約束理論在復(fù)雜電子裝備生產(chǎn)計劃管理中的應(yīng)用

張靜波，葉 菁，劉宗濤

一、引言

復(fù)雜電子裝備是集成了多種電子信息單元的綜合系統(tǒng)裝備，其產(chǎn)品線具有型號繁多、研產(chǎn)混線的特點(diǎn)，產(chǎn)品又具有形態(tài)差異大、零部件種類多、工藝路線復(fù)雜、加工精度高、組裝集成精密度高的特點(diǎn)。 對于生產(chǎn)管理而言，一般為“多品種、小批量”離散型生產(chǎn)模式，經(jīng)常面臨著生產(chǎn)計劃不易管控、生產(chǎn)效率低、制造成本高、質(zhì)量不易保證等突出難點(diǎn)。

約束理論(Theory of Constraints，TOC)是以色列物理學(xué)家戈德拉特博士(Dr Eliyahu M Goldratt)在優(yōu)化生產(chǎn)技術(shù)(Optimized Production Technology，OPT) 的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。TOC 作為一種制造管理理念，最初被人們理解為對生產(chǎn)運(yùn)營進(jìn)行管理并解決瓶頸問題的方法，并最終覆蓋到企業(yè)管理的所有職能方面。 通常認(rèn)為，企業(yè)運(yùn)用約束理論管理是通過系統(tǒng)性識別和消除瓶頸資源約束，使得企業(yè)的改進(jìn)方向和改進(jìn)策略明確化，從而促進(jìn)企業(yè)更有效地實現(xiàn)其持續(xù)改進(jìn)的目的。

在“一帶一路” 倡議的推動下，目前多品種小批量的復(fù)雜電子裝備生產(chǎn)制造企業(yè)面臨著前所未有的挑戰(zhàn)和機(jī)遇，企業(yè)的管理理念轉(zhuǎn)變、管理模式升級、管理方法創(chuàng)新是大勢所趨，不斷引進(jìn)和學(xué)習(xí)新的成功管理實踐已是各企業(yè)的共識。TOC 約束理論與精益生產(chǎn)理論、六西格瑪管理理論，并列世界三大生產(chǎn)管理理論，如何在生產(chǎn)計劃管理中應(yīng)用約束理論，其做法仁者見仁。 本文探討了約束理論在多品種小批量復(fù)雜電子裝備生產(chǎn)計劃管理中的應(yīng)用，闡述了具體的做法，對關(guān)鍵問題進(jìn)行了論述，旨在為同樣生產(chǎn)模式的生產(chǎn)制造企業(yè)提供新的管理途徑。

二、約束理論在生產(chǎn)計劃管理的應(yīng)用

生產(chǎn)計劃管理就是應(yīng)用計劃管理模式控制制造的流程，調(diào)度相應(yīng)的生產(chǎn)資源和保障資源，從原材料、設(shè)備、人力等輸入開始，經(jīng)過生產(chǎn)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，直到產(chǎn)品輸出為止的一系列管理工作。 常規(guī)的管理業(yè)務(wù)主要包括生產(chǎn)策劃、生產(chǎn)作業(yè)計劃和生產(chǎn)調(diào)度。

在生產(chǎn)計劃管理中應(yīng)用約束理論，首先要確定約束，約束可從企業(yè)內(nèi)部和外部查找，一般有人員、設(shè)備、場地、儀器儀表、原材料、生產(chǎn)能力等。 其次要消除約束，即盡可能提高瓶頸的利用效率。 可根據(jù)造成瓶頸的原因來解決，如增加原材料在生產(chǎn)過程中的及時投入、增加相應(yīng)的生產(chǎn)資源、優(yōu)化改善工藝流程和生產(chǎn)能力等。 對于關(guān)鍵資源要留出必要的緩沖以提高資源的利用率，對于生產(chǎn)計劃管理，緩沖就是計劃裕度，所有消除約束的措施最終都反映在計劃節(jié)點(diǎn)上。

(一)約束理論在生產(chǎn)策劃中的應(yīng)用

生產(chǎn)策劃是每個項目運(yùn)行前必須開展的一項工作，生產(chǎn)策劃是對項目的生產(chǎn)過程進(jìn)行一次系統(tǒng)性的策劃，以保障產(chǎn)品最終的質(zhì)量和交付能夠滿足用戶要求。 在生產(chǎn)策劃中，需要對項目的實現(xiàn)過程所需的一系列資源進(jìn)行逐一的識別，確定瓶頸資源約束。 一般可從質(zhì)量、進(jìn)度、成本、采購、能力、技術(shù)狀態(tài)、工藝、外包等管理業(yè)務(wù)入手初步確定約束，并將所有約束疊加到主生產(chǎn)計劃上，通過關(guān)鍵路徑識別瓶頸資源約束。

