在瓶颈工序和
总装配线前应有供缓冲用的物料储备。

瓶颈工序前可用拉式作业，其后可用推式作业。

7.传送批量可以不等于甚至多数情况是不应等于加工批量；
8.批量是根据实际情况动态变化的，而不是固定不变的；加工批量应当是一个变数；
9.只有同时考虑到系统所有的约束条件后才能决定加工件计划进度的优先级。

提前期只是排进度的
结果。

TOC是在OPT的基础上发展起来的，它是一种在能力管理和现场作业管理方面的哲理，把重点放在瓶颈工序上，保证瓶颈工序不发生停工待料．提高瓶颈工作中心的利用率，从而得到最大的有效产出。

根据不同的产品结构类型、工艺流程和物料流动的总体请况，设定管理的控制点。

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。

根据市场的约束制订物料的初步生产规划，同步地用能力约束修订，生成主生产计划（MPS）；MRP／CRP也同步运行。

三大基本原则构成核心TOC
1.TOC形成企业目标与并作为指针体系(An organization has a goal to achieve)
2.应注重组织整体的最佳化而不是各部门的最佳化(An organization is more than the sum of its part)
3.通常组织的限制会由少数的变量所控制(The performance of an organization is constrained by very few variables0 TOC的五大核心步骤
戈德拉特博士（Dr.EliyahuM.Goldratt）定义出TOC的五大核心步骤
第一步，找出系统中存在哪些约束。

(Identify the system’s constraints)
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。

第二步，寻找突破（Exploit）这些约束的办法。

(Decide how to exploit the system’s constraints)
此时要给出解决第一步中所提出的种种问题的具体办法，从而实现有效产出的增加。

例如，若某种原材料是约束，就要设法确保原材料的及时供应和充分利用；若市场需求是约束，就要给出进一步扩大市场需求的具体办法；若某种内部市场资源是约束，就意味着要采取一系列措施来保证这个环节始终高效率生产。

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。

即在瓶颈设备紧前工序的完工时间与瓶颈设备的开工时间之间设置一段缓冲时间，以保障瓶颈设备的开工时间不受前面工序生产率波动和发生故障的影响。

缓冲时间的设置，与前面非瓶颈工序波动的幅度和故障出现的概率及企业排除故障恢复正常生产的能力有关。

2.在制品缓冲。

多用于成批生产类型。

其位置与数量确定的原则与方法同（1）。

3.在瓶颈设备前设置质检环节。

4.统计瓶颈设备的产出的废品率。

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。

第三步，使企业的所有其它活动服从于第二步中提出的各种措施。

(Subordinate everything else to the above decisions)
这样，才可以实现系统其它部分与约束部分同步，从而充分利用约束部分的生产能力。

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。

为简明起见，我们还是以一个生产过程内部协调为例：如果流水在线的一台机器是约束，那么可以在适当的地方设置时间缓冲，来保证流水在线其它生产环节对这台机器的供给能
够满足这台机器的生产需要。

而目前很多企业当中正是对这点不明确，即要按照约束环节的生产节拍来协调整个生产流程的工作。

一般情况下，如果那些非约束环节追求百分之百的利用率的话，将给企业带来的不是利润，而是更多的在制品、约束环节更多的等待时间和其它种种浪费。

而现在的事实是，一些企业恰恰正在追求这些非约束环节的百分之百利用！
第四步，具体实施第二步中提出的措施，使第一步中找出的约束环节不再是企业的约束。

(Elevate the system’s constraints)
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。

第五步，谨防人的惰性成为系统的约束。

(Go back to Step1 ,but do not allow inertia to cause system constraint)
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。

就象一根链条一样，你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它环节，这些措施对于新的约束可能无能为力！
究竟是哪些公司通过TOC获得了大量的收益呢？正是那些进行了战略选择来决定他们想让什么成为约束的公司。

约束总是存在，只是这个约束和那个约束的不同。

这些公司设法使约束转移到使他们为难最少的环节，然后决定相应的企业运作（产品设计、营销、投资、员工招募等）。

通过TOC，这些公司可以利用和控制约束，而不是反过来象现在很多公司那样：被约束所控制
DBR系统
TOC把MPS比喻为“鼓”，根据瓶颈资源的可用能力确定物流量，作为约束全局的“鼓点”，控制在制品库存量；所有瓶颈和总装工序前要有缓冲，保证起制约作用的瓶颈资源得以充分利用，以实现企业最大的产出；所有需要控制的工作中心如同用一根传递信息的绳子牵住的队伍，按同一节拍（保持一定间隔，按同一一步伐行进）。

