本科毕业设计关于toc理论.docx
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本科毕业设计关于toc理论
第一章绪论
1.1论文选题背景
随着我国实施市场经济的不断深入，根据中国的实际情况，学习和借鉴西方工业企业的先进的管理理念和方法，是我国工业企业由制造大国向制造强国过度的有效途径之一。
不管各种管理理论和方法有多少，但主要集中一点是要解决：
有限的资源（人、资金、物）之间如何合理配置和优化，达到最小的投入实现最大的产出的问题。
制造业是国民经济的支柱产业，因此制造业资源的合理配置和高效利用具有重要的意义。
目前，世界经济已进入全球化，市场供求关系变化频繁，消费者的需求日趋主体化、个性化和多样化，市场由卖方变为买方市场。
面对快速多变的市场需求，企业的生产经营发生着巨大的变化：
产品的生产周期缩短，产品更新加快，产品的生产由少品种大批量向多品种小批量甚至是单件生产的生产类型过渡，产品上市时间缩短，产品质量日益提高，产品成本日趋降低，产品的售后服务日趋完善，这对现代生产管理提出了新的要求。
因此，如何有效地优化配置企业内外资源已成为满足生产运作发展的关键。
近二十年来，制造技术与飞速发展的信息技术、自动化技术、现代管理技术与系统技术进行了有机结合和交叉，逐渐形成了新一代“先进制造技术（AdvancedManufacturingTechnology）”，正推动着制造业进入信息化、集成化、自动化、智能化、敏捷化的新历史时期，与此同时也出现了许多先进的生产管理技术和管理理念，如JIT（准时制）、LP（精益生产）、MRPⅡ（制造资源计划）、ERP（企业资源计划）、BPR（业务流程再造）、CIMS（计算机集成制造系统）、SCM（供应链管理）、AM（敏捷制造）、TOC（约束理论）等。
先进的生产管理技术和管理理念的应用为企业创造了可观的经济效益和持续发展的动力。
现阶段，我国制造业推行的以总装生产线为代表的现代制造模式，是以统筹优化理论为指导，应用成组技术原理，以中间产品为导向,按区域组织生产，具体作业在空间上分为：
道，时间上具有；序，实现设计、生产、管理一体化、均衡、连续地总装。
电器制造过程是一项复杂的系统工程，它具有单间、小批量、周期紧、工种多、物资品种多、物流路径和周期复杂、生产作业有序等特点，这决定了电器制造车间零部件种类与工艺的多样性，决定了其车间生产组织和计划以及生产资源分配的复杂性。
虽然，目前我国电器制造企业的生产车间已经大量地运用成组技术使单件或中、小批量生产取得接近大量生产经济效果，但是对于如何有效制定合理的生产计划、优化配置各类资源、提高效率和效益等方面，与先进的制造业强国相比还存在明显的不足。
为此，快速增强车间的排产和调度能力、提高生产效率、缩短制造周期，已成为我国电器制造业的关键问题之一。
TOC（TheoryofConstriction）通过识别系统的瓶颈，以瓶颈来控制系统的节奏，在瓶颈之前、之间和之后分别采用拉动、工艺顺序和推动的方式来排定生产计划，通过DBR（鼓-缓冲器-绳子）机制来控制物料的投入，从而提高系统的产能，降低库存。
TOC综合采用推式生产方式在产出率、设备利用率高的优势和拉式的生产方式在在制品库存的控制及需求满足方面优势，集生产的计划与控制与一体，采用平衡物流而非平衡生产能力的方法来提高系统的产出率，降低在制品库存，增强生产制造能力、缩短周期、提高效益。
本文针对宁夏银利电器制造企业加工车间存在的多品种、多工艺、中小批量混流等生产方式的特点，通过引入TOC技术来研究此类车间存在的各种生产管理问题，在有效满足成组工艺要求的同时，构建适应现代企业发展要求的生产计划与控制管理体系。
1.2论文研究意义
随着我国制造工业的迅速发展，很多企业的制造车间纷纷采用成组加工策略，它根据相似性原理对车间的所有工作进行符合逻辑的安排，使多品种、中小批量生产能够获得大批量生产的效益。
在这种模式下如何进行组织管理，如何安排生产计划都是我们面临的问题。