識別出瓶頸資源，就必須在項目上增加必要的緩沖，常規(guī)而言，項目的緩沖就是項目計劃的裕度，以保障最終的交付能滿足合同要求，計劃裕度可以根據(jù)瓶頸資源的影響性，按項目生產(chǎn)周期的8%～15%確定。

(二)約束理論在生產(chǎn)作業(yè)計劃管理中的應(yīng)用

生產(chǎn)作業(yè)計劃管理是依據(jù)生產(chǎn)策劃的結(jié)果對生產(chǎn)作業(yè)的計劃、組織和控制工作，主要的管理動作包括生產(chǎn)作業(yè)計劃編制、下達(dá)、調(diào)整、監(jiān)測等管理，這是在生產(chǎn)任務(wù)下達(dá)至制造環(huán)節(jié)前的重要步驟。 目前有相當(dāng)多的制造型企業(yè)都采用了ERP 企業(yè)資源管理系統(tǒng)，基于MBOM 進(jìn)行生產(chǎn)訂單編制，但面臨的問題是，ERP 排程一般基于無限資源分解需求，然后根據(jù)實際齊套情況不斷被動調(diào)整計劃，生產(chǎn)計劃的科學(xué)合理性不足，生產(chǎn)主管調(diào)整生產(chǎn)計劃會耗費(fèi)大量時間。 因此必須將計劃管理模式由無資源限制的倒排計劃模式轉(zhuǎn)型升級為基于有限資源約束的正向計劃排程模式，由強(qiáng)調(diào)“需求”的單向管理模式提升為“需求”與“資源”約束平衡的雙向管理模式。 在生產(chǎn)計劃管理環(huán)節(jié)，可以將生產(chǎn)制造能力、采購能力等確定為約束，由制造部門和采購部門針對生產(chǎn)訂單計劃進(jìn)行確認(rèn)，從而識別出瓶頸資源約束。

一般月度生產(chǎn)作業(yè)計劃應(yīng)提前兩個月下達(dá)至制造部門和采購部門，各部門可以有兩個月的緩沖時間進(jìn)行內(nèi)部資源調(diào)配，保證生產(chǎn)訂單的計劃執(zhí)行。 如果不能保證生產(chǎn)訂單的計劃，就需要與生產(chǎn)策劃進(jìn)行比對，一般不能突破生產(chǎn)策劃的計劃裕度，否則需要重新調(diào)整生產(chǎn)策劃。

(三)約束理論在生產(chǎn)調(diào)度中的應(yīng)用

生產(chǎn)調(diào)度就是以生產(chǎn)訂單計劃為依據(jù)，統(tǒng)籌生產(chǎn)制造過程中的資源進(jìn)行作業(yè)排程保障生產(chǎn)作業(yè)計劃的按期實現(xiàn)。在多品種小批量的離散型制造企業(yè)中，涉及的制造專業(yè)很多，導(dǎo)致生產(chǎn)資源分散，這需要生產(chǎn)調(diào)度能夠及時了解制造現(xiàn)場出現(xiàn)的資源沖突，并實現(xiàn)快速響應(yīng)。 針對生產(chǎn)制造過程中的約束，需要企業(yè)制造單元和生產(chǎn)主管部門共同識別和確定常規(guī)或非常規(guī)的約束，由于多品種小批量企業(yè)制造現(xiàn)場生產(chǎn)問題往往具有“多發(fā)性、多變性、多關(guān)聯(lián)性”，導(dǎo)致很難在生產(chǎn)制造開工前就能準(zhǔn)確完整的確定約束，而是必須建立現(xiàn)場問題快速處置的運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)，各部門均設(shè)立現(xiàn)場問題負(fù)責(zé)人，負(fù)責(zé)指派、監(jiān)控、反饋需本部門處置的現(xiàn)場問題，確保責(zé)任到人并在確定的緩沖時間內(nèi)完成，緩沖時間可以規(guī)定在1天內(nèi)。

三、基于約束理論的信息系統(tǒng)開發(fā)

