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23.1　高德拉特的約束理論

把Herbie的問題類比於工廠管理者Alex面臨的問題的故事源於高德拉特博士的暢銷書《目標》。1980年，高德拉特認為製造商在計劃和控制資源與庫存方面做得非常不好。為了解決這個問題，高德拉特和他在CreativeOutput公司工作的同事開發了一種軟件，制訂製造過程中的作業計劃。這種軟件把生產過程中有限的設施、機器、人員、工具、物料以及其他影響企業生產能力的約束條件都考慮了進來。

這就是最優化生產技術 （optimized production technology，OPT）。這個計劃過程是可行並且精確的，它在計算機上運行的時間長度比MRP系統運行所需的時間短很多。這是因為這種計劃的邏輯是建立在把瓶頸工序和非瓶頸工序分離開來的基礎上。為了解釋OPT計劃邏輯的原理，高德拉特列出了9條生產計劃原則（見表23-1）。大約100家大公司應用這種軟件之後，高德拉特開始推廣這種方法的邏輯，而不僅僅是推廣這種軟件。

表23-1　高德拉特的生產計劃原則

隨著這套邏輯的影響範圍的擴大，高德拉特發展了他的“約束理論”（TOC），這種理論已經成為一種很受歡迎的解決問題的辦法，它可以應用於很多商業領域。表23-2列出了TOC關注的5個步驟。高德拉特研究機構（http://www.goldratt.com ）教授改進生產、分銷和項目管理的課程，貫穿所有這些課程的主線是高德拉特的TOC。

表23-2　高德拉特的約束理論（TOC）

在就約束理論展開具體討論之前，我們先將其與另外兩個流行的持續改進方法——六西格瑪和精益製造進行比較。六西格瑪和精益生產都注重通過消除浪費、減少流程中各步驟或系統中各組成部分中的變動來降低成本。相反，約束理論的5個步驟則更注重於應用，它只關注關鍵過程或限制整個系統效能發揮的最弱環節的改進。如果這些要素被有效地管理起來，系統的功能就能得到充分發揮，系統的目標也就更有可能實現。

在本章中我們關注的是製造業中高德拉特方法的運用。現在我們採用同高德拉特一樣的方法展開這個問題的研究：首先，定義一些公司的基本問題，其中包括意圖、目標以及績效測評等；然後，處理計劃問題、緩衝庫存、質量影響以及與銷售和會計的相互作用。

高德拉特成果的主要思想就是同步製造 （synchronous manufacturing），它是指整個生產系統協調一致共同實現公司的利潤目標。在製造中真正實現同步製造時，強調的是整個系統的績效，而不是諸如勞動力利用率或者機器利用率這樣的局部績效。

23.1.1　公司目標

高德拉特對公司目標的觀點十分直接，他認為：公司的目標就是盈利。

高德拉特認為儘管一個組織會有很多的目標，如提供職位、消費原材料、提高銷售額、增加市場份額、發展技術以及生產高質量的產品等，但是這些目標並不能保證公司能長期生存。它們只是實現目標的手段，而不是目標本身。只有公司盈利，它才會興旺發達。只有當公司有足夠的利潤，它才能把重心放在其他的目標上。

23.1.2　績效測評

為了適當地評價一個企業的績效，需要採用兩套測評標準：一套是從財務的角度出發，另外一套是從運營的角度出發。

1.財務測評

我們用三個指標評定一家公司盈利的能力。

（1）淨利潤 ：以金錢計量的一個絕對指標。

（2）投資回報率 ：基於投資的一個相對指標。

（3）現金流 ：一個生存性指標。

這三個指標必須結合起來使用。例如，1 000萬美元的淨利潤是一項重要的指標，但是如果我們不知道投資多少可以得到這1 000萬美元，那麼它就沒有實際意義。如果投資是1億美元，那麼投資回報率就是10%。現金流也非常重要，因為現金是支付日常運營的費用必需的；如果沒有現金，一家公司即使在常規會計項目下看起來十分穩健，也會破產。公司有可能會有高利潤率和高投資回報率，但同時缺乏資金。例如，公司把利潤投資在新的設備中或者利潤沉澱在庫存中。

2.運營測評

財務測評在較高的層面上很有效，但是在運營層面上不能使用。此時，我們需要另外一套評價指標。

（1）產出率 （throughput）：系統通過銷售獲得資金的速率。

（2）庫存 （inventory）：系統為了銷售目的投入在購買物資上的資金。

（3）運營費用 （operating expenses）：系統為了把庫存變成產出率而花費的資金。

產出率特指售出的產品。產成品的存儲不是產出，而是庫存。必須明確，在產出率的概念中，必須是實際發生的銷售。這種明確的定義可以防止系統在生產的產品可能售出的幻想中持續不斷地生產。這種行為只會增加成本、囤積庫存、消耗現金。持有的庫存（無論是在製品庫存還是成品庫存）只應該根據原材料的成本來確定價值，勞動成本和機器的工作時間都忽略不計（從傳統會計角度，花費的資金被稱為附加值）。

