基于约束理论和网络计划的生产物流研究及实证

宋志兰，刘跃怡

（云南财经大学， 云南 昆明 650221）

基于约束理论和网络计划的生产物流研究及实证

宋志兰，刘跃怡

（云南财经大学， 云南 昆明 650221）

运用约束理论来考察生产物流对企业实际产品生产的影响，将生产物流假定为影响企业高效运作的制约环节，再运用网络计划方法，分析并选定生产企业产品制造的关键工艺流程路线，为企业找出生产物流中的制约因素。以金秋农药有限公司为例进行实证分析，以期为制造企业的生产物流合理化提供一个具有普遍意义的研究方法。

约束理论;网络计划;生产物流;实证

1 绪论

生产物流是指生产工艺过程中，企业内部担负搬运或输送、储存、加工、装卸物料等任务的物流过程，以及与之紧密相关的信息流动过程。它是生产制造工序各个环节的纽带[1]。

生产物流是由企业生产活动与物流活动共同组成的。对生产物流的研究需要考虑企业生产工艺流程，这包括三个方面：第一，生产流程对物流线路的影响；第二，生产能力对物流设施配备的要求；第三，厂区规划和设备布局对生产物流的影响。只有充分考虑了这三方面，制造企业生产物流才能为企业的生产和效能提供高效、顺畅的物流服务。

2 约束理论

（1）约束理论的起源和发展。20世纪80年代中期，以色列物理学家哥德拉特创立了约束理论（TOC）。20世纪90年代，约束理论发展为运用逻辑、系统方法来解决问题的思维过程工具。

（2）约束理论对生产物流的影响。约束理论追求产品能以最快的速度通过生产系统，使系统产出量最大，库存量最小，从而达到企业物流的平衡。但生产过程中各工序的物流能力很难平衡，对此，约束理论将各个环节物料投入与制约环节的节奏保持一致，即与“制约”同步，从而缩短生产周期，减少在制品数量。所以“制约环节”对满足生产物流需求的能力影响重大。

（3）应用约束理论分析生产物流需要的假设。

①确定制约企业生产物流顺利运营的因素假设。企业是一个复杂的整体，存在多种制约企业生产发展的因素，包括财政政策、法律、市场变化、竞争对手等外部因素；员工、资金、生产、企业文化、管理等内部因素。在假设管理环境稳定条件下，仅考虑生产系统内部存在的制约因素。

②确定制约企业内产品顺利加工制造的因素假设。企业内产品的加工制造是影响生产物流的关键环节。约束理论认为非制约资源的利用程度不由非制约因素自身生产能力决定，而是由整个系统约束因素决定。约束因素制约着系统产出能力，约束因素后的工序只能加工由制约传递过来的任务，该工序机器的使用率取决于约束因素传送过来的任务数量和自身的生产能力，也就是说生产物流系统的能力不是由生产系统工序上能力最大的环节决定的，而是由系统上的能力最小的环节决定的。

所以，企业内的生产环节是影响企业产品顺利生产的最大“制约”。

企业内的生产环节能力受产品的工艺流程和加工设备的工艺布局影响，所以明确各工艺之间关系及确定关键的工艺环节十分重要，这就需要运用科学方法对工艺流程进行分析，本文将采用网络计划的方法。

3 研究方法——网络计划

网络计划为计划的编制和调整提供了一套完整的技术，提供了一种描述计划任务中各项活动相互间逻辑关系的图解模型，利用图解模型和计算方法，可以找出计划中的主要矛盾。

3.1 网络计划基本内容

（1）网络图。网络图是网络计划技术的一种流程型的模型，描述了整个工程任务的分解与合成[2]。绘制网络图是网络计划技术的基础性工作。网络图由以下几部分构成：

①活动。工程项目中在工艺技术和组织管理等方面上相对独立的工作、作业或任务。网络图中活动用一条箭线表示。

②事件（结点）。相邻活动在项目中的分界点。用○表示。

③线路。从网络图的起点结点开始，沿着箭头方向连续不断地到达终点的一条线路。一张网络图往往有多条线路。

（2）时间参数。在实现整个工程任务过程中，包括了人、事件、物料的运动状态。这种运动状态都是通过转化为时间函数来反映的[2]。网络图里包括结点最早开工时间、结点最迟完工时间、活动最早开工时间等时间参数。

（3）关键路线。通过计算网络图中的时间参数，能够求出工程工期并找出关键路线。在关键路线上的作业称为关键作业。在计划执行过程中，关键作业是管理的重点，在时间、费用和效率等方面则要严格控制。