其中车间作业调度与控制技术是实现生产高效率、高柔性和高可靠性的关键，有效实用的计划编排和控制技术的研究与应用已成为先进制造技术实践的基础，同时也是提高企业快速响应市场变化能力的保障。
因此，本文以宁夏银利电器制造公司的磁性元器件制造环节的生产车间为研究对象，针对成组加工车间的生产特点，通过对TOC理论的学习和研究，提出符合此生产模式的车间生产作业计划和控制体系：
1.可以拓展TOC理论和实践应用的范围，促进生产计划管理思想的发展。
2.可以解决部分电器制造企业成组加工车间生产作业计划的缺乏柔性和实际有效指导性的问题，提高瓶颈资源的利用率，降低在制品库存，平衡车间内物流，缩短制造周期，明显增加车间的生产产能。
3.可以提高一些电器制造企业车间管理水平，推动现代制造模式快速转换。
第二章约束理论（TOC）
2.1约束理论的定义
TOC是英文TheoryofConstraint的首字母缩写，中文译作“约束理论”。
简单来讲，TOC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，如图2-1所示：
图2－1TOC是关于识别和消除"约束"的管理理念和管理原则
2.2约束理论的主要内容
TOC约束理论是以色列高德拉特Goldratt博士和其他三个以色列籍合作者创立的。
TOC首先是作为一种制造管理理念出现。
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，后来几经改进，发展出以“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（产销率指单位时间内企业获取的利润额，是TOC对企业目标实现程度的关键度量标准）。
约束理论（TOC）是在最优生产技术的基础上发展起来的。
TOC认为，在企业系统中，总是关键的极少数（即约束因数）制约或主导着普遍的绝大多数，企业中最薄弱的环节决定企业经营的成效，抓住关键的极少数薄弱环节，进行系统调控，就可以收到事半功倍的效果。
因此，TOC主要体现了注重分清主次，找到“瓶颈”，集中精力去解决主要矛盾的思想。
相对于很多的生产计划与控制方法来说，TOC更看重的是追求物流平衡，而非能力平衡。
对于面向订单生产的单件小批量生产模式的企业管理方面，TOC的思想具有很大的指导意义。
TOC提出不同的指导思想，首先将产品与过程信息结合起来表示，以减少信息容量。
其次，不是对所有资源同时进行排序和负荷分配，而是先找出生产系统中的瓶颈（或称约束）、然后只对瓶颈资源进行排序和资源分配，最后根据对瓶颈资源的排序来对其他有多余容量的资源进行排序。
这样，不仅仅大大的减少了排序与资源负荷分配的难度，而且这两者可以同时完成，大大缩短了排序时间。
约束理论的基本概念包括：
瓶颈、企业目标、企业的绩效评价标准三个部分。
其中瓶颈的概念是约束理论的核心，在界定了企业的目标—在现在和将来都赚钱这一目标的基础上，通过考核企业的财务指标和运营指标来衡量企业的绩效。
2.2.1瓶颈和瓶颈资源
生产过程是一个动态的过程，必然会出现生产过程所需的各种资源之间负荷的不均衡情形。
负荷超过了其能力的资源就限制了整个系统的产出，成为卡脖子的地方，资源据此可以分为瓶颈资源和非瓶颈资源。
瓶颈或者约束的概念是约束理论的核心。
按照来源不同可以把约束分为内部约束和外部约束；按照约束的性质又可以把约束分为：
资源约束、市场约束和法规制度约束。
举例来说明，企业的产品生产出来了，却没有好的销售渠道将产品卖出去，那么销售渠道的不畅通对于企业来说就是一个市场约束。
本文主要研究约束理论在企业生产过程中的运用，所以本文所指的约束是指资源的约束。
按照TOC的定义，所谓瓶颈或者瓶颈资源指的是实际生产能力小于或者等于生产负荷的资源，它限制了企业的产出。
其余的资源则是非瓶颈资源。
我们可以从某种资源的负荷或者对其需求和实际生产能力来判别它是否是瓶颈资源。
