精益模式中的绝代双骄TPS+TOC:三种计划与排产模式的优与劣

精益模式中的绝代双骄TPS+TOC:三种计划与排产模式的优与劣

三种排产模式

场景假设:产品的生产需要A、B、C三个独立的工序,A与B的加工产能十分接近,但C的加工能力明显低下,成为了“产能瓶颈”。

模式一工序精细排产:

  • A、B、C工序分别制定独立的排产计划
  • 并且一般而言以“天”(有些企业已经以小时)为基本单位而明确每天生产的种类与数量

模式二丰田拉动式排产:

  • 只制定瓶颈工序C的排产计划,其余工序A、B的生产数量完全由瓶颈C拉动实现(看板管理)
  • A与B实行补货式生产,生产数量的上限由设定的在制品库存量决定,而运用工序间领用看板来实现具体的补货操作

模式三TOC的DBR排产:

1、鼓Drum

  • 在生产加工过程的内部,排产计划的关注对象是CCR(Capacity Constraint Resource,产能制约资源,也就是瓶颈)
  • 排产计划的基本原则就是保证瓶颈工序CCR可以满负荷运转,不能出现负荷不足、计划停产等影响全流程的产出,所以排产计划就需要十分明确地给出CCR的日次生产计划,并且日次负荷率需要接近100%

2、缓冲Buffer

  • 在生产一切顺利的理想状况下,由于其余工序的产出能力皆大于CCR,因此完全没有必要设定在制品库存(缓冲)。但如果更现实地考虑到生产过程中可能发生的意外停产或波动,并且为了保证即使出现了突发的意外也不会影响CCR的负荷,则有必要设定适当的缓冲
  • 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
  • 缓冲的大小如何确定呢?很遗憾没有统一的规定,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。只要克服惰性、持续降低,不让CCR负荷受到影响即可

3、绳Rope

  • 在制定排产计划时,首工序A何时开始投料生产十分关键,它决定了整个生产流程能否满足订单交付的时间要求
  • TOC理论中并没有制定明确的计算公式确定投料时间点,但推荐企业采用两种基本的标准。如果从A开始投料生产,到CCR开始生产之间的时间跨度很小,比如N个小时,则将投料时间点确定为CCR排产计划向前倒推3*N小时;如果从A开始投料生产,到CCR开始生产之间的时间跨度比较长,比如N天,则将投料时间点确定为CCR排产计划向前倒推N天的一半
  • 投料必须遵从两大基本原则,不到时间不投料,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。如果因为担心投料工序吃不饱而强行实施提前投料或不齐套投产,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。且让现场无所适从(这种结果在完美工厂第一轮游戏的结果中已经清晰地展现出来了)

4、确认生产完成日期

  • 从首工序A开始投料开始,整个生产流程的周期LT可以准确地计算出来,计算出来了生产周期之后,完成品的交付日期就十分明确了,能否满足订单的交期则一目了然
  • 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

可以形象地用下图来说明三种排产模式。首先我们可以先解读下面这张图,每个人代表着一个工序

精益模式中的绝代双骄TPS+TOC:三种计划与排产模式的优与劣

精益模式中的绝代双骄TPS+TOC:三种计划与排产模式的优与劣

图(1)是传统的计划模式,所谓“工序独立排产”,没有绳子的束缚,自由度太高,意味着队伍可以越拉越长,队伍越长,则走完这段路所花费的时间,也就是周期越长,并且中间会产生很多的在制品WIP。

图(2)是丰田模式,有一条绳子绑在每个人身上,绳子绷得比较紧,整个队伍是紧凑的,每个人距离相等,节拍一致,体现出看板拉动。只要中间某个人摔倒,紧致的绳子会影响到其他人。丰田便是一个工序出现意外,就全线停产。从这里我们就可以看到它的绝对掌控,自由度非常低。

图(3)是TOC模式,一条绳子限制了大概的队伍长度,中间的人在绳长内有一定的自由度,所以它的流动是有序的,不会让队伍过长。绳子是比较松动的,也就是说它容忍缓冲,即便出现了什么意外,也不会像丰田那样,有波动和异常就停产。这里体现的就是相对的掌控。TOC的DBR、SDBR排产法是在寻求系统整体的最优化,极力避免约束条件导致的停止。

工序独立排产精细但呆板

每个工序都独立排产是最精细的排产方式,它可以对每个工序实行独立的进度监控从而将责任细分到最基本的生产单元(班组、产线、基态、作业人员)。但工序独立排产需要十分准确的基础数据作为支撑,每个工序的产能、每个工序的加工周期CT、换模时间CO,这在很多基础管理薄弱的小微企业很难实现。

