什么是约束理论(图文教程)

1 什么是约束理论（Theory of Constraints，TOC）？

    约束理论（Theory of Constraints，TOC）的基本理念是：限制系统实现企业目标的因素并不是系统的全部资源，而仅仅是其中某些被称之为“瓶颈”的个别资源。约束理论认为，系统中的每一件事都不是孤立存在的，一个组织的行为由于自身或外界的作用而发生变化，尽管有许多相互关联的原因，但总存在一个最关键的因素。找出制约系统的关键因素加以解决，起到事半功倍的作用。管理的艺术就在于发现并转化这些瓶颈，或使它们发挥最大效能。约束理论就是一种帮助找出和改进瓶颈，使系统（企业）效能最大化的管理哲理，是事半功倍的管理哲理。

    约束理论TOC是由以色列的物理学家和企业管理大师高德拉特博士（Dr. Eliyahu M. Goldratt）创造的。由于采用了常识的通俗的逻辑推理，更易于接受，TOC成为企业进步非常突出和有效的工具。现在，TOC已经成为一种改进任何系统——商务、工业、个人或环境，的有效方法。

2 约束理论来自于OPT

    约束理论的前身是OPT（最优生产技术：Optimized Production Technology）。OPT是Goldratt和其他三个以色列合作者创立的，他们在1979年下半年把它带到美国，成立了Creative/Output公司。OPT的主要概念是：

（1）识别约束

    识别企业的真正约束（瓶颈）所在是控制物流的关键。一般来说，当需求超过能力时，排队最长的机器就是  “瓶颈”。

（2）瓶颈约束整个系统的出产计划
    产品出产计划（Master Schedule）的建立，应该使受瓶颈约束的物流达到最优。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，提高瓶颈资源的有效工作时间。

（3）“缓冲器”的管理。其目的是防止系统内外的随机波动造成瓶颈出现等待任务的情况。一般要设置一定的“库存缓冲”或“时间缓冲（Time Buffer）”。

（4）控制进入非瓶颈的物料。进入系统非瓶颈的物料应与瓶颈的产出率同步。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。

    OPT管理思想具体体现在生产排序原则上。有九条原则是实施OPT的基石。这些原则独立于软件之外，直接用于指导实际的生产管理活动。OPT有关生产计划与控制的算法和软件按照这九条原则提出和开发的：

1. 重要的是平衡物流，不是平衡能力。物流平衡使各个工序与瓶颈同步，能力平衡是生产能力充分开动；

2. 制造系统的资源可分为瓶颈和非瓶颈两种。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；只有瓶颈制约着系统的产销率。

3. 资源“利用”和“开动”不是同义的；应该反对盲目的使所有的机器或工人忙起来。

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。重点应该抓提高瓶颈的利用率。

5. 想方设法在非瓶颈资源上节约时间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. 产销率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. 转移批量可以不等于甚至多数情况是不应等于加工批量。

8. 加工批量是可变的，而不是固定不变的。每个工序的批量按实际情况是动态决定。

9. 提前期应该是可变的而不是固定的。考虑到系统所有的约束条件后才能决定计划进度的优先级。提前期只是排进度的结果。

    OPT的计划与控制系统又称为DBR系统（Drum－Buffer－Rope approach，“鼓”、“缓冲器”和“绳子”简称 DBR法）

1 “鼓Drum”

    “鼓Drum”在DBP方法中是“鼓点”即节拍的意思。在行进的队列中，鼓点起着指挥、驱动、统一步调的作用。“鼓”是OPT生产计划的驱动。

2 “缓冲 Buffer”

    “缓冲”的设置是为了保证“瓶颈”的高产出率：“喂饱”瓶颈。使瓶颈利用率最高，费用最低。“缓冲”一般有2种：“时间缓冲”和“库存缓冲”。DBR的缓冲和一般意义的MRP的安全库存、安全提前期不同，它是针对瓶颈资源设置的。

3 “绳子Rope”

    “绳子Rope”建立“鼓”与其上游工序的联系，起的是传递生产指令的作用，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各车间的详细的作业计划来实现的。OPT的“绳子”相当于MRP的指令或JIT的“看板”。“绳子”应保证库存量或在制品数量最小。

    Goldratt用了7年时间发展OPT软件，也使OPT的管理理念和规则成熟起来。但是由于Goldratt与他的合作伙伴不停的争论，Creative/Output公司的发展几起几落，最后破产关闭。OPT的软件所有权转让给一家英国公司(STG)。1986年，Goldratt和RobertE.Fox共同创立了Goldratt研究机构，经过十年发展演进形成约束理论TOC。