也就是在保持均衡的在制品库存，保持均衡的物料流动条件下进行生产。

戈德拉特称之为“鼓点一缓冲储备一绳”方法（drum－buffer－ropeapproach，简称DBR法）。

1.OPT的计划与控制步骤
OPT认为，一个企业的计划与控制的目标就是寻求顾客需求与企业能力的最佳配合，一旦一个被控制的工序（即瓶颈）建立了一个动态的平衡，其余的工序应相继地与这一被控制的工序同步。

OPT的计划与控制是通过DBR系统实现的。

即“鼓（Drum）”、“缓冲器（Buffer）”和“绳子（Rope）”系统。

如图4所示。

实施计划与控制主要包括以下的步骤：
图DBR系统
（1）识别企业的真正约束（瓶颈）所在这是控制物流的关键，因为，这些“瓶颈”制约着企业的运作能力。

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（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（Drum一beat）”，即控制着企业的生产节拍和产出率。

为此，一般按有限能力，用顺排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，以减少调整准备时间。

同时，要对瓶颈进行保护，使之不受系统其它部分波动的影响。

为此，一般要设置一定的“时间缓冲（TimeBuffer）”。

（3）“缓冲器”的管理。

与控制其目的是防止随机波动，使瓶颈不致于出现等待任务的情况。

（4）控制进入非瓶颈的物料，平衡企业的物流进入非瓶颈的物料应被瓶颈的产出率，即“绳子”所控制。

一般是按无限能力，用倒排方法对非关键资源排序。

非关键资源上排序的目标是使之与关键资源上的工序同步。

倒排时，采用的提前期可以随批量变化，批量也可按情况分解。

2.“鼓”、“缓冲器”和“绳子”
（1）”鼓”
从以上步骤可以看出，“鼓”是一个企业运行OPT的开端，即识别一个企业的瓶颈所在。

瓶颈控制着企业同步生产的节奏—“鼓点”。

要维持企业内部生产的同步，企业生产和市场需求的同步，存在着一系列的问题。

其中一个主要问题就是企业的生产如何能满足市场或顾客的需求而又不产生过多的库存。

实际上，顾客对某种产品要求的交货期是不以企业何时能生产出来决定的。

因而，安排作业计划时，除了要对市场行情进行正确的预测外，还必须在交货期上给顾客一定的优先权数，并将当前时间作为制定生产计划的起始时间，这意味着在瓶颈上要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，则可以得到交付时间。

OPT的处理逻辑就是使交付时间与交货期限相符。

为了使交付时间与交货期限相符，靠的是寻求在瓶颈上的批量规模。

因为，在瓶颈上只有加工时间和调整准备时间，增大瓶颈的加工批量，可以减少调整准备时间，使瓶颈的有效能力增加，但会减少系统的柔性，增加库存和提前期。

反之，其效果与增大加工批量相反。

两者都会影响到一些订货的交货时间。

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。

（2）“缓冲器”，又称“缓冲”
一般来说，“缓冲器”分为“时间缓冲”和“库存缓冲”。

“库存缓冲”也就是安全库存，－般由统计公式所得。

而“时间缓冲”则是将所需的物料比计划提前一段时间提交，以防随机波动。

它的计量单位代表瓶颈上的一段加工时间长度。

例如，－个三天的“时间缓冲”表示着一个等待加工的在制品队列，它相当于在瓶颈上三天的生产任务。

其长度可凭观察与实验确定。

再通过实践，进行必要的调整。

在设置“时间缓冲”时，一一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在加工过程中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。

如瓶颈上的实际产出率比原来估计的要快，或者瓶颈前的加工工序的产出率比原来估计的要馒，或者出现次品。

在有的情况下，还要考虑前面的机器是否出现故障。

因为，如果要对机器故障进行维修，则维持后续工序所需的在制品库存是难以估计的。

所以，在设置“时间缓冲”时一般要设置一定的安全库存。

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。

瓶颈前的加工工序的批次又和各道工序的调整准备时间有关。

如果上游工序的调整准备时间小，或瓶颈上的加工时间和前一台机器的加工时间相差很大，则批次可以较多，批量可以较小。

反之，批次则可能较少，甚至和瓶颈上的批次相同，加工批量也和瓶颈上的批量相同。

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。

要在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。

（3）“绳子”
如果说“鼓”的目标是使产出率最大，那么，“绳子”的作用则是使库存最小。

我们知道，瓶颈决定着生产线的产出节奏，而在其上游的工序实行牵引式的生产，等于用一根看不见的“绳子”把瓶颈与这些工序串联起来，有效地使物料依照产品出产计划快速地通过非瓶颈作业，以保证瓶颈的需要。

所以，“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“广告牌”思想相同，即由后退工序根据需要向前遣工序领取必要的零件进行加工，而前道工序只能对动用的部分进行补充，实行的是一种受控生产方式。

在OPT中，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“广告牌”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，可以减少提前期以及在制品库存，而同时又不便瓶颈停工待料。

