数字化工厂中瓶颈理论江衡仿真.doc

生产物流系统中的瓶颈理论江衡仿真1瓶颈理论和同步制造1. 1瓶颈理论（TOC）的产生瓶颈理论是以色列物理学家及企业管理顾问戈徳拉特博士于20实际70年代 提出的，是继MRP、JIT后的乂一项口治生产的新方式该理论最初被称作最优 时间表（OPT）,后乂改称为最优生产技术（OPT）,最后发展成为瓶颈理论，在 20世纪90年代逐渐形成完善的管理体系它是一种持续改善、解决“瓶颈约束 资源”的管理哲学1.2瓶颈理论的核心内容及在生产物流系统控制中的应用为了实现企业“冇效产出”的总目标，瓶颈理论强调，首先耍在生产能力和 生产工艺流程现场作业管理中寻找瓶颈因素；其次，应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（机器设备）的利用率，从而 得到最大的产品产岀，为实现“冇效产出”目标打下坚实基础；第三，应根据不 同的产品结构、工艺流程和物料流动的总体情况，设定管理控制点；最后，在找 出系统已存的瓶颈，打破瓶颈之后，立即再找下一个瓶颈，别让人的惰性成了最 大的瓶颈，也就是对生产物流系统做岀不断的调整改善1. 3 TOC的系统化原则1. 3.1与生产系统瓶颈资源有关的原则（1）瓶颈资源决定生产系统的库存和冇效产岀；（2）非瓶颈资源的利用程度不 由其本身决定，而是由生产系统的瓶颈资源决定的；（3）瓶颈上一个小时的损失 则是整个系统的一个小时的损失；（4）在没有改进瓶颈资源的情况下，非瓶颈资 源节省一个小时无益于增加系统的冇效产出；（5）非瓶颈资源的损失时间可以弥 补，因为可以由剩余生产能力和等待时间作为补充；（6）编排生产作业计划时， 考虑生产系统资源的瓶颈，生产提前期是作业计划的结果，而不是预测值。

1. 3. 2与生产物流系统物流有关的原则（1）追求物流的平衡，而不是生产能力的平衡；（2）传送或搬运批量不一定和 生产批量一致；（3）生产批量的大小不是固定的，而是可变的1. 4 TOC的五大核心步骤（1） 分析系统，寻找瓶颈；（2） 理清瓶颈，寻找突破；(3) 立足突破,提出措施;(4) 深化动作，扩充瓶颈；(5) 积极提升，团队前进1.5生产物流系统中瓶颈的识别瓶颈资源限制了整个企业岀产产品的数量，是生产物流系统中物流量最小的 地方识别生产系统中的瓶颈是进行生产物流系统优化设计的重中之重要判别 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来考察在实 际生产过程中，系统的瓶颈随生产计划更改和人员、设备等外界因素的变动而动 态变化，所以要注意瓶颈具有动态性1. 5. 1瓶颈的数学描述瓶颈辨识是编制瓶颈资源计划的前捉，是DBR方法实施的首耍步骤，找到了 瓶颈就找到了控制物流的关键(鼓点)0对于系统中的n个资源X】，x2,・・・X”实际产岀能力G, C2,・・・C”，系 统外部需求量MR, MR2...MRnQ某些资源Z间存在互为输入和输出的关联关 系R假设与资源X相关的资源的标号所组成的集合为S,即s = {j\jH“mR(xi,xj)}那么资源X，,为瓶颈当且仅当G W min{ MRi , min{ VC/\ye S}}即瓶颈资源/的能力Ci不能满足它的外部需求M&,,同时任何一个与之 输入和输出关系的资源的能力5也大于Ci2⑵.1.5.2生产物流系统中瓶颈识别的案例案例陈述：在某饮料工厂S中，瓶身清洗车间每天的清洗能力为120000瓶, 每周工作7天。

饮料装瓶车间每天的装瓶能力为80000升，一周工作7天所装 的750毫升标准瓶，由传送机即时送往3个标签刷贴车间进行标签刷贴，每个车 间的日刷贴量为40000瓶，一周工作6天刷贴标签后的饮料被送往包装区包装, 由于包装区与生产线主产区相距较远，工厂采用自有货车进行运输，工厂有8俩 卡车，每车可装300箱，每天4个往返，一周工作7天包装区每周工作5天， 毎天可包装20000箱，毎箱12瓶下面，通过计算可以得出这个饮料生产线的能力多大，并给出该饮料工厂提 高能力的方案解决方案：这条饮料生产线有五个部分的信息，在此我们利用同一单位一每1,11江超群，董威.2003：现代物流运营管理•广东经济出版社 2⑵黄培主编.2005.7：现代物流导论•北京:机械工业出版社 周瓶数(瓶/周)表示能力1) 瓶身清洗车间的能力为:7X 120000 = 840000瓶/周(2) 装瓶车间的能力为:7X80000/0. 75 = 746667瓶/周⑶标签刷贴车间的能力为：3X6X40000 = 720000瓶/周(4) 运输部门的能力为:7X4X8X300X12 = 806400瓶/周(5) 包装区的能力为:5X12X20000 = 1200000瓶/周通过计算可知，该饮料生产线的能力就是这些能力中最小的一个，即标签刷 贴车间。

