DBR系统

DBR系统

1.OPT的计划与控制步骤

OPT认为，一个企业的计划与控制的目标就是寻求顾客需求与企业能力的最佳配合，一旦一个被控制的工序（即瓶颈）建立了一个动态的平衡，其余的工序应相继地与这一被控制的工序同步。

OPT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）”系统。如图4所示。实施计划与控制主要包括以下的步骤：

图4DBR系统

（1）识别企业的真正约束（瓶颈）所在这是控制物流的关键，因为，这些“瓶颈”制约着企业的运作能力。一般来说，当需求超过能力时，排队最长的机器就是“瓶颈”。如果我们知道一定时间内生产的产品及其组合，就可以按物料清单计算出要生产的零部件。然后，按零部件的加工路线及工时定额，计算出各类机床的任务工时，将任务工时与能力工时比较，负荷最高的机床就是瓶颈。找出瓶颈之后，可以把企业里所有的加工设备划分为关键资源和非关键资源。

（2）基于瓶颈约束建立产品出产计划
产品出产计划（MasterSchedule）的建立，应该使受瓶颈约束的物流达到最优。因为，瓶颈约束控制着系统的“鼓的节拍（Drum一beat）”，即控制着企业的生产节拍和产出率。为此，一般按有限能力，用顺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，使之不受系统其它部分波动的影响。为此，一般要设置一定的“时间缓冲（TimeBuffer）”。

（3）“缓冲器”的管理。与控制其目的是防止随机波动，使瓶颈不致于出现等待任务的情况。

（4）控制进入非瓶颈的物料，平衡企业的物流进入非瓶颈的物料应被瓶颈的产出率，即“绳子”所控制。一般是按无限能力，用倒排方法对非关键资源排序。非关键资源上排序的目标是使之与关键资源上的工序同步。倒排时，采用的提前期可以随批量变化，批量也可按情况分解。

2.“鼓”、“缓冲器”和“绳子”

（1）”鼓”
从以上步骤可以看出，“鼓”是一个企业运行OPT的开端，即识别一个企业的瓶颈所在。瓶颈控制着企业同步生产的节奏——“鼓点”。要维持企业内部生产的同步，企业生产和市场需求的同步，存在着一系列的问题。其中一个主要问题就是企业的生产如何能满足市场或顾客的需求而又不产生过多的库存。实际上，顾客对某种产品要求的交货期是不以企业何时能生产出来决定的。因而，安排作业计划时，除了要对市场行情进行正确的预测外，还必须在交货期上给顾客一定的优先权数，并将当前时间作为制定生产计划的起始时间，这意味着在瓶颈上要根据这些优先权数的大小安排生产，并据此对上下游的工序排序，则可以得到交付时间。OPT的处理逻辑就是使交付时间与交货期限相符。

为了使交付时间与交货期限相符，靠的是寻求在瓶颈上的批量规模。因为，在瓶颈上只有加工时间和调整准备时间，增大瓶颈的加工批量，可以减少调整准备时间，使瓶颈的有效能力增加，但会减少系统的柔性，增加库存和提前期。反之，其效果与增大加工批量相反。两者都会影响到一些订货的交货时间。

从计划和控制的角度来看，“鼓”反映了系统对约束资源的利用。对约束资源应编制详细的生产作业计划，以保证对约束资源的充分合理的利用。

（2）“缓冲器”，又称“缓冲”
一般来说，“缓冲器”分为“时间缓冲”和“库存缓冲”。“库存缓冲”也就是安全库存，－般由统计公式所得。而“时间缓冲”则是将所需的物料比计划提前一段时间提交，以防随机波动。它的计量单位代表瓶颈上的一段加工时间长度。例如，－个三天的“时间缓冲”表示着一个等待加工的在制品队列，它相当于在瓶颈上三天的生产任务。其长度可凭观察与实验确定。再通过实践，进行必要的调整。在设置“时间缓冲”时，一一般要考虑以下几个问题：

1）要保证瓶颈上产出率相对较快的工件在加工过程中不致因为在制品少而停工。

2）应考虑加工过程中出现的波动。如瓶颈上的实际产出率比原来估计的要快，或者瓶颈前的加工工序的产出率比原来估计的要馒，或者出现次品。在有的情况下，还要考虑前面的机器是否出现故障。因为，如果要对机器故障进行维修，则维持后续工序所需的在制品库存是难以估计的。所以，在设置“时间缓冲”时一般要设置一定的安全库存。

3）根据OPT的原理，瓶颈上的加工批量是最大的，而瓶颈的上游工序则是小批量多批次的。瓶颈前的加工工序的批次又和各道工序的调整准备时间有关。如果上游工序的调整准备时间小，或瓶颈上的加工时间和前一台机器的加工时间相差很大，则批次可以较多，批量可以较小。反之，批次则可能较少，甚至和瓶颈上的批次相同，加工批量也和瓶颈上的批量相同。

4）要考虑在制品库存费用、成品库存费用、加工费用和各种人工费用。要在保证瓶颈上加工持续的情况下，使得整个加工过程的总费用最小。

（3）“绳子”
如果说“鼓”的目标是使产出率最大，那么，“绳子”的作用则是使库存最小。我们知道，瓶颈决定着生产线的产出节奏，而在其上游的工序实行牵引式的生产，等于用一根看不见的“绳子”把瓶颈与这些工序串联起来，有效地使物料依照产品出产计划快速地通过非瓶颈作业，以保证瓶颈的需要。所以，“绳子”起的是传递作用，以驱动系统的所有部分按”鼓”的节奏进行生产。在DBR的实施中，“绳子”是由一个涉及原材料投料到车间的详细的作业计划来实现的。

“绳子”控制着企业物料的进入（包括瓶颈的上游工序与非瓶颈的装配），其实质和“看板”思想相同，即由后退工序根据需要向前遣工序领取必要的零件进行加工，而前道工序只能对动用的部分进行补充，实行的是一种受控生产方式。在OPT中，就是受控于瓶颈的产出节奏，也就是“鼓点”。没有“瓶颈”发出的生产指令，就不能进行生产，这个生产指令是通过类似“看板”的物质在工序间传递的。

通过“绳子”系统的控制，使得瓶颈前的非瓶颈设备均衡生产，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，而同时又不便瓶颈停工待料。所以，“绳子”是瓶颈对其上游机器发出生产指令的媒介，没有它，生产就会造成混乱，要么造成库存过大，要么会使瓶颈出现“饥饿”现象。

本文原载于《工业工程与管理》