精益思想与约束理论的综述

　　第二章 文献综述

　　2．1 精益思想（Lean Thinking）

　　2．1．1 精益思想的起源

　　二战后，日本在经济恢复的开始阶段，无法与美国的强大工业体系相竞争，而日本丰田的大野耐一等人根据日本工业的实际情况和对生产方式的反思，通过不断探索，尝试着一种适合日本实际情况的汽车生产方式，它包括及时生产（JIT）、全面质量管理（TPM）、充分协作的团队工作方式、并行工程和高度整合的集成的供应链关系管理。他们在反复地实践与总结中，逐步创立了独特的多品种、小批量、高质量和低消耗的丰田生产方式，并于 20 世纪 80 年代加以完善，形成了丰田特色的精益生产方式。如图 2-1 所示，丰田在生产实践中构建了是以及时生产与自働化为两大支柱，以均衡生产为基石的精益生产系统，以求有效使用人、机、物、法、环的生产资源，和减少变异，控制质量。

　　丰田的生产方式使得日本汽车在质量与成本上逐步取得优势，特别是对于汽车之国的美国的优势，进一步使得当今世界汽车工业重心向日本倾斜。丰田的精益生产方式的成功使得越来越多的企业和学者开始对其进行研究。在对精益生产从理论的高度进行归纳之后，产生了精益思想（Lean Thinking）。可以这样理解：

　　精益思想源于精益生产方式；精益生产方式源于丰田生产方式。

　　精益思想是美国麻省理工学院数位国际汽车计划组织的专家对日本丰田准时化生产的生产方式的赞誉称呼。精，即少而精，不投入多余的生产要素，只是在适当的时间生产必要数量的市场急需产品，或下道工序急需的产品；益，即所有经营活动都要有益有效，具有经济效益。美国麻省理工学院组织世界上 17个国家的专家、学者，花费 5 年时间，耗资 500 万美元，以汽车工业这一开创大批量生产方式和精益生产方式 JIT 的典型工业为例，经理论化后总结出来的。

    精益生产方式的优越性不仅体现在生产制造系统，同样也体现在产品开发、协作配套、营销网络以及经营管理等各个方面，它是当前工业界最佳的一种生产组织体系和方式，也必将成为二十一世纪标准的全球生产体系。精益思想归纳了精益生产中所包含的新的管理思维，并将精益方式扩大到制造业以外的所有领域，尤其是第三产业，把精益生产方法外延到企业活动的各个方面，不再局限于生产领域，从而促使管理人员重新思考企业流程，消灭浪费，创造价值。

    2．1．2 精益思想的特点

　　精益思想的核心就是消除浪费，一切非增值的活动都是浪费，而要想消除浪费，就必须找到浪费，找到那些非增值的工作。增值的活动通常同时具备这三个特点：改变产品特性和功能的；第一次做好的；客户愿意为此负担费用的。

　　通常在实施精益生产改善时遵循如下原则：

　　原则 1：消除浪费。企业中的浪费通常以八种形势存在：过量生产，过度工艺，等待，库存，运输，多余动作，返工，忽视员工创造力。正确认识这些浪费是一切改进的前提。

　　原则 2：关注流程，提高总体效益。管理大师戴明说过：“员工只须对 15%的问题负责，另外 85%归咎于制度流程”。什么样的制度流程决定产生什么样的绩效水平。对流程进行改进时要注意目标是提高总体效益，而不是提高局部的某个部门的效益，局部效益的提高与整体效益的改进不是一个简单的累积关系。甚至，有些时候为了企业的总体效益还要牺牲局部的部门的效益。

　　原则 3：建立无间断流程以快速应变。建立无间断流程，将流程中不增值的无效时间尽可能压缩以缩短整个流程的时间，从而快速应变顾客的需要。

　　原则 4：降低库存。其目的是为了解决问题和降低成本，而且低库存需要高效的流程、稳定可靠的品质来保证。

　　原则 5：全过程的高质量，一次作对。质量不是检验出来的，而是制造出来的。检验只是一种事后补救，不但增加检验的成本高而且无法保证不出差错（过杀或漏检）。因此，应该在设计、流程和制造当中去提高质量，建立一个不会出错的品质保证系统，即一次作对。