其次如果制定了所有工序的排产计划,实际上就将每个工序设定成了独立的生产单元,而完全不考虑工序之间的关联,例如:产能的不平衡、生产周期LT的差异。这样做则完全忽略了整个生产流程的最优产出,必将导致在瓶颈工序的大量堆积而形成在制品库存。

更为不妥的是,有些企业的PMC在排产计算一笔工单生产周期的时候,简单地将一件产品的标准工时ST*工单的数量N=工单完成周期。其实这种计算是以产能无限大为前提的,当然是不现实的。一笔工单的制造周期=瓶颈工序制造周期CT*这笔工单在制造流程中的在制品数量WIP决定,这被称为“利特尔法则”。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,可以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。

当然对于基础管理十分完善,特别是基础数据十分精准的企业而言,可以将工序独立排产计划做到完美,工序间的产能不平衡可以通过适当的人员安排与设备配置得到缓解,工序间LT的差异可以通过排产计划中的精确时间跨度设定而达到高度的平衡。笔者曾任职的一家日本企业就是采用独立排产的模式,效果十分良好。

丰田拉动式排产很难实现

丰田虽然也是多品种、小批量、快交付的订单模式,但它毕竟属于以自主品牌为绝对核心的制造业,它拥有绝对的订单排程的决定权,也就是几乎完全面向库存MTS的制造模式,因此“总量平准”或“均衡化生产”比较容易实现。但有相当多的制造型企业是完全的OEM订单模式,也就是面向订单MTO的制造模式,企业的自主调整权利几乎没有,因此无法实现“平准化”与“均衡化”也就可以理解了。

排产的时间跨度。丰田每次排产的时间跨度至少为“月”,甚至“数月”,这样它才可以一次性整合涵盖数月的交付需求,而且一旦制定了排产计划绝不允许再度变更的,即使有插单需求也必须放在下次的排产计划内,换言之丰田的排产计划十分确定!只有这样也才可以制定均衡化的“节拍”,即以订单的数量确定生产的节拍,并因此而产生零部件生产与物料物流计划则是必须遵守的,违反节拍而擅自提前生产或过多地生产都是必须严禁的。但众多的制造型企业,特别是MTO的中小型企业,面临着多品种、小批量、快速交付的订单需求,甚至频繁插单的紧急需求。它们只能以每一笔订单为单位而实施排产,绝对做不到整合长时间跨度的订单需求而均衡排产,因此排产计划跨度小而且变更频繁。如此这般,节拍就变得难以实现,最多能够做到每一笔订单控制一个节拍。

供应商的把控能力。丰田的排产计划不仅有“产品生产计划”,还包括了“生产准备期”、也就是常说的“计划锁定时间”。生产准备包含了众多内容,其中供应商的准时供货与物料齐套是核心之一,这就构成了“准时供货与准时物流”。而对于中小企业而言,由于自身的排产计划变更频繁,加之对于供应商的管控能力十分有限,因此物料供货的准时性极难保证,更谈不上准时物流了。

计件工作制成为拉动的阻碍。丰田拉动式生产模式以看板管理为手段,实现了杜绝提前或过多生产。换言之、当一个工段停产后,其他所有的工段也必须随之停产。但在计件工作制的企业,显然这种做法得不到一线员工及基层管理人员的认可。

心理认知成为拉动的阻碍。许多管理者评价精益制造系统是“脆弱”的,尤其是丰田的拉动式生产,一个工段停产全流程全部停产,这不仅浪费了流程的产出效率,更让问题点频频曝光(没有“松弛”,所以不够“安全与保险”;问题点暴露迅速,容易引发“失落感”),更多人认为传统的制造模式是“保险”的(有巨大的“缓冲区”以缓减、甚至掩盖问题;从业人员无需高度紧张,更无需多能化、全能化)

DBR只是执行性计划 缺乏预测与前瞻

TOC理论的DBR方法正是针对MTS及MTO订单模式的最为灵活,对大多数企业而言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与绝对掌控,因此对于中小企业更具实用性。

DBR计划就是需要明确地制定出订单主计划MPS,并因此而分解出工单生产计划(其中投料日期以及进度的管理是两大控制点),从而为物料采购、物料集结、生产准备提供精准的基准。但DBR计划主要是针对确切的订单(并不包含Forecast订单以及市场预测订单)而且时间跨度一般在一个月之内,并没有太多地涉及跨度N个月的滚动式的预测计划,也就不太涉及订单负荷分析与生产构造规划、物料采购规划,因此DBR缺乏顶层的格局,无法提供前瞻性的指导基准。

