基于約束理論和網絡計劃的生產物流研究及實證

宋志蘭，劉躍怡

（云南財經大學， 云南 昆明 650221）

基于約束理論和網絡計劃的生產物流研究及實證

宋志蘭，劉躍怡

（云南財經大學， 云南 昆明 650221）

運用約束理論來考察生產物流對企業實際產品生產的影響，將生產物流假定為影響企業高效運作的制約環節，再運用網絡計劃方法，分析并選定生產企業產品制造的關鍵工藝流程路線，為企業找出生產物流中的制約因素。以金秋農藥有限公司為例進行實證分析，以期為制造企業的生產物流合理化提供一個具有普遍意義的研究方法。

約束理論;網絡計劃;生產物流;實證

1 緒論

生產物流是指生產工藝過程中，企業內部擔負搬運或輸送、儲存、加工、裝卸物料等任務的物流過程，以及與之緊密相關的信息流動過程。它是生產制造工序各個環節的紐帶[1]。

生產物流是由企業生產活動與物流活動共同組成的。對生產物流的研究需要考慮企業生產工藝流程，這包括三個方面：第一，生產流程對物流線路的影響；第二，生產能力對物流設施配備的要求；第三，廠區規劃和設備布局對生產物流的影響。只有充分考慮了這三方面，制造企業生產物流才能為企業的生產和效能提供高效、順暢的物流服務。

2 約束理論

（1）約束理論的起源和發展。20世紀80年代中期，以色列物理學家哥德拉特創立了約束理論（TOC）。20世紀90年代，約束理論發展為運用邏輯、系統方法來解決問題的思維過程工具。

（2）約束理論對生產物流的影響。約束理論追求產品能以最快的速度通過生產系統，使系統產出量最大，庫存量最小，從而達到企業物流的平衡。但生產過程中各工序的物流能力很難平衡，對此，約束理論將各個環節物料投入與制約環節的節奏保持一致，即與“制約”同步，從而縮短生產周期，減少在制品數量。所以“制約環節”對滿足生產物流需求的能力影響重大。

（3）應用約束理論分析生產物流需要的假設。

①確定制約企業生產物流順利運營的因素假設。企業是一個復雜的整體，存在多種制約企業生產發展的因素，包括財政政策、法律、市場變化、競爭對手等外部因素；員工、資金、生產、企業文化、管理等內部因素。在假設管理環境穩定條件下，僅考慮生產系統內部存在的制約因素。

②確定制約企業內產品順利加工制造的因素假設。企業內產品的加工制造是影響生產物流的關鍵環節。約束理論認為非制約資源的利用程度不由非制約因素自身生產能力決定，而是由整個系統約束因素決定。約束因素制約著系統產出能力，約束因素后的工序只能加工由制約傳遞過來的任務，該工序機器的使用率取決于約束因素傳送過來的任務數量和自身的生產能力，也就是說生產物流系統的能力不是由生產系統工序上能力最大的環節決定的，而是由系統上的能力最小的環節決定的。

所以，企業內的生產環節是影響企業產品順利生產的最大“制約”。

企業內的生產環節能力受產品的工藝流程和加工設備的工藝布局影響，所以明確各工藝之間關系及確定關鍵的工藝環節十分重要，這就需要運用科學方法對工藝流程進行分析，本文將采用網絡計劃的方法。

3 研究方法——網絡計劃

網絡計劃為計劃的編制和調整提供了一套完整的技術，提供了一種描述計劃任務中各項活動相互間邏輯關系的圖解模型，利用圖解模型和計算方法，可以找出計劃中的主要矛盾。

3.1 網絡計劃基本內容

（1）網絡圖。網絡圖是網絡計劃技術的一種流程型的模型，描述了整個工程任務的分解與合成[2]。繪制網絡圖是網絡計劃技術的基礎性工作。網絡圖由以下幾部分構成：

①活動。工程項目中在工藝技術和組織管理等方面上相對獨立的工作、作業或任務。網絡圖中活動用一條箭線表示。

②事件（結點）。相鄰活動在項目中的分界點。用○表示。

③線路。從網絡圖的起點結點開始，沿著箭頭方向連續不斷地到達終點的一條線路。一張網絡圖往往有多條線路。

（2）時間參數。在實現整個工程任務過程中，包括了人、事件、物料的運動狀態。這種運動狀態都是通過轉化為時間函數來反映的[2]。網絡圖里包括結點最早開工時間、結點最遲完工時間、活動最早開工時間等時間參數。

（3）關鍵路線。通過計算網絡圖中的時間參數，能夠求出工程工期并找出關鍵路線。在關鍵路線上的作業稱為關鍵作業。在計劃執行過程中，關鍵作業是管理的重點，在時間、費用和效率等方面則要嚴格控制。