　　原则 6：基于顾客需求的拉动生产。在需要的时候，仅按所需要的数量生产，生产与销售是同步的。

　　原则 7：标准化与工作创新。标准化的作用就是消除差异，将最优秀的做法固化下来，即使是不同的人来做都可以做得最好，发挥最大绩效。需要明确的是标准化不等于僵化，不是一成不变的，标准需要不断地创新和持续地改进。

　　原则 8：尊重员工，给员工授权。尊重员工给根到底就是要尊重其智慧和能力，给员工授权就是要为他们提供充分发挥聪明才智的平台，这样员工不论是为了企业还是为了自己都更愿意将事情做好。

　　原则 9：团队工作。在追求精益的企业中，灵活的团队工作与跨部门的沟通合作已经变成了一种非常常见的组织形式。

　　原则 10：满足顾客需要。满足顾客需要就是要持续地提高顾客满意度，为了一点眼前的利益而不惜牺牲顾客的满意度是相当短视的行为。

　　原则 11：精益供应链。追求精益的企业将企业长期运营的供应商视为宝贵财富，视为外部合伙人，他们之间信息互通，风险共担，利益共享，形成了一种“一荣俱荣、一损俱损”的牢靠关系。

　　原则 12：自我反省和现地现物。坚持自我反省，避免停滞不前，为持续改进提供了无穷的动力。坚持现地现物，避免脱离实际，为持续改进提供了正确的方向。

　　2．1．3 精益思想的方法。

　　在丹尼尔·T·琼斯和詹姆斯·P·沃麦克的《Lean Thinking》一书中，把精益思想提炼成五个步骤用来指导企业的管理改进。

　　第一步，根据客户需求重新定义价值。

　　顾客确定价值就是以客户的观点来确定企业的全部过程（设计—生产—交付），最大限度地满足客户需求。另外，以客户的观点定义价值还必需将全部过程中的多余消耗减至最少，不将额外的成本转嫁给客户。

　　第二步，识别价值流，重新制定企业活动。

　　价值流是指从原材料转变为成品、并给它赋予价值的全部活动。这些活动包括：从概念到设计和工程、到投产的技术过程，从订单处理、到计划、到送货的信息过程，和从原材料到产品的物质转换过程，以及产品全生命周期的支持和服务过程。【1】

　　精益思想识别价值流的目的就是在价值流中找到哪些活动是增值的活动、哪些是非增值的活动。非增值的活动消耗了资源，增加了成本，却不能够增加价值，这种活动就是浪费。所以，识别价值流的过程就是识别浪费的过程。

　　第三步，使价值流动起来。

　　精益思想之所以要求创造价值的各个活动不间断地流动起来，是因为这个追求流动的过程就是不断的快速响应的过程，不断追求效益最大化的过程。而使价值流流动起来是有条件的：实现连续的流动要求每个过程和每个产品都是正确的，人力的配备和设备的能力也必须是正确的。

　　第四步，根据客户的需求拉动价值流。

　　“拉动”其实是相对于物料需求计划（MRP）中“推动”而言的。其目的就是按客户的需求投入和产出，使用户精确的在他们需要的时间得到需要的东西。

　　与“推动”不同，“拉动”要求信息流从客户为起点，向前一步一步传递。在丰田的实践中通过“看板”达到信息传递的作用。于此同时单元式生产对精确满足客户需求也起到了非常重要的作用。在丰田，经过对原来制造流程的深刻再造，流动和拉动将使产品开发时间减少 50%、订货周期减少 75%、生产周期降低90%，这对传统的改进来说简直是个奇迹。【2】

　　第五步，持续改进，追求尽善尽美。

　　通过前四步的改进，其结果是价值流动速度显着的加快，满足客户需求更加精确。很多更隐蔽的浪费将随之显现出来，这时候就必须不断地用价值流分析的方法去分析浪费，消除浪费，作进一步的改进。“尽善尽美”是永远达不到的，但持续地对尽善尽美的追求，将造就一个永远充满活力、不断进步的企业。【1】