    最优生产技术OPT的管理哲理向许多传统的管理思想发出挑战，从而拉开了论战的序幕。高德拉特的合伙人之一Robert E. Fox曾经以 “OPT, MRP or JIT—What’s Best?” 为题，将OPT作为一种计划方法向MRP的霸主地位提出挑战，并在APICS协会引起很大轰动。随后，制造业社会试图要求高德拉特公开OPT软件的“黑箱”算法逻辑，又引起了论战。关于OPT的最后论战是由Eli Goldratt and George Plossl 在1984年APICS的国际会议上顶着巨大压力发布白皮书“A Town Without Walls”引起的，这篇文章间接批评了APICS的领导层。

3 约束理论

    约束理论TOC从OPT的老根生长起来，首先作为一种制造管理理念出现。《The Goal》、《The Race》这两本最初介绍TOC的书引起了读者的广泛兴趣和实施这套理念的热情。TOC最初被人们理解为对制造业进行管理、解决瓶颈问题的方法。

    “约束”的定义：TOC认为，对于任何一个由多个过程构成的系统来讲，整个系统的产出水平是由其中产出率最低的环节所决定的。“约束”是一个广义的概念，通常也称作“瓶颈”（Bottleneck）。

    高德拉特在他的“目标”中比喻道：一个链条的承载能力是由它最薄弱的环节来决定的。在制造企业的整个业务流程中，任何一个环节只要它阻碍了企业更大程度的增加有效产出，或者减少库存和运行费，那么它就是一个“约束”。约束来自多个方面，可以来自于企业内部、也可以来自于企业外部。一般分三种类型：资源（Resources）、市场（Markets）和法规（Policies）

一般来说，市场、供应商、物料、能力、工作流程、资金、管理体制，员工行为等都可能成为约束。其中，市场和资源（物料和能力）是主要的约束。过去约束理论主要解决企业内部的资源瓶颈问题，而对于由外部造成的约束是不能化解而只能通过自身的改造来适应之。而现，市场约束和供应商的约束都可以采用新的管理理念如CRM和SCM来解决。法规性强制约束的解决方案是“依从性管理”。约束理论的这种定位显然弥补了MRP方法的不足。

    在企业生产环境中，所谓“约束资源”，指的是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出产产品的数量。其余的资源则为非约束资源。

要判别一个资源是否为瓶颈，应从该资源的实际生产能力与它的生产负荷（或对其的需求量）来考察。这里所说的需求量不一定是市场的需求量，而可能是为保证生产，其他相关资源对该资源的需求量。

    TOC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。

    任何企业只应该存在着少数的约束资源，从而避免了管理者陷入大量的事务处理当中而不能自拔。约束资源是动态转移的，这就给管理者的惰性敲了警钟。

约束理论的关键链思想

    约束理论认为，对于一个生产产品的企业来说，可以认为它的整个经营过程是由若干个相互联系的环节所组成的链条。从市场营销、接受定单、采购原料、生产制造、产品包装直到产品发运，一环扣一环，一个环节的产出受其前面的环节的制约。面对企业中更加复杂的环节组合，传统的管理模式习惯于把链条断开，对每个环节进行局部优化。这种做法认为：1.对任何一个环节的改进就是对整个链条的改进；2.系统的整体改进等于各个环节的改进之和；3.对链条的管理水平以链条的“重量”来衡量。结果是每个环节都在同时抢夺系统的资源。

    与之相反，约束理论认为：1.对多数环节所进行的改进对整个链条是无益的；2.整体改进不等于各个环节的改进之和；3.应该着眼于整个链条的“力量”。这样才能识别出最薄弱的一环（即企业的“约束”），将企业有限的资源就应该用于改进这个约束，避免企业内部各部门进行“资源大战”。企业才有可能用最少的投入，赚最多的钱。约束理论改进企业的5大步骤是：

    第一步 找出系统中存在的约束

    第二步 寻找突破约束的办法。此时要给出解决第一步中所提出的种种问题的具体办法，从而实现产销率的增加。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：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。成批生产类型的企业可以设置在制品缓冲。在瓶颈设备前设置质检环节，统计瓶颈设备的产出的废品率，找出出废品的原因并根除之。

    第三步，解决约束。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。

    第四步：企业与解决约束的措施同步，所有非瓶颈其他活动服从于第二步中提出的各种措施。以实现系统其他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。

    第五步，开始新的循环，周而复始的进行改进过程。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，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。随着客户需求和市场的变化，约束是层出不穷的。突破一个约束采取的措施，对于新的约束可能是无能为力的！约束总是存在。设法将约束转移到方便解决的环节，然后决定相应的突破方案（产品设计、营销、投资、员工招募等）。通过TOC，对约束进行控制，而不被约束所控制。