3.2 约束理论与关键路线联合应用的基础

约束理论和网络计划都强调“制约”对生产活动的影响，这是两者结合的基础。

此外，网络计划确定关键路线只考虑任务与任务间的逻辑约束，不考虑任务与任务间的资源约束，所以采用约束理论对资源约束进行分析，能增强网络计划应用的可行性。

4 约束理论和网络计划在金秋农药有限公司的实证

4.1 金秋农药有限公司简介

吉林金秋农药有限公司，前身是吉林省磐石农药厂，始建于1966年，是化工部定点生产制造农药的企业[3]。由于农药行业特点，季节性需求给生产提出了更高要求。公司目前有合成车间、混装车间、粉剂车间三个主要车间。其中，合成车间承担主要生产任务。

4.2 金秋农药有限公司合成车间生产物流概况

合成车间负责莠去津原药的合成,为混配提供原材料。根据文章假设，可以得出结论：合成车间的生产能力主要是受车间生产物流影响。下面介绍合成车间生产物流的情况：

（1）生产物流组成。从工艺流程上看，合成车间的生产物流主要由合成、球磨、砂磨、灌装和包装五部分组成。

（2）生产物流设备。合成车间的主要生产物流设备包括合成釜、调配釜、砂（球）磨釜、灌装机、传送机等。

（3）合成车间生产物流关键路线分析及确定。生产车间的生产物流以工艺为依托，应根据车间具体生产活动，分析寻找合成车间生产关键路线。图1为工艺流程，根据合成车间生产工艺流程对各活动排序并标记。

根据实地调研，统计出各个活动的时间，见表1。

根据网络图的绘制规则，绘制网络图，并且计算各网络时

（1）厂区各功能区布局不合理。在生产繁忙时期，产成品入库十分困难。由于该车间和仓库距离较远，常常因人手不够或者车辆不足，产成品无法及时入库。而且，产成品堆积在包装间内，影响生产现场作业。现厂区是在老厂区的基础上建立的，与老厂的格局基本上没多大改变，只是在较远的空地上统一修建了大规模的仓库，离合成车间较远，图4为现厂区的功能布局图。

（2）生产各工序之间布局不合理。生产过程中，输送药液的管道线路迂回较多，影响原药或已调配原料的运输效率。过去合成车间占地面积较小，但由于生产规模扩大，工厂在现有的空地上补充布局了一些环保、增效的设施。比如用来处理生产中产生的废水的废水处理间，由于空间缺乏，只能布置在离沉淀池较远的地方，使得处理过的废水需要流过较长的管道才能到达沉淀池进行沉淀，具体布局如图5所示。

（3）合成区的合成釜、砂磨釜、球磨釜等设备能力有限并且设备老化严重，无法负担较强的生产压力。经常出现电压超高、停釜，甚至发生砂磨釜爆裂等严重生产事故。

（4）灌装线上，灌装机经常出现爆管现象。更换一根新的灌装胶管需要耗时半个小时，工人在这半小时内只好等维修工修理，降低了生产效率、延长了工作时间。同时灌装线上的一些机器，如喷码机、封口机等时常出现故障，导致生产线无法顺利进行，严重影响成品的生产。

体育教学是为了培养学生强健的体魄和健身的意识，高等教育阶段的体育教学重在后者，因此高校体育教学要以学生为本，要以促进学生的全面发展为目标，在高校的教育评价中必须重视学生评价，从体育教学对学生的有效性角度进行体育教学的评判。同时，在高校体育教学中强化学生评价也是为了让体育教师更加重视学生的体育学习需求，使体育教学与实际需求密切联系，也是提高有效性的重要方式。当前阶段，高校体育教学中学生评教的地位还不突出，在具体的实行过程中也还有不完善之处。

4.4 改进关键路线上制约因素的措施

在实地考察、调研时了解到，该公司将于2011年进行厂区扩建，届时厂区内将进行大规模的调整，各车间也将对布局、厂房和设备进行重新设计、新建和升级。这将为形成新的解决方案提供极好的机会，即在经济条件合理的范围内，大规模的整改成为可能。利用这个机会，可对厂区布局、车间布局和设备摆放进行合理的规划。基于这样的考虑，对该公司新厂重建提出以下建议：

（1）合理规划新厂的各功能区的布局。合理布局厂区，增加仓库数量，方便各车间入库和出库。同时，在入库不能顺利进行的条件下，应建立小面积的缓存区，避免将成品堆放在包装间内部，影响生产。根据厂区地理特点和生产经营要求，对厂区进行规划：