　　2．1．4 精益思想的工具

　　丰田等企业的精益生产实践为精益思想提高了非常多的改善工具。这些改善工具是在多年的企业实践中积累并总结出来的，没有复杂的数学模型和深奥的理论推导，但是却使用有效。

　　5S 与目视化管理

　　关于 5S 的理论，后续发展了 6S，7S 等，但是其根本还是前五个 S，即整理、整顿、清扫、清洁和素养。5S 是创建和保持组织化，整洁和高效工作场地的过程和方法，可以教育、启发和养成良好“人性”习惯。【3】

　　目视管理可以在瞬间识别正常和异常状态，并且能够快速和正确的传递其他相关信息。

　　价值流图分析

　　生产过程中到处充斥着惊人的浪费现象，价值流图(Value Stream Mapping)是实施精益系统、消除过程浪费的基础与关键点。通过对价值流的分析识别增值与非增值的活动，以提高增值率为改进指标，改造价值流，减少非增值活动。

　　看板管理

　　“看板”是一种挂在或贴在容器上或零件上的标签卡片，也可以是流水线上各种颜色的信号灯、电视图像等。“看板”既可以作为交流手段传递厂内生产管理信息，也可以通过整合实现与供应商和客户的信息传递。看板卡片包含相当多的信息并且可以反复使用。常用的看板有两种：生产看板和运送看板【6】。

　　全面生产维护（TPM，Total Productive Maintenance）

　　全面生产维护起源于日本，是以全员参与的方式，创建设计优良的设备系统，提高现有设备的利用率，实现安全性和高质量，防止故障发生，从而使企业达到降低成本和全面生产效率的提高【10】。在实践中通常和 5S 管理与 OEE 管理密不可分。

　　生产线平衡设计

　　由于流水线布局不合理，导致生产工人增加了很多无意义的走动；由于工作指导不合理、工艺路线不合理，导致工人经常地拿起或放下工件；由于各个工位生产能力不合理，导致了在制品堆积如山，进一步增加无意义的走动和取放动作。

　　这些都严重地影响生产效率。所以，需要进行以物料的均衡流动为目的的生产线平衡设计。

　　单分换模

　　为了使停线等待浪费减为最少，就需要缩短转换和设置时间，其过程就是将转换和设置的时间逐步去除或减少，尽量将其在为非停线时间完成。很多耗时数小时的换模作业，经过单分换模的改进，降低到了十分钟以内。

　　突破改善小组活动 (Kaizen)

    突破改善小组活动是一种积小胜为大胜的持续活动，同时也是最大限度发挥人的能动性的活动。来自不同职能部门的人员在此活动中有时能够在短时间内为企业带来突破性的改进。

　　2．2 约束理论（Theory of Constraints）

　　2．2．1 约束理论的起源

　　以色列物理学家、企业管理顾问戈德拉特博士于 70 年代提出最优生产技术(OPT，Optimized Production Technology)，这种是一种改善生产管理的技术被用于安排企业生产人力和物料调度的计划。约束理论就是在最优生产技术的基础上发展起来的管理哲理，该理论提出了在企业经营生产活动中定义约束，管理约束的完整逻辑和规范化方法。并于 1984 年以小说的形式出版了《目标》一书，以通俗易懂的手法，描述一位厂长应用约束理论在短时间内将工厂转亏为盈的故事。

　　戈德拉特博士创立约束理论的目的就是想通过找出各种条件下生产的内在规律，寻求一种分析经营生产问题的科学逻辑思维方式和解决问题的有效方法。可以用一句话来表达约束理论，即找出妨碍实现系统目标的约束条件，并对它进行消除的系统改善方法。【4】