4 产销率理论

    约束理论几经改进，发展成以"产销率、库存、运行费"为基础的指标体系，逐渐形成为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和工具，并最终覆盖到企业管理的所有职能方面。这一重大进步并没有立即为制造社会所接受。Goldratt1983年在New Orleans的APICS国际会议上又发表了题为《成本会计—生产力的头号公敌》的讲演，当时很多APICS成员都为他对成本会计致命攻击喝彩，但引起财务方面人士的不满。

    1产销率理论是说：任何企业的目标应该只有一个：现在和将来都能赚到更多的钱（to make money now and in the future）。但是企业里每天所在做的许多事，却与赚钱无关，甚至于背道而驰。有的管理人员认为“工作的目标是发挥最大的效率，生产出产品。”所以他们为保持工人们忙忙碌碌，没事找事做以提高机器利用率，以扩大批量生产来降低单位成本，节省单位人工成本…等。很多做法违背“赚钱”的目标，甚至造成亏损。然而我们一向都是这样做，不知有何不妥。2 赚钱的“度量”。企业赚不赚钱，靠财务算帐，一般只能到月底结算，衡量标准是

·净利润（Net Profit，简称NP）；

·投资收益率（Return on Investment，简称ROI）和

·现金流量（Cash Flow，简称CF）。

    这些指标是会计用的，但都与生产直接的管理活动不挂钩，造成平时措施盲目。TOC提出3个直接指标：

·产销率（Throughput，T）

·库存（Inventory，I）

·运行费（Operating Expenses，OE）

    按TOC的定义：产销率T是一个系统通过实现产品或劳务的销售的盈利速度。而只有那些最终实现了销售的产出品才会真正给企业带来利润。TOC理论中的产销率是衡量企业在单位时间内能够出产并销售产品而最终获利多少的能力。数学计算中，产销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。

    库存是一切暂时不用的资源。包括为满足未来需要而准备的原材料，加工过程的在制品和一时不用的零、部件，未销售的成品，而且还包括扣除折旧后的固定资产。库存占用了资金，产生机会成本及一系列维持库存所需的费用。

    运行费（Operating Expenses，OE）是生产系统将库存转化为产销量的过程中的一切花费，其中包括所有的直接费用和间接费用。

    会计指标与作业指标的关系

NP = T – OE

ROI = (T - OE) / I

T/I/OE指导决策的意义

    传统的管理强调首先降低运行费用，接下去才是有效产出的增加，最后是库存的减少。许多企业的改进工作，把注意力集中在成本的减少上。许多管理论述的中心主题是降低成本的方方面面。美国式的面向短期经济效应的模式又对成本减少格外强调，以之成为企业改进的基本原理。但是基于成本的方法是解决管理问题的万应灵药吗？约束理论的观点是否定的。尽管成本的消减可以给利润收益带来了立竿见影的效果，但成本消减并不是在日益激烈的竞争环境中取得最终胜利的唯一充分条件。对企业而言，从虽然消减成本无疑也是企业多创利的一个有机组成部分，但致力于降低成本有可能无益甚至妨碍生产率的提高，原因有二：

    首先，成本消减往往会走得太远，以至于有损于企业的生产能力。

    其次，成本消减总有个尽头，当逼近生产无浪费的极端情况时，难道就停止企业改进的进程吗？（这与精益的观点是冲突的）。

    而TOC认为，最大的获利来自于首先增加有效产出，然后依次是库存的减少和运行费的减少。我们应该注意的是：把目标和必要条件区分开来是十分重要的。目标是持续地获取利润——赚钱。降低成本是企业赚钱的必备条件，但这并不能确保企业取得成功。而提高产销率是第一位的！

5 约束理论又成为一种思想方法

    至1991人们才刚刚认识和习惯了TOC的时候，又发生了新的变化。在一个晚上，TOC又变成成为一组“思维过程（Thinking Process，即TP）”。在Jonah学习班上向来学习所以“瓶颈”和“鼓点、缓冲和绳子”的听众介绍“因果树、消雾法”等一系列指导人们怎样进行思考。尽管这是TOC发展到了一个新的更重要的阶段的标志，但不能不引起了在场者的困惑、恼怒和反对，甚至发生重要的追随者的叛离。但是最终，“思维过程”技术经过精化和磨练，成为有用和驯服的工具。

    所以，现在的TOC具有双重含义：一方面是基于产销率的管理理念，产销率将成为制造企业头号优先的任务，约束理论又是一系列的思维工具。终于在OPT软件首次发布18年以后，TOC的有效性和可信性开始为人广泛接受，成为与MRP/ERP、精益制造/JIT并列的管理方法。APICS最终也接纳了TOC。并在一个专门研究小组（Special Interest Group,简称SIG）里每年召开年会。