需要说明的是，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，而且系统的瓶颈资源是动态转移的，随着系统的资源、实际产出能力和系统的外部需求量的不同而发生转移。
2.2.2企业的目标
高德拉特Goldratt对企业的目标做了很直接的表述，他认为企业的目标就是赚钱。
虽然一个组织会有很多的目标，如提供就业机会、增加市场份额、提供高质量的产品和优质服务等等，但是这些都是建立在企业能够长期生存的基础上。
它们只是实现目标的方式，不是企业的目标。
因为企业只有能够赚到钱的时候才有能力去实现其他的。
2.2.3企业绩效的评价标准
1．评价标准
约束理论有两套评价系统来充分地评价一个企业的绩效水平，一套是从财务角度出发，另外一套从运营的角度出发。
（1）财务评价
约束理论有三个指标测评企业赚钱的能力：
净利润（NetProfit，NP）：
企业赚钱多少的绝对量。
投资收益率（ReturnOnInvestment，ROI）：
评价投资的一个相对性指标，表示一定时期内收益与投资的比。
现金流（CashFlow，CF）：
一个生存性指标，表示短期内收入和支出的钱。
没有一定的现金流量，企业也就无法生存下去。
这三个指标必须结合起来使用。
企业获得一定的净利润，需要知道获得这些利润花费了多少投资，否则就没有实际意义。
（2）运营标准
财务评价在企业较高的层次上非常有效，但是在运营层次上却不适用。
因此我们需要另外一套指导性的评价标准。
产销率（Throughput）：
系统通过生产和销售赚取利润的速率。
按TOC的定义，它不是一般的通过率或生产率，而是单位时间内生产出来并销售出去的量，即通过销售活动获取金钱的速率。
生产出来但未销售出去的产品只能是库存；
库存（Inventory）：
一切暂时不用的资源。
它不仅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暂时不用的零部件，未销售的成品，而且还包括扣除折旧的固定资产；
运营费用（OperationExpress）：
系统为了把库存变成产销率而花费的资金。
其中包括所有的直接费用和间接费用。
2．三个作业指标与NP，ROI，CF之间有以下关系：
（1）净利润=产销率—运营费用
（2）投资收益率=净利润/库存
库存降低可导致运营费用减少，但是通过降低库存来减少运营费用的作用是随着库存降低的程度而减弱的。
当库存较高时，减少库存可以明显减少维持库存费，从而减少运营费用。
然而，当库存降低到一个较低水平时，再继续降低库存，则对减少运营费用作用不大，但能缩短制造周期，使得市场占有率和未来的产销率增加；运营费用减少，将导致净利润、投资收益率和现金流增加，从而使企业赚钱。
2.3约束理论的原则及DBR系统
2.3.1约束理论的九条法则：
1.寻求生产过程中的零件流平衡而不是能力平衡。
平衡生产能力意味着追求所有设备的满负荷运转，很容易造成非瓶颈工序产出过剩，而瓶颈工序前堆积大量的在制品。
2.非瓶颈工序的生产率由系统内其他因素决定，而并非是其自身所具有的能力。
3.资源的效用不等同于资源的使用。
资源的使用仅指设备处于开动状态，但开动着的设备不一定带来效用，如生产过量的零件造成积压就没有用。
资源的效用是指根据瓶颈工序的生产率使用资源，不盲目生产。
4.在瓶颈工序上损失1小时意味着整个生产系统也损失1小时，因此要将瓶颈资源百分之百地利用起来，使生产系统获得最大的产出率。
5.在非瓶颈工序上节约1小时不会得到任何实际效益，非瓶颈工序本来就能力过剩，再节约1小时只会增加非瓶颈资源的富裕时间。
6.瓶颈工序同时决定着出产量和库存水平。
7.零件的运输批量不必也不应与加工批量保持相同，一个加工批量可分作若干个运输批量，这样可以加快物流速度。
8.零件的加工批量应依需要量和时间来调整，在不同时期随不同工序而变，而不是固定不变的。
9.编制作业计划时应同时考虑系统内所有约束因素。