所以，“绳子”是瓶颈对其上游机器发出生产指令的媒介，没有它，生产就会造成混乱，要么造成库存过大，要么会使瓶颈出现“饥饿”现象。

TOC限制理论会计
ABC与Throughput Accounting是ERP会计制度中的两大核心，』因此在介TOC的产出会计﹝Throughput Accounting﹞之前，先介绍ABC会计系统。

ABC是activity-based costing作业基础制成本会计的简称，它是一种成本会计制，依照所发生的作业以及成本动因（cost drivers）将累积的成本分摊到产品或其它不同基础上，例如市场或项目。

采用作业基础制成本会计可以比传统利用直接人工或机器小时来分摊间接费用所得的结果更接近实际的情况。

TOC是theory of constraints限制理论的简称，它是由以色列的物理学家Dr. Eliyahu M.Goldratt所发展出来，可视为三个分开但相互关联的领域---运筹、绩效评估、逻辑思考。

如果说A BC和TOC有相关的话，即TOC主张的产出会计（throughput accounting），它是一种成本和管理会计的系统，将企业的收益和成本归纳成三类﹔即产出、存货和作业费用。

TOC并不鼓励藉由分摊成本的方法来增加存货，例如一次生产的批量越多，分摊的制造费用就降低，但是存货却增加。

此系统考虑用实际的成本更真实地反映成本和收益，有别于传统的成本会计。

它更接近以金钱流的观念来看待收入，这一点也不同于传统的成本会计。

限制理论(TOC)会计提供一个更简单但却更准确的直接成本法，它的计算是减去真正的变动成本着产出数量而变动的成本。

传统的成本会计系统其重点是摆在设法降低各种的费用，而限制理论(TOC)会计的重点不同的是它的重点摆在积极地打破一个企业的限制以赚取更多的钱(增加其有效产出)。

因为生产的每个阶段都会计算在制品或?出品的数量，但这些数字并不直接有助于我们盈利目标的实现，而只有那些最终实现了销售的?出品才会真正给企业带来利润。

TOC理论中的?产出率正是衡量企业在单位时间内能够出产、销售?品而最终获利多少的能力。

数学计算中，产出率等于单位时间内实现的销售收入减去取得相应收入而发生的销售成本。

在更通常的意义上来讲，每个组织都有其奋斗的目标，并努力使其实现程度最大化，而?产出率正是对这一实现程度。

TOC会计的三大指标：
Throughput﹝T﹞：产出率，单位时间下的真正销售出去的价格与成本的差。

Inventory/invest﹝I﹞：存货，公司所投资在所要销售物品的费用。

Operation Expense﹝OE﹞：将I转换成有效产出T的作业费用。

Example：
例如一各公司考虑是否要接下额外的订单时，便要考虑加班的作业成本﹝OE﹞和产出率﹝T﹞的大小，如果新方案的产出率的变动大于作业成本，则考虑以加班方式接下额外的订单。

多专案multi-projcet
项目的定义：项目就是透过一组组相互关联的任务，努力的去达成一定的目标，同时能充分利用有限的资源。

「多项目项目」﹙multi-project﹚难题，那就是当多个项目同时进行，因而无可避免地要互相争夺一些共享的重要资源﹝实验室或具某种特长的设计师、工程师或专家等﹞，一定会遇上的麻烦，在这种运作环境下互相影响的很难防范延误由一个项目蔓延至其它项目，最终所有项目都延误，无一幸免。

除『TOC 关键链项目管理技术』外，至今还没有什么学说可对此提供有效的解决办法。

『TOC关键链项目管理技术』课程是TOC (Theory Of Constraints 制约法)发明人——以色列籍物理学家及企管大师高德拉特博士(Dr Eliyahu Moshe Goldratt)亲自设计的高档次产品，有别于市场上一般的项目管理课程，不向学员推销什么项目管理软件，亦不花时间谈如何计算项目开支等等一般人已经懂得的东西，而是集中于狠抓项目管理的最核心、最要害的问题。

那问题就是：举世公认的、被认为十分聪明的项目管理方法——「要径法」(critical path)，己经被奉行了几十年，
为什么被延误、规模和设计内容被牺牲、或超支的项目仍然触目?为什么仍然有那么多主管因项目失败而被逼辞职、把公司关掉或被告上法庭？是不是现有概念有致命的盲点，令人们吃尽苦头、甚至一败涂地？引此提出高德拉特博士所发明的、用以取代「要径法」的突破性解决方案——『TOC关键链项目管理技术』(TOC Critical Chain Project Management Technology)。