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。滚动式预测计划,在业界被称为产供销联动的PSI计划。

  • PSI计划具有滚动性(Rolling),每一次的滚动都反映出最新的市场预测与客户订单。太慢的滚动显然不能迅速反应,但过快的滚动难以精确。在自主品牌占优的企业月度滚动比较正常,以客户订单为主的企业及OEM、ODM企业则2周滚动一次为佳
  • PSI计划是以月度或周次为基本时间单元,注明所有产品所需要制造的数量而形成的表格
  • 由于市场及客户订单变化的可能性越来越频繁与剧烈,因此在PSI表格中其实只有N+2(月或周)的数据要求十分准确,一般为90%以上,否则不准确的数据将使得PSI失去了指导意义,甚至会导致错误的决策与行动
  • 以PSI计划的数据为基准,采购部门将研讨物料的采购与供给能否满足需要?生产部门将研讨产能是否满足、人员数量是否满足?工艺工程部门将研讨设备、工装夹具、物流器具是否满足要求、、、、这些研讨被称为“生产构造检讨”
  • 制造板块与供应系统将各类检讨的结果与市场营销板块通过“PSI计划商讨会”的形式,也就是“订单评审”,充分沟通、交流与协商,从而形成PSI计划的执行纲要。有些时候,调整PSI计划也十分必要

中国制造型的企业有几千万家,它们的规模、订单模式千差万别,而且管理能力与水平也不可同日而语。因此究竟使用何种排产模式难以统一标准,“没有最好的管理、只有最合适的管理”。企业应该根据自身的管理能力而选择最合适的排产模式。丰田拉动式排产对于中国的绝大多数企业而言可望而不可及;工序独立排产需要极为精准的基础数据作为支撑,难度也颇为不小;对于大多数中小微企业而言,选择略显粗糙但关注瓶颈工序的累积产能以最大化全流程产出能力的DBR模式(或者更为简化的SDBR模式)应该更为实用。企业在越来越细的精细化管理的道路上走下去,无非就两个结果,走通了便能达到丰田的水平;如果达不到丰田的水平,企业在越精准越精细的计划模式上执迷地走下去,带来的结果将是订单交付的绩效越来越差,这正是高德拉特博士所言的“精准的错”。

SDBR的成效

TOC理论有三个持续改善的机制:缓冲(颜色)管理、聚焦五步骤、改变顺序三问(要改变什么,要改变成什么样,如何引起改变),不另外发明“轮胎”(现成工具拿来应用就可以)。它通过完美工厂游戏完美阐明了TOC理论在工厂的实际运作模型,通过完美工厂游戏说明并不一定需要所谓的精准排程,也能达到良好的效果并且释放了排程的成本与精力(资源)。

SDBR掌控两个核心参数(瓶颈产能与周期)的关联,在相同变异水平采用时间缓冲,可以实现比一般的精益库存还要少的良好结果。高德拉特博士以及施拉根海默博士向戴明博士学习,洞见相依累积波动,在配置缓冲建立稳健可期系统后与变异战斗、持续缩短周期。

以广东欧博企管二十年的实战经验与视角来看,欧博最初的1.0计划模式是独立工序排程、稽核、排查,虽然实现了“强推后拉 滚动排查”,但对投料没有严格的控制,关注提升出货需求,但对库存量没有特意控制。现在的2.0计划系统中加入了TOC的SDBR模式,去年在珠海一家客户工厂对投料根据瓶颈的累积负荷进行时间、数量的严格管控,只做瓶颈这一工序的计划冷冻,并做进度的颜色管理。整个过程简单,而且工作量以及资源投入下降了很多,这就是企业想要的计划模式。TOC与欧博原有的强力手段相融合,计划冷冻的目标很明确,只针对瓶颈;排查工作量下降明显,严格按周期管理工单进度,确保了订单交付绩效而且低减了库存。

企业的实践案例表明,TOC表面来看是有些相对的粗略,但聚焦订单周期与瓶颈产能管理,不仅工作量下降,订单交付的效果十分理想。虽然没有工序独立排产那么精细,但更具有明显的优势,这是经实践验证了的效果。

精益模式中的绝代双骄TPS+TOC:三种计划与排产模式的优与劣

TOC从投入产出比上考虑,因为有瓶颈产能制约以及投料控制,因此没办法人为地多做或提前生产,通过投料控制了“贪”。高德拉特博士与大野耐一一样,对人性也是了解得很透彻,通过限制投料来调整在制品库存、释放占用的资金。“痴”靠的是三色管理来控制、来选择,紧急的优先生产,实质上也是顺了天意,减少了*欲人**。丰田的TPS也许是最好的,但TOC是中小企业最恰当的,都做到了存天理,去*欲人**。

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

精益模式中的绝代双骄TPS+TOC:三种计划与排产模式的优与劣

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