提前期（leadtime）取决于加工批量、运输批量、优先权等，它是过程的结果，不能预先决定，也不是固定不变的。
2.3.2DBR（Drum-Buffer-Rope鼓、缓冲和绳子）系统
1.瓶颈识别与鼓点（Drum-Beat）选择
按TOC的定义，所谓瓶颈（或瓶颈资源），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产出产品的数量。
其余的资源则为非瓶颈资源。
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。
寻找系统中的瓶颈有两种方法：
一种是工序负荷比较法，负荷最高，最不能满足需求的机床就是瓶颈工序所在；另一种是考察系统的运行，一般瓶颈工序前存在大量的在制品堆积。
采取添加生产资源、改进工艺、分包加工、增加市场需求、调整产品结构等措施，都会对瓶颈产生影响。
识别瓶颈与选择鼓点时应注意到：
（1）瓶颈可以是外部的，当所有资源的生产能力高于市场需求时，市场就是瓶颈；
（2）选择瓶颈就是选择控制点（鼓点），当系统没有瓶颈时，可将运行能力接近其生产能力的次瓶颈资源作为系统的“鼓点”；
（3）在次瓶颈也不存在时，可以将产出流向几个下游作业的分叉点资源作为控制点或调整点。
2．缓冲区（Buffer）的设置
一般来说，“缓冲器”分为“时间缓冲”和“库存缓冲”。
“库存缓冲”就是建立保险库存保证销售；“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。
缓冲区的设置一方面要考虑系统可能存在的波动，另一方面要保证约束资源上产出率相对较快的工件不因在制品太少而停工。
TOC的缓冲区类似于安全库存，不过引入了时间缓冲的概念，而且不是对所有的资源或所有的零件都设置缓冲，总的原则是保证约束资源上加工持续的条件下，尽量减少缓冲区设置。
缓冲区设置的关键是：
（1）时间缓冲区的长短可以统计分析历史的作业数据得出，一般用系统提前期的1/4作为初始估计，再在实际运作中调整。
（2）时间缓冲区的主要设置点是瓶颈资源或约束资源的前面。
（3）时间缓冲区设在非约束资源与来自约束资源的交叉点上。
（4）时间缓冲区的其他设置点是：
装配—发货（保护发货不受装配线波动的影响））、制造—装配（防止最终装配计划不因制造过程变化或供应商变动而中断），两者只对需要装配的零件设置。
（5）成品缓冲区，即成品安全库存，保证满足市场需求。
（6）除以上情况外，在非约束资源上不设置缓冲区。
（7）“绳子”（Rope）的构造
DBR系统中形象地将瓶颈工作中心（鼓点）节奏信息的传递比作为“绳子”，借助“绳子”，一方面把成品缓冲库存传到鼓点，调整鼓点产出节奏；另一方面，把信息从鼓点传到原材料发放点，确保原材料的投放种类、规格、数量和时间与“鼓点”的生产同步，构成DBR的拉式计划系统。
因此，“绳子”起的是传递作用，以驱动系统的所有部分按“鼓点”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。
“绳子”控制着企业物料的进入，其实质和“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，而前道工序只能对己取用的部分进行补充，实行的是一种受控生产方式。
在TOC中，就是受控于瓶颈资源的产出节奏，也就是“鼓点”。
2.4约束理论的框架和体系
约束理论的核心就是要通过识别系统的瓶颈，找出突破瓶颈的办法，使系统的其他活动服从所采取的措施，然后实施这些措施来持续改进，最终提高系统的产销效率。
2.4.1约束理论的核心层
处于核心的是约束理论的最终目标，就是通过突破系统的各种瓶颈来提高系统的产销效率。
两组指标:
财务指标和运营指标来反映所采取的措施是否能提高系统的产销效率。
财务指标从较高层次反映企业的绩效水平，运营指标从运作的层面反映企业的绩效水平。
如何来寻找系统的瓶颈，寻求解决办法，然后来实施这些改进呢?