3.2 約束理論與關鍵路線聯合應用的基礎

約束理論和網絡計劃都強調“制約”對生產活動的影響，這是兩者結合的基礎。

此外，網絡計劃確定關鍵路線只考慮任務與任務間的邏輯約束，不考慮任務與任務間的資源約束，所以采用約束理論對資源約束進行分析，能增強網絡計劃應用的可行性。

4 約束理論和網絡計劃在金秋農藥有限公司的實證

4.1 金秋農藥有限公司簡介

吉林金秋農藥有限公司，前身是吉林省磐石農藥廠，始建于1966年，是化工部定點生產制造農藥的企業[3]。由于農藥行業特點，季節性需求給生產提出了更高要求。公司目前有合成車間、混裝車間、粉劑車間三個主要車間。其中，合成車間承擔主要生產任務。

4.2 金秋農藥有限公司合成車間生產物流概況

合成車間負責莠去津原藥的合成,為混配提供原材料。根據文章假設，可以得出結論：合成車間的生產能力主要是受車間生產物流影響。下面介紹合成車間生產物流的情況：

（1）生產物流組成。從工藝流程上看，合成車間的生產物流主要由合成、球磨、砂磨、灌裝和包裝五部分組成。

（2）生產物流設備。合成車間的主要生產物流設備包括合成釜、調配釜、砂（球）磨釜、灌裝機、傳送機等。

（3）合成車間生產物流關鍵路線分析及確定。生產車間的生產物流以工藝為依托，應根據車間具體生產活動，分析尋找合成車間生產關鍵路線。圖1為工藝流程，根據合成車間生產工藝流程對各活動排序并標記。

根據實地調研，統計出各個活動的時間，見表1。

根據網絡圖的繪制規則，繪制網絡圖，并且計算各網絡時

（1）廠區各功能區布局不合理。在生產繁忙時期，產成品入庫十分困難。由于該車間和倉庫距離較遠，常常因人手不夠或者車輛不足，產成品無法及時入庫。而且，產成品堆積在包裝間內，影響生產現場作業。現廠區是在老廠區的基礎上建立的，與老廠的格局基本上沒多大改變，只是在較遠的空地上統一修建了大規模的倉庫，離合成車間較遠，圖4為現廠區的功能布局圖。

（2）生產各工序之間布局不合理。生產過程中，輸送藥液的管道線路迂回較多，影響原藥或已調配原料的運輸效率。過去合成車間占地面積較小，但由于生產規模擴大，工廠在現有的空地上補充布局了一些環保、增效的設施。比如用來處理生產中產生的廢水的廢水處理間，由于空間缺乏，只能布置在離沉淀池較遠的地方，使得處理過的廢水需要流過較長的管道才能到達沉淀池進行沉淀，具體布局如圖5所示。

（3）合成區的合成釜、砂磨釜、球磨釜等設備能力有限并且設備老化嚴重，無法負擔較強的生產壓力。經常出現電壓超高、停釜，甚至發生砂磨釜爆裂等嚴重生產事故。

（4）灌裝線上，灌裝機經常出現爆管現象。更換一根新的灌裝膠管需要耗時半個小時，工人在這半小時內只好等維修工修理，降低了生產效率、延長了工作時間。同時灌裝線上的一些機器，如噴碼機、封口機等時常出現故障，導致生產線無法順利進行，嚴重影響成品的生產。

體育教學是為了培養學生強健的體魄和健身的意識，高等教育階段的體育教學重在后者，因此高校體育教學要以學生為本，要以促進學生的全面發展為目標，在高校的教育評價中必須重視學生評價，從體育教學對學生的有效性角度進行體育教學的評判。同時，在高校體育教學中強化學生評價也是為了讓體育教師更加重視學生的體育學習需求，使體育教學與實際需求密切聯系，也是提高有效性的重要方式。當前階段，高校體育教學中學生評教的地位還不突出，在具體的實行過程中也還有不完善之處。

4.4 改進關鍵路線上制約因素的措施

在實地考察、調研時了解到，該公司將于2011年進行廠區擴建，屆時廠區內將進行大規模的調整，各車間也將對布局、廠房和設備進行重新設計、新建和升級。這將為形成新的解決方案提供極好的機會，即在經濟條件合理的范圍內，大規模的整改成為可能。利用這個機會，可對廠區布局、車間布局和設備擺放進行合理的規劃。基于這樣的考慮，對該公司新廠重建提出以下建議：

（1）合理規劃新廠的各功能區的布局。合理布局廠區，增加倉庫數量，方便各車間入庫和出庫。同時，在入庫不能順利進行的條件下，應建立小面積的緩存區，避免將成品堆放在包裝間內部，影響生產。根據廠區地理特點和生產經營要求，對廠區進行規劃：

①充分利用廠區緊靠兩條公路的優勢，將前后門建在公路附近，便于接近快速通道。前一公路主要用于運送成品，后一公路主要負責運送原材料。這樣可以避免高峰運輸時間的道路擁擠問題，同時也減少庫管員入庫操作的差錯率。