①充分利用厂区紧靠两条公路的优势，将前后门建在公路附近，便于接近快速通道。前一公路主要用于运送成品，后一公路主要负责运送原材料。这样可以避免高峰运输时间的道路拥挤问题，同时也减少库管员入库操作的差错率。

②将厂区分为前中后三部分进行规划。扩大成品仓库的面积，统一将成品仓库、装卸区置于厂区前部，生产车间和化验区置于厂区中部，原材料仓库置于厂区后部。由于成品仓库临近各生产车间，便于生产出来的成品能够及时运送到临近的仓库。同时，由于运输高峰集中，需要比较宽敞的场地用于装卸货物，停放车辆，厂区的前部布局能较好的满足这一要求。

厂区中部集中了五个车间和一个化验区。化验区位于各生产单位中间，便于各车间较近的提交样品进行化验。并且，化验区也能较快的反馈化验结果，及时调整药品配方。

原材料仓库位于厂区后部，与各生产车间临近，便于运送原材料到相应的车间。而且，由于原材料具有易燃、易爆、剧毒等化学性质，集中存放于后区，不仅能够与其他地区相隔离，而且也便于集中精力进行管理、保障生产安全。

③将原先的小片桶区统一规划。将桶区主要放在厂区中部两侧，接近生产车间。这样，就便于合成车间、磺草酮车间和混配车间存放各自的大桶，而且不易混乱，便于整理。

新厂区各功能区的规划布局如图6所示。

①将合成车间区划分为两部分，前部分是主要的生产区，包括合成、包装等工序。后一部分为废水处理区，主要包括循环水池、立冷塔等设备。从整个工厂布局看，生产区临近仓库，便于将生产好的产品及时运往仓库。而废水处理与合成车间的原材料仓库相邻，也能起到良好的隔离作用。

②合成车间生产区的布局完全按照生产工艺排放，并将锅炉房挪置包装间和储罐之间，便于为包装间提供取暖、为合成提供动力。废水处理室移置球磨后方，并且靠近循环水池。使得从球磨中排出的废水能够迅速进行沉淀、处理。

③合成车间前设有小的装卸区，便于每天生产的大量产品在此装卸，进入仓库。同时，在入库繁忙时，也可作为临时的缓存地区，避免包装间内堆放的大量货物影响生产。

新合成车间各设备的规划布局如图7所示。

（3）逐步更新生产设备。①对现有设备进行升级、换代。生产釜已经使用15年，设备老化严重，影响产品质量和生产安全；②对灌装机进行升级和维修。

（4）加强对员工的技术、技能培训。①维修人员培训。加强对维修机器人员的培训，延长设备无差错运行时间；②操作工人培训。工人素质低，无法正确操作自动化设备，所以对操作工人的培训极其重要。

4.5 新规划方案的预期实施效果

（1）根据生产工艺重新布局车间，各生产环节间连接更加紧密，缩短运输路径，提高了运输效率。①预计将缩短整个生产周期的10%，即1-2个小时，使单日生产周期由2个提升到2.3个；②对锅炉房的布局调整，更充分的利用煤炭燃烧所产生的废气；③对废水处理设备的调节，缩短废水排除的时间，延长蒸发时间，使得处理废水的效果更加明显，有利于再次循环使用。

（2）合理布局仓库，缩短入库时间。减少了工人的加班时间。预计仓库重新布局后，按照现有的设备能力，入库时间将缩短1-2个小时。

（3）厂区重新规划后，充分利用两条公路的优势，提高装载、出入库效率。

（4）新物流设备应用后，提高了运送和生产效率。以贴标机为例，单位工作量约13 000个，是人工贴标的2倍。

5 结束语

生产物流是很多生产企业的软肋。生产物流能力较强的企业，不仅能够快速的满足市场需求，创造价值，同时也能降低生产成本，有效的抢占市场；生产物流能力差的企业则容易被市场淘汰。本文以金秋农药有限公司为实证，通过对约束理论和关键路线的研究，找出了一个寻找生产物流中约束点的方法，为约束理论的具体应用提供了参考。

[1]刘小卉.物流管理信息系统[M].上海：复旦大学出版社，2006.

[2]胡新生.物流管理定量分析方法[M].北京：中央广播电视大学出版社，2005.

[3]来自金秋农药有限公司2009年年度报告[R].2009.

[4]陈秋荣，马士华.生产运作管理[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

宋志兰（1967-），女，山西太原人，云南财经大学副教授，硕士，研究方向：物流管理、物流工程。