约束理论的五大步骤提供了一整套方法。
2.4.2约束理论的方法层
约束理论的方法层包括约束理论的五大步骤和生产控制方法—Drum-Buffer-Rope系统。
约束理论的五大步骤如下：
1．找出系统中存在的约束
（1）原料（Materials）：
即增加生产过程的原材料投入。
（2）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。
（3）市场（Market）：
如果由于市场需求不足而导致供给能力过剩，就要考虑开拓市场需求。
（4）政策（Policy）：
找出企业内部和外部约束产销率的种种政策规定，寻求突破这些约束的办法。
2．针对第一步所发现的问题提出具体的解决办法
如果市场需求不够则应该寻求进一步扩大市场需求的方法；如果是政策性约束则变革公司的种种限制产销率增加的制度、环境和文化；如果是原材料约束，则加强对供应商的管理确保原材料的及时供应和充分利用；如果企业的能力是瓶颈则应该提高瓶颈设备的利用率，在瓶颈资源前设立时间缓冲，或者设立质检环节确保经过瓶颈资源的产品100%合格，或者运用质量管理的方法提高瓶颈资源产出的合格率。
3．使企业的其他活动服从于第二步提出的措施
使系统的其他部分与瓶颈同步，从而充分利用瓶颈资源。
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。
4．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
5．谨防人的惰性成为系统的约束
突破了一个系统的一个瓶颈之后再重复第一步，开始新的一轮循环，从而不断改进。
因为约束总是存在的，企业不断突破约束的过程也是企业不断改进的过程。
约束理论由OPT发展而来，而Drum-Buffer-Rope系统是OPT的核心，是在生产管理方面的应用。
DBR系统简而言之就是利用瓶颈资源作为整个生产过程的鼓，通过瓶颈资源的节奏—鼓点来控制企业的生产；用缓冲来防止各种随即波动和其他情况，保护系统的瓶颈不至于出现停工待料；通过绳子连接瓶颈资源和物料投放点，传递物料投放信
号，控制在制品水平。
2.4.3约束理论的工具层
TOC的思维流程（ThinkingProcess，TP），TOC的逻辑工具和以TOC为管理思想内涵的管理软件共同构成了约束理论的工具层。
支撑TOC的五大步骤的是TOC的思维流程（ThinkingProcess，TP）和一些TOC的工具。
TOC的思维流程严格按照因果逻辑来回答下面的三个问题：
1．改进什么?
（Whattochange?
）
2．改成什么样子?
（Whattochangeto?
）
3．怎样使改进得以实现?
（Howtocausethechange?