　　简单举例，如图 2-2，假设某个生产流程，原料足够多，工序 A 的产能为每天 15 件，工序 A 的产能为每天 20 件，而市场的需求为每天 25 件。这时候，工序 B 是制约这个系统的瓶颈，无论工序 A 如何生产，也无法满足市场需求，只会在工序 B 前积压。为了满足市场，工序 B 添加设备，每天可以生产 30 件，瓶颈不再是工序 B 了，而是漂移到了工序 A，这时候仍然无法满足市场需求。继续对工序 A 进行改进优化，实现工序 A 可以每天生产 35件，满足了市场需求，但是市场成为了整个系统的瓶颈。开发拓展市场，使得市场的需求达到每天 40 件，这时候工序 B 又成为了瓶颈，需要进一步地将瓶颈漂移出去。如此循环往复，使得企业的产销和利润不断增加。

　　2．2．2 约束理论的特点

　　约束理论强调必须把企业看成是一个系统，从整体效益出发来考虑和处理问题，约束理论的基本要点如下：其一，企业是一个系统，其目标应当十分明确，那就是在当前和今后为企业获得更多的利润。其二，一切妨碍企业实现整体目标的因素都是约束。

　　约束理论打破传统的成本会计概念，提出了三项主要衡量指标：有效产出、库存和运营费用。通过这三项指标来衡量实现目标的业绩和效果。约束理论认为对于改进效果的评价只能从企业的整体来看，而不能从局部看。库存和运营费用虽然可以降低，但是不能降到零以下，只有有效产出才有可能不断增长。【4】

　　约束理论在生产作业计划制定时，一般遵循九条原则：

　　原则 1：追求物流的平衡，而不是生产能力的平衡。约束理论认为生产能力的平衡在实际生产中是无法实现的，因为其在哲学的高度去认识生产活动，认为波动是绝对的，同时市场也是时时刻刻在变化的；生产能力只能是相对稳定的。所以，需要接受绝对波动这个现实，并在这种前提下追求物料平衡。而所谓物流平衡就是使各个环节都与瓶颈环节同步，进而追求最短的生产周期、最少的在制品。

　　原则 2：非瓶颈资源的利用水平不是由自身潜力所决定，而是由系统的约束来决定。一方面，系统的产出是由所能经过瓶颈的产品量决定的，所以瓶颈制约着产销率。另一方面，非瓶颈资源的充分利用不仅不能提高产销率，而且会使库存和运行费增加。

　　原则 3：资源的利用（Utilization）和活力（Activation）不是同义词。在约束理论中，“利用”是用来描述资源应该利用的程度，“活力”则是用来描述资源能够利用的程度。对系统中非瓶颈资源的安排使用，是基于系统的约束，是应该资源利用的程度而不是资源能够利用的程度。

　　原则 4：瓶颈上一个小时的损失则是整个系统的一个小时的损失。所以，要想尽一切办法充分利用瓶颈环节。一般地，减少瓶颈的损失的方法有：减少调整准备时间和频率；瓶颈上的批量应尽可能大；实行倒班连续工作制；保证投入瓶颈工序的工件 100％是合格品（在瓶颈工序前设置质量检查工位）；努力使瓶颈资源不受非瓶颈资源生产率波动的影响（设置缓冲库存）。

　　原则 5：非瓶颈资源节省出来的时间无益于增加系统产销率。因为非瓶颈工序相对于瓶颈工序来说，除了加工时间和调整准备时间，还有闲置时间。非瓶颈工序节约下来的生产时间，其实就是增加了相应的闲置时间，对增加系统产销率毫无帮助。

　　原则 6：瓶颈制约系统的产销率和库存。在约束理论中，产销率指的是单位时间内生产出来并销售出去的产品所创造的利润额，从定义上可以清楚地认识到它同时受到企业的生产能力或市场的需求量这两方面的制约，而这两方面的制约分别来自于内部瓶颈或外部瓶颈。如果企业的生产能力不足以满足市场需求，说明瓶颈存在于企业内部，产销率也受到产能不足的限制；反过来，如果当企业的产能高于市场需求，说明瓶颈存在于企业外部，市场需求就成了瓶颈。这时即使企业能多生产，但由于市场承受能力不足，产销率也不能增加。如果一味地多生产，这时增加的只是库存。

　　原则 7：运输批量可以不等于加工批量。为了充分发挥瓶颈资源，减少准备调整等预热时间，瓶颈上的加工批量必须大。但另一方面，为了减少库存费用和运用费用，希望在制品库存减少，至少不应该增加，所以又要减小批量，即减小运输批量。