有了基于約束的生產(chǎn)計劃管控機(jī)制，就需要在項目生產(chǎn)管理中實施，針對多品種小批量的復(fù)雜電子裝備的生產(chǎn)計劃管理，需要利用信息化的手段提高管理效率。 目前大部分制造企業(yè)都具有信息化的基礎(chǔ)，企業(yè)資源管理系統(tǒng)ERP、制造運(yùn)行管理系統(tǒng) MOM、供應(yīng)商管理系統(tǒng)SRM、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)PDM 等是很多企業(yè)生產(chǎn)管理必備的信息系統(tǒng)。 結(jié)合信息化手段，通過采集SRM 系統(tǒng)和MOM 系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)，與ERP 系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)雙向數(shù)據(jù)貫穿，建立相應(yīng)的算法模型使 ERP 計劃基于 SRM/MES 反饋，保障生產(chǎn)計劃的排程與資源有效約束，精準(zhǔn)定位生產(chǎn)計劃中存在的投產(chǎn)、技術(shù)狀態(tài)變更、物資齊套、生產(chǎn)外包中存在的問題和制約生產(chǎn)計劃的關(guān)鍵路徑，實現(xiàn)了項目生產(chǎn)策劃、生產(chǎn)計劃、生產(chǎn)調(diào)度和項目交付的一體化管理路徑，顯著提高了生產(chǎn)計劃管理的科學(xué)合理性。

四、約束理論應(yīng)用生產(chǎn)計劃管理中需要關(guān)注的問題

(一)基于約束理論的生產(chǎn)計劃管理是持續(xù)改進(jìn)的過程

約束理論提供了一種管理理念和方法論，在運(yùn)用過程中需要不斷地迭代，這與質(zhì)量管理中的PDCA 是一致的，不斷地確定約束，并采取措施去消除約束，以達(dá)成最終管理效益不斷提升的企業(yè)運(yùn)行終極目標(biāo)。

(二)應(yīng)以系統(tǒng)工程的理念對生產(chǎn)計劃過程進(jìn)行管理

約束理論將管理對象設(shè)定為一個系統(tǒng)，這就需要我們以系統(tǒng)思維對計劃管理過程進(jìn)行分析，內(nèi)外部環(huán)境的變化、企業(yè)戰(zhàn)略的調(diào)整，都會造成約束的產(chǎn)生和更新。 一方面要不斷識別出關(guān)鍵路徑上的瓶頸資源約束，另一方面解決了當(dāng)前的關(guān)鍵瓶頸資源約束，原來的非關(guān)鍵資源約束有可能會成為新的關(guān)鍵資源約束。

(三)應(yīng)充分利用信息化工具實施約束管理

多品種小批量的復(fù)雜電子裝備制造，本身就是一個復(fù)雜的系統(tǒng)，涉及的制造專業(yè)廣，生產(chǎn)過程較多，造成瓶頸資源涉及的生產(chǎn)數(shù)據(jù)煩冗，利用信息化系統(tǒng)去識別資源約束和管理資源，無疑能提高生產(chǎn)計劃管理的效率和準(zhǔn)確性。

(四)應(yīng)注重多種管理工具的融合

約束理論不是萬能的，和精益管理、六西格瑪?shù)裙芾砝砟罴肮ぞ咭粯?，具有一定的局限性，在生產(chǎn)計劃管理中約束理論的確能夠發(fā)揮一定的作用，但絕不可能解決企業(yè)生產(chǎn)管理中的所有難題，任何管理理念在運(yùn)用過程中都不能生搬硬套，而需要我們審時度勢、因地制宜、活學(xué)活用，才能持續(xù)改進(jìn)。

五、結(jié)束語

多品種小批量復(fù)雜電子裝備制造企業(yè)在生產(chǎn)計劃管理中應(yīng)用約束理論，其管理效益的提升是潛移默化的，以某復(fù)雜電子裝備生產(chǎn)制造企業(yè)為例，實施了約束理論的生產(chǎn)計劃管理，不合理的月度生產(chǎn)計劃數(shù)量下降約60%，年度生產(chǎn)任務(wù)完成量提升了約9%，裝備的生產(chǎn)周期縮短約10%，項目生產(chǎn)管理增效約30%。

在國家制造戰(zhàn)略的大背景之下，每個電子裝備制造企業(yè)都肩負(fù)著國家和民族的使命和責(zé)任，需要更多的管理創(chuàng)新思路和做法，秉承“揚(yáng)棄”精神，在管理上力求自主創(chuàng)新，不斷結(jié)合國情進(jìn)行本地化、本土化的變革，在生產(chǎn)組織、生產(chǎn)排程、生產(chǎn)調(diào)度、資源平衡、生產(chǎn)決策等管理維度上適應(yīng)智能制造的特點(diǎn)，不斷創(chuàng)新和完善生產(chǎn)計劃管理體系，追求企業(yè)管理效益的最大化。