）
回答第一个问题从而解决了五大核心步骤的第一步:
找出系统中存在哪些约束。
在实际运用TOC的过程中，系统的约束往往不是很容易就找出来，因此，需要先摸清楚系统的现状是怎样的，此时用到的逻辑结构图就是“当前现实树”。
得到了“当前现实树”就自然得到了第一个问题“改进什么”的答案。
接下来便是“改成什么样子”的问题。
回答这个问题要求：
找出克服当前约束的突破点；确保解决方案所产生的结果不会是乱上添乱。
此时用到的逻辑结构图和工具就是“雾法”“未来现实树”和“负效应枝条”。
“消雾法”用来突破当前约束企业的主要冲突。
“未来现实树”用来确认当前面对的不如人意的状况确实能够用这个突破法来转变成令人满意的结果。
而实施这些改进措施会出现的那些意料不到的负面影响可以用“负效应枝条”（NegativeBranches）来表示。
如果这些负面影响可以避免，那么就可以确信这个解决方案不会是乱上添乱，从而得到了应该改进成什么样的结果。
通过让那些将与这些转变直接相关的人来制定实施转变所需的行动方案就是第三个问题的答案。
企业应主动去征求这些人的意见，看他们认为什么会阻碍企业推进这一改进过程。
要发动工人集思广益，保证最初的实施能够顺利进行。
解答问题三用到的工具是：
“必备树”（PrerequisiteTree）和“转变树”（TransitionTree）。
通过运用TOC的思维流程和所提供的工具，不断的识别企业的瓶颈，寻求突破瓶颈的方法和实施所提出的措施来实现企业的财务目标、运营目标，最终提高企业的产销率，约束理论成为既是面向产销率的管理理念，又是一系列的思维工具，形成一套完整的体系。
2.4.4约束理论的支撑环境层
实施约束理论的管理思想需要企业转变管理理念、绩效考核方法。
约束理论的考核体系对瓶颈与非瓶颈是分别对待的，认为对非瓶颈的考核不应以生产量为依据，而应以它生产的有效的产品量来考核，更需要在企业内树立系统全局的观念，局部最优并不代表整体最优，要以整体最优为目标，提高整个企业的产销效率；更要树立持续改进的理念，树立瓶颈和突破瓶颈的意识;培养合作和双赢的精神，促进企业的发展。
第三章企业背景
3.1宁夏银利电器制造有限公司简介
宁夏银利电器制造有限公司于1992年依据《公司法》成立，注册资本金200万元。
是一家专门从事电力电子器件的研究、开发、生产、经营的高科技民营企业。
拥有土地面积7831.06平方米，建筑面积3156.95平方米，其中：
办公场地960.72平方米，标准厂房2196.23平方米。
公司于2001年通过了ISO：
9002－1994质量体系认证，于2004年2月通过了ISO：
9001－2000质量体系认证，完成了转版工作；在2010年2月又通过了ISO：
9001－2008版再认证审核，已建立健全了完整的质量管理体系。
公司现有员工178人，大专以上学历者66人，占员工总数的36.7%，中层以上管理人员25人（同时从事研发）,平均年龄33岁，均为本科以上学历。
直接从事产品研发人员30人,其中：
博士学位2人,学士学位5人。
工程技术人员28人,销售及售后服务人员15人。
生产一线的人员全部为高等职业技术学校毕业生。
目前，该公司平均每年都有三到五项新产品研发成功，近几年来每年新产品开发的投入在300万元以上，其中研究开发的投入达160万元，研究开发的投入占企业年销售收入的10%左右。
截止2010年底企业资产总额2925.99万元，2010年底企业实现销售收入3939.40万元，利润总额1555.94万元，利润率39.5%；净利润1306.66万元，净利润率33.17%。
该公司在电力电子行业有较高的知名度，产品遍布全国且应用广泛，分别被广泛应用航天运载火箭、神州飞船、城铁城际轨道车辆、石油平台以及为奥运会的来宾而投放的无轨电车、首都扩建的机场项目等方面，已经从航天领域进入航空领域，成功地为我国新研制的国防设备配套新一代电源变压器产品；曾经为舰载直升飞机平台配套特种变压器，成功为我国神州系列一至六号载人航天飞船配套变压器、电感器；在新能源项目上与众多知名厂家合作。
目前，太阳能、风电项目的研发工作已经取得了显著成效，为国内知名企业批量提供风电项目用的大电流水冷电抗器。
近几年还先后向俄罗斯、西班牙、韩国等出口变压器及配套用电抗器，深受国外客户的认可和好评。
企业的信誉很好，2003年以来被宁夏银行评定为：
AA+级企业。
公司的长、短期清偿能力较强，截止2009年底，企业资产负债率为26.24%，流动比率为2.43，速动比率为2.37，总资产报酬率21.173%，总资产收益率18.86%，应收账款周转率5.92。
企业的资金流动情况良好，其总资产2925.99万元，2009年比2008年增加483.43万元，增长19.79%；净资产2158.35万元，2009年比2008年增加478.01万元，增长28.45%；主营业务收入1939.40万元，200
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