　　原则 8：批量大小应是可变的，而不是固定的。原则 8 其实就是原则 7 在实际生产中的直接应用和引申。从不同的角度考虑批量，其大小可变就不难理解了。从在制品的角度来考虑批量，批量是运输批量，应尽可能小；而从资源类型（瓶颈或非瓶颈）的角度来考虑，批量是加工批量，应该尽可能大。所以，同一工件在瓶颈工位和非瓶颈工位上加工时，可采用不同的加工批量；在不同的工位之间传送时，可采用不同的运输批量，具体大小最终是要根据实际需要动态决定的。

　　原则 9：编排作业计划时考虑系统资源约束，提前期是作业计划的结果，而不是预定值。不采用固定的提前期，而是考虑计划期内的系统资源约束，用有限能力计划，先安排瓶颈工序上加工的关键件的生产计划。以瓶颈工序为基准，把瓶颈工序之前的工序以拉动的方式排产；把瓶颈工序之间的工序按工艺顺序的方式排产；把瓶颈工序之间的工序按推动的方式排产，然后进行优化。最后，再编制非关键件的生产计划。

　　2．2．3 约束理论的方法

　　约束理论有一套思考的方法和持续改善的程序，称为五大核心步骤【4】：

　　第一步，寻找约束，找出系统中存在哪些约束。如果企业要增加产销率的话，一般会从原料，能力，市场，政策等方面想办法。原料方面，就是增加生产过程的原材料投入，保证供应。能力方面，主要指的是生产能力，如果生产能力不足进而导致无法满足市场需求，就要考虑增加相应的资源以提高生产能力。市场方面，如果由于市场需求不足导致生产能力过剩，就要考虑开拓市场，增加市场需求。政策方面，找出企业内部或外部约束产销率的各种政策规定。

　　第二步，深挖约束，寻找突破这些约束的办法。对于第一步中所提出的各种问题，要给出相应的解决办法，目的就是为了增加产销率。如果某种原材料是约束，可能就要设法确保原材料的及时供应，质量稳定并且有效控制使用。如果市场需求成为约束，可能要通过提高产品质量，降低产品价格，改善销售渠道，增加促销力度等手段，进一步扩大市场。如果生产能力成为约束，就意味着要采取一系列措施来保证和提高生产环节的效率，甚至增加投资来扩大产能。

　　第三步，迁就约束，使企业的所有非约束环节的活动服从于那些着眼于突破约束的活动，即第二步中提出的各种措施。对非约束环节追求一味地追求利用率，不会给企业带来更多的利润，增加的只是越来越多的在制品和各种运营浪费。

　　第四步，突破约束，具体落实第二步中提出的解决各种问题的措施，使得第一步中找出的问题不再是影响产销率的约束。需要指出的是，当之前提出的问题不再是约束了，对于第三步中的迁就也就不再适用了，应该适时推出。

　　第五步，约束漂移，谨防人的惰性成为系统的约束。当你突破一个约束以后，一定要重新回到第一步，开始新的循环。约束理论就是不断地使约束漂移，来实现持续改进的。

　　2．2．4 约束理论的工具

　　现实树

　　现实树是因果图，分为当前现实树和未来现实树。现实树的建立要严格遵循若干条逻辑规则。对于当前现实树来讲，"树叶"是一些人们不满意的现象，"树根"是造成这些现象的根本原因或核心问题所在。而在未来现实树当中，它的"树根"是解决核心问题的方案，"树叶"是最终人们想看到的结果。

　　消雾法

　　消雾法是由于企业中的冲突象一团团的云雾一样，往往不是那么一目了然，人们往往不能很清楚地说出究竟是那些原因造成了这些冲突。消雾法就是要驱散那些弥漫在冲突周围的混淆和含糊，以便清楚地指出哪些是根本原因并给出解决冲突的方法。

　　必备树

　　必备树使改进真正得以实现，要引导那些指出实施障碍的人来提出解决问题的办法。用来显示克服障碍的路径的逻辑图称为必备树。