工厂仅能通过增加标签刷贴车间的能力来提高整条生产线的能力，改进生产 线中的其他部分根本不起作用，此时要根据标签刷贴车间的整个工作流程来寻找 问题、突破问题，设法提升其能力，进而捉升整个生产线的能力当然，一个瓶 颈去除时，另一个瓶颈会随之形成，在本案例中下一个瓶颈就会是瓶装车间了 所以，在识别瓶颈突破瓶颈的过程中还要特别注意瓶颈的动态性，不断循环改进 以使整个生产物流系统不断优化1.6 TOC条件下的生产物流系统计划与控制一DBR系统为保证TOC计划的顺利实施，企业制定计划时就要以寻求顾客需求与企业能 力的最佳配合为目标，一旦一个被控制的工序(即瓶颈)建立了一个动态平衡， 其余的工序就应相继地与这一被控制的工序同步T0C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) ”1) 企业生产物流瓶颈的识别及合理利用(D)识别生产物流系统的真正瓶颈是企业生产过程运行TOC的开端，也是控制物 流的关键因为这些瓶颈制约着企业的生产能力，也控制着企业同步生产的节奏 —“鼓点”一般来说，当需求超过能力时，排队最长的工序就是瓶颈找岀瓶 颈之后，可以通过编制详细的生产作业计划，在保证对其生产能力合理、充分利 用的前捉下，适时满足市场对本企业产品的需求。

从计划和控制的角度看，“鼓” 反映了系统对瓶颈资源的利用2) 随机波动的控制(B)产品生产计划的建立，应该使受瓶颈控制的物流达到最优因为瓶颈控制着 系统的“鼓的节拍”，即控制着企业的生产节拍和产出率为此一般按有限能 力，用到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Z不受系统 其他部分波动的影响为此，一般需要设置“缓冲器”以防止可能岀现的生产的 随机波动造成的瓶颈等待任务的情况一般來说，缓冲器分为“库存缓冲”和“时间缓冲”两类库存缓冲也就是 安全库存，用以保证非瓶颈工序出现意外时瓶颈工序的正常进行而时间缓冲则 是要求瓶颈所需的物料提前提交的时间，以解决由于瓶颈工序和非瓶颈工序在生 产批量上的并界可能造成的对生产的延误3) 物流能力的平衡(R)“缓冲器”的设置保证了企业最大的产出率，但也相应产生了一定的库存 为了实现在及时满足市场需求的前提下的最大效益，必须合理安排一个物料通过 各个工序的详细作业计划，这就是TOC中的“绳子”在TOC控制模式下的生产 受制于瓶颈产出的节奏没有瓶颈发出的指令，就不能进行生产，这个指令就是 通过类似“看板”的一根隐形的“绳了”在工序间传递的。

通过“绳子”系统的控制，实现瓶颈前的非瓶颈工序均衡生产，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，而同时又不使瓶颈停工待料 1. 7同步制造的排序方法同步制造是指在生产物流系统进行周密设计的前捉下，使各个生产环节速率 完全协调，从而根本消除库存，甚至工序之间暂时停滞的一种制造方式同步制造的排序步骤是：(1)找出瓶颈工序；(2)让瓶颈工序最大限度地工作, 为此安排瓶颈工序前的生产时间总和小于瓶颈工序生产时间的部分首先进行生 产；⑶向前推进给瓶颈工序排序；(4)向后推进给其他非瓶颈工序排序，以不断 保障瓶颈工序的需求；(5)传送批量不一定与生产批量一致，警防人的惰性成为 新的瓶颈问江衡仿真专业的数字化团队可以助力企业：•在工厂建立之前，在电脑中建立逼真的3D虚拟工厂，实现身临其境的工厂漫游并通过空间分析发现新车间及生产线配置和布局 规划的潜在问题，找到最佳的解决方案•对于工厂的外部物流、内部物流以及生产线上的工艺流程进行3D可视化的物流过程仿真，验证物流和工艺过程，发现物流瓶颈；•对装配线进行装配过程的3D可视化仿真，从而实现装配工艺优 化、制作三维操作指导书、人机工程学优化、操作过程培训等目 的•基于物联网技术，与工厂现有MES、PDM系统结合实现生产线状 态的实吋监控；合理的生产过程的综合管理与监控。