②將廠區分為前中后三部分進行規劃。擴大成品倉庫的面積，統一將成品倉庫、裝卸區置于廠區前部，生產車間和化驗區置于廠區中部，原材料倉庫置于廠區后部。由于成品倉庫臨近各生產車間，便于生產出來的成品能夠及時運送到臨近的倉庫。同時，由于運輸高峰集中，需要比較寬敞的場地用于裝卸貨物，停放車輛，廠區的前部布局能較好的滿足這一要求。

廠區中部集中了五個車間和一個化驗區。化驗區位于各生產單位中間，便于各車間較近的提交樣品進行化驗。并且，化驗區也能較快的反饋化驗結果，及時調整藥品配方。

原材料倉庫位于廠區后部，與各生產車間臨近，便于運送原材料到相應的車間。而且，由于原材料具有易燃、易爆、劇毒等化學性質，集中存放于后區，不僅能夠與其他地區相隔離，而且也便于集中精力進行管理、保障生產安全。

③將原先的小片桶區統一規劃。將桶區主要放在廠區中部兩側，接近生產車間。這樣，就便于合成車間、磺草酮車間和混配車間存放各自的大桶，而且不易混亂，便于整理。

新廠區各功能區的規劃布局如圖6所示。

①將合成車間區劃分為兩部分，前部分是主要的生產區，包括合成、包裝等工序。后一部分為廢水處理區，主要包括循環水池、立冷塔等設備。從整個工廠布局看，生產區臨近倉庫，便于將生產好的產品及時運往倉庫。而廢水處理與合成車間的原材料倉庫相鄰，也能起到良好的隔離作用。

②合成車間生產區的布局完全按照生產工藝排放，并將鍋爐房挪置包裝間和儲罐之間，便于為包裝間提供取暖、為合成提供動力。廢水處理室移置球磨后方，并且靠近循環水池。使得從球磨中排出的廢水能夠迅速進行沉淀、處理。

③合成車間前設有小的裝卸區，便于每天生產的大量產品在此裝卸，進入倉庫。同時，在入庫繁忙時，也可作為臨時的緩存地區，避免包裝間內堆放的大量貨物影響生產。

新合成車間各設備的規劃布局如圖7所示。

（3）逐步更新生產設備。①對現有設備進行升級、換代。生產釜已經使用15年，設備老化嚴重，影響產品質量和生產安全；②對灌裝機進行升級和維修。

（4）加強對員工的技術、技能培訓。①維修人員培訓。加強對維修機器人員的培訓，延長設備無差錯運行時間；②操作工人培訓。工人素質低，無法正確操作自動化設備，所以對操作工人的培訓極其重要。

4.5 新規劃方案的預期實施效果

（1）根據生產工藝重新布局車間，各生產環節間連接更加緊密，縮短運輸路徑，提高了運輸效率。①預計將縮短整個生產周期的10%，即1-2個小時，使單日生產周期由2個提升到2.3個；②對鍋爐房的布局調整，更充分的利用煤炭燃燒所產生的廢氣；③對廢水處理設備的調節，縮短廢水排除的時間，延長蒸發時間，使得處理廢水的效果更加明顯，有利于再次循環使用。

（2）合理布局倉庫，縮短入庫時間。減少了工人的加班時間。預計倉庫重新布局后，按照現有的設備能力，入庫時間將縮短1-2個小時。

（3）廠區重新規劃后，充分利用兩條公路的優勢，提高裝載、出入庫效率。

（4）新物流設備應用后，提高了運送和生產效率。以貼標機為例，單位工作量約13 000個，是人工貼標的2倍。

5 結束語

生產物流是很多生產企業的軟肋。生產物流能力較強的企業，不僅能夠快速的滿足市場需求，創造價值，同時也能降低生產成本，有效的搶占市場；生產物流能力差的企業則容易被市場淘汰。本文以金秋農藥有限公司為實證，通過對約束理論和關鍵路線的研究，找出了一個尋找生產物流中約束點的方法，為約束理論的具體應用提供了參考。

[1]劉小卉.物流管理信息系統[M].上海：復旦大學出版社，2006.

[2]胡新生.物流管理定量分析方法[M].北京：中央廣播電視大學出版社，2005.

[3]來自金秋農藥有限公司2009年年度報告[R].2009.

[4]陳秋榮，馬士華.生產運作管理[M].北京：高等教育出版社，2007.

An Empirical Research on Production Logistics Using Constraint Theory and Network Planning Technique

SONG Zhi-lan,LIU Yue-yi
（Yunnan University of Finance&Economics,Kunming650221,China）

The paper employs the constraint theory to examine the influence of production logistics upon enterprise production practice and finds it a constraining link to the efficient running of the enterprise;then,using network planning technique,analyzes the key technologies and work flows in the enterprise production process to identify the constraining factors for production logistics activities.A case study involving the pesticide manufacturer Jinqiu Co.Ltd.is conducted at the end to illustrate the procedures.

constraint theory;network planning technique;production logistics;empirical research

F273;F252

A

1005-152X（2011）03-0112-05

10.3969/j.issn.1005-152X.2011.03.037

2011-02-10

宋志蘭（1967-），女，山西太原人，云南財經大學副教授，碩士，研究方向：物流管理、物流工程。