特别针对项目进行过程中的不确定性(unpredictability)，即在任何环节都会随时出现的变量，令项目无法按计划进行，这是所有项目经理都要面对的大难题。

深入探讨最棘手、人们最害怕遇上的「多项目」﹙multi-project﹚难题，那就是当多个项目同时进行，因而无可避免地要互相争夺一些共享的重要资源﹝实验室或具某种特长的设计师、工程师或专家等﹞，一定会遇上的麻烦，在这种运作环境下互相影响的很难防范延误由一个项目蔓延至其它项目，最终所有项目都延误，无一幸免。

除『TOC关键链项目管理技术』外，至今还没有什么学说可对此提供有效的解决办法。

然而关于项目进度的监察，很多人以为进度检讨会议开密一点就行了，不懂得应该抓住什么重点，觉得一切似乎很正常，到问题终于呈现时，才如梦初醒，要挽救已经太迟了。

课程为身负项目监察重任的机构和人员(例如：政府官员、顾问工程师等)提供一个十分有针对性的解决方法。

很多机构对承包商和转包商的手段是「高压」，靠罚款，但项目最后还是完成不了，往往以双输(lose-lose)终场。

对此，提出以一个崭新的角度看问题，达致真正的双赢(win-win)。

传统的项目管理面临几个管理思维上盲点：
1. 每个作业(Task) 太过于保护自己，给予很长的保护时间，造成整个项目周期延迟﹞失去竞争性。

2. 即使有够多的保护时间，仍然因为人的不良行为而把它给浪费掉了。

例如，作业皆抱着还来得及的心态，不到最后不做，浪费作业保护时间。

3. 资源常常要同时执行多个作业(Multi-Task)，造成每一项作业被切割成片段而使得总作业前置时间增长，影响项目后续的进行。

4. 项目网络通常只考虑作业间的相依性，但是资源的可用性与网络的布置两者并非单独决定而是同时考虑，在管理上你要决定的不再只是「要径，Critical Path」，而是「关键链，Critical Chain」。

Goldratt 博士的「关键链(Critical Chain)」，以革命性的观念，提出新的项目管理思维─限制管理式的项目管理方法打破传统式的项目管理的盲点，此方法已经业界使用证明其效果，例如：
‧Harris半导体厂以约14个月建立第一座8〞晶圆厂─从破土到产能满载，比业界预估快八个月。

‧以色列飞机公司（广体客机）维修部门，对每一架飞机从每3个月可检修一次增加为每2周可检修一次（同样人力设备），此结果使其公司的预约维修订单从2个月订单量增加到一年份订单量。

‧朗讯科技(Lucent Technologies)的光纤电缆事业单位应用限制管理(TOC)的项目管理(Project Management)后使得其产品导入的期间缩短50%，如期交货显著的提升，而组织可以开发产品的
能力(Capacity)也显著的提升。

然而人员并没有增加，一年完成的项目比往年增加?T倍之多。

关键炼的管理技术在于改变对旧系统的认知：
‧项目复杂难管而无法在预算内且不变更规格与缩小的范围下准时完成的真实因素。

‧造成这些真实因素的共同核心问题。

‧一套简单合乎逻辑而能解决项目管理问题的方法。

项目管理的关键议题。

TOC关键链技术其实是项目的同步化机制，项目控管-缓冲管理，也就是将DBR的观念运用在多项目的项目上。

结论
一般企业里，有许多不同的流程(process)，但只有少数的关键流程对企业核心有重大的影响。

也就是说，这些关键流程关系着企业的获利能力或是承受风险的大小。

而ERP的成功要件是找出这些影响核心作业的关键程序，使得企业组织能够更快、更有效率地达到目标。

现今的ERP软件都非常强大，他们提供了丰富的信息来帮助决策，但是也由于太多不需要或是没有利用价值的数据充斥在决策者的眼前，使得决策者感到困惑。

限制理论则提供了解决之道，它主张让所有在企业内部使用这套ERP软件的人先彻底了解企业的主要目标与现况，然后才应用各方面的技术来帮助决策或改善流程，使得ERP的使用者不再像无头苍蝇一样搜集无用的资料，作出一些没有增加价值(added-value)的行动。

有了正确的信息来源，企业的决策者越能看清以前被蒙蔽的缺失，厘清问题的所在，让企业的主要目标更显清晰，也越容易达成。

还有另外一点，有一个可能的情况是，并不是企业内每个人都赞成实行ERP，所以要让所有人都建立共识，认为实行ERP要整个企业内部每个员工百分百的支持，才能成功的实行。

同时，也要在各个部门间建立起畅通无阻的沟通管道。

虽然限制理论提供很多观念或技术来解决瓶颈机台和关键流程上的问题，如the DBR methodology对于shop floor planning的分析、Throughput Accounting(TA)将限制理论的观念带入了会计系统，但这些讨论都不是局限在技术上的一些小细节，而是为了提供一个新的思维方式，让决策者看清楚企业目标的全貌。

透过限制理论的观念，ERP系统将变得更精简有力。