儘管上述的定義有各種說法，但僅取原材料成本還是一種保守的觀點。當採用附加值的方法（它包括所有生產成本）時，庫存被擴大，資產負債表、收益表會出現嚴重的問題。試想在製品庫存或者產成品庫存過期，或者訂購合同被取消，那麼宣佈大量的庫存報廢是一件非常困難的管理決策，因為即使它實際上毫無價值，但它長期以來都被作為一項資產。僅僅使用原材料成本，還可以避免區別直接成本和間接成本的問題。

運營費用包括生產成本（如直接勞動、間接勞動、庫存持有成本、設備折舊以及生產中用到的物料和供給）和管理成本。這裡面一個重要區別是不需要區分直接勞動和間接勞動。

圖23-1　運營目標

如圖23-1所示，公司的目標是同時持續地處理好以上三個指標，這樣才能達到盈利的目標。

從運營的角度出發，公司的目標是在增加產出率的同時減少庫存和運營費用。

3.生產率

通常生產率 （productivity）是以每勞動工時的產出量來度量的。然而，這個度量並不能確保公司會盈利（例如，當額外的產出不能售出而積壓為庫存的時候）。為了檢驗生產率是否增加，我們應該問下面的問題：我們採取的行動是否能增加產出率？是否能減少庫存？是否能減少運營費用？這引導我們給出一個新的定義：提高生產率是所有令公司接近目標的行動。

23.1.3　不平衡的生產能力

過去（實際上現在許多企業還存在這種現象），製造商為了使生產能力和市場需求相匹配，都會竭盡全力平衡一系列工藝的生產能力。然而，這是一種錯誤的做法，實際上不平衡的生產能力更好一些。本章的引導案例描述的就是生產能力不平衡的例子。遠途旅行團的一些孩子走得很快，可是Herbie卻走得很慢。如何有效地利用取長補短是一種挑戰。

現在我們考慮有幾個工作站的簡單加工生產線。一旦確定了生產線的產出比率，生產人員試圖使每個工作站的生產能力相等。要做到這一點，需要調整使用的生產機器設備、工作負荷、分配的勞動力技能和類型、使用的工具以及加班的時間等。

然而同步製造思想並不認為使所有的生產能力都相等是一個好策略，這樣一種平衡只有在所有的工作站產出為常數或者變動很小的情況下才能實現。上游工作站的加工時間稍一變長，下游工作站就會有空閒時間。相反，當上遊工作站的加工時間比平均水平短的時候，在各個工作站之間就會產生庫存。這種統計的變差效果是累計的。平滑這種變差的唯一方式是增加在製品（這不是一個好的選擇，因為我們總是試圖減少在製品的數量）或者增加下游的生產能力，彌補上游工作站延長的時間。這樣看來，不是要把工序之間的生產能力平衡到同一個水平，而是應該盡力使系統中的產品流動達到平衡。當產品流動平衡後，生產能力就不會是平衡的。我們將在下一節中進一步解釋這個觀點。

非獨立事件與統計波動

非獨立事件這個術語是由工序產生的。如果加工過程是依A、B、C、D的次序進行，而且每一道工序都必須在轉向下一道工序之前完成，那麼工序B、C、D就是非獨立事件。下一道工序的加工能力依賴於前一道工序。

統計波動是相對於均值的正常波動。當統計波動發生在沒有庫存的非獨立工序間時，就不能達到平均產出。當某道工序的加工時間超過平均時間時，接下來的工序也不能彌補這個延長的時間。我們可以通過以下的例子來說明。

假設我們要加工5個零件，兩道工序的加工時間分別符合圖23-2中的兩個分佈。加工次序是從A到B，且兩者之間沒有庫存。工序A的加工時間的均值為10小時，標準差為2小時，這意味著95.5%的加工時間是處於6～14小時（±2σ）。工序B的加工時間是一個常數，為10小時。

圖23-2　加工和完工時間——從工序A到工序B

我們可以看到，儘管完工的期望時間為66小時，平均每個零件的加工時間為13.2小時，但是實際上最後一個零件的完成需要60小時，平均每個零件的加工時間為12小時（把工序B等待時間考慮在內）。

假設我們把加工次序反過來，由B供給A。為了說明可能的延遲，我們把A的加工時間也反過來（見圖23-3）。我們又一次發現，最後一個零件的加工時間超過了平均時間（即13.2小時而不是12小時）。工序A和工序B有相等的平均操作時間10小時，而整個操作時間卻延遲了。在兩種情況下，我們都不能達到期望的平均產出率。為什麼呢？因為第二道工序空閒時損失的時間不可能彌補過來。

圖23-3　加工和完工時間——從工序B到工序A

這個例子旨在挑戰把生產能力平衡到平均水平的理論。這說明我們不應該平衡生產能力，而應該平衡系統中的產品流。