OPT

什么是OPT?

OPT(Optimized Production Technology,最佳生产技术)是一种改观生产管理的技术，以色列物理学家Eli Goldratt博士于70年代提出，用于安排企业生产人力和物料调度的计划方法。最初被称作最佳生产时间表(Optimized Production Timetable)，80年代才改称为最佳生产技术。后来Goldratt又更深一步将它发展形成约束理论(Theory of Constraints,TOC)。OPT的倡导者强调，任何企业的真正目标是当下和将来都赚钱；要达到这个目标，务必在增长产销率的同期，降低库存和营运费用。

它吸收MRP和JIT的长处，是以相应的管理原理和软件系统为支柱，以增长产销率、降低库存和运举动目标的优化生产管理技术。其特别之处不仅在于给予了一种新的管理思想，而且在于它的软件系统。OPT两大支柱是OPT原理及OPT软件。

它是一套可提升产出、降低存货的分析性技术理论。OPT系统将着重放在控制整体产出的短板资源上，优先处理所有短板作业，并以平衡物料流动为原则，使整个系统高达产出最大的目的。

OPT的基本内容

OPT其指导思想实质上是集中精力优先处理首要冲突，这对于单件小批生产类型比较适应。这类企业受于产品种类多、产品结构复杂，控制对象过多，所以务必分清主次，抓住核心环节。其基本内容包含下方四方面：

1) 物流平衡是企业制造过程的核心

对企业的产品需求是外部原因，时刻都在改变。为适应市场，企业务必以或许的低成本、短周期生产出顾客需要的产品。所以，制造困难首要是物流平衡困难，即需要强调达到物流的同步化。

2) 短板资源是产品制造的核心限制因素

在制造过程中，影响生产进程的是短板环节。短板资源达到满负荷运作，是保证企业物流平衡的基础。短板资源损失或浪费1小时，制造系统即损失或浪费1小时。所以，短板资源是制造系统控制的着重，为使其高达最大的产出量可采取下方措施：

（1）在短板工序前，设置质量检查点，避免短板资源做无效劳动。

（2）在短板工序前，设置缓冲环节，使其不受前面工序生产率波动影响。

（3）采取动态的加工批量和搬运批量。对短板资源，一般加工批量较大，降低短板资源的装设时间和次数，提升其利用率；而较小的运输批量，使工件分批到达短板资源，可降低工件在工序前的等候时间，降低在制品库存。

3)由短板资源的能力决定制造系统其余环节的利用率和生产效率。

4)对短板工序的前导和后续工序采取不同的计划方法，提升计划的可实施性。

依据OPT的原理，企业在生产计划编制过程中，首先应编制产品核心件的生产计划，在证实核心件的生产进程的前提下，再编制非核心件的生产计划。

OPT的首要概念

（1）识别约束

识别企业的真正约束（短板）所在是控制物流的核心。一般来看，当需求胜过能力时，排队最长的机器就是 “短板”。

（2）短板约束整个系统的出产计划

产品出产计划（Master Schedule）的建立，应当使受短板约束的物流高达最优。一般按有限能力，用顺排方法对核心资源排序。为了充分利用短板的能力，在短板上可采取扩大批量的方法，以降低调整准备时间，提升短板资源的有效工作时间。

（3）“缓冲器”的管理。其目的是防止系统内外的随机波动产生短板显现等候任务的情形。一般要设置适当的“库存缓冲”或“时间缓冲（Time Buffer）”。

（4）控制进入非短板的物料。进入系统非短板的物料应与短板的产出率同步。一般是按无限能力，用倒排方法对非核心资源排序。非核心资源上排序的目标是使之与核心资源上的工序同步。倒排时，采取的提早期可以随批量改变，批量也可按情形分解。

OPT的生产排序原则

OPT管理思想具体体当下生产排序原则上。有九条原则是实行OPT的基石。这些原则独立于软件之外，直接用于指导事实的生产管理活动。OPT相关生产计划与控制的算法和软件依照这九条原则提出和开发的：

1. 重要的是平衡物流，不是平衡能力。物流平衡使各个工序与短板同步，能力平衡是生产量力充分开动；

2. 制造系统的资源可分为短板和非短板两种。非短板资源的利用率是由系统的其它约束条件决定的，并非是由其自身能力决定的；只有短板制衡着系统的产销率。

3. 资源“利用”和“开动”不是同义的；应当反对盲目的使所有的机器或员工忙起来。

4. 短板资源损失一小时相当于整个系统损失一小时，而且是无法补救的。着重应当抓提升短板的利用率。

5. 想方设法在非短板资源上节约时间以提升生产率导致一种幻想，非短板资源不应满负荷工作。

6. 产销率和库存量是由短板资源决定的。为保证短板资源负荷饱满并保证企业的产出，在短板工序和总装配线前应有供缓冲用的物料储备。短板工序前可用拉式作业，其后可用推式作业。

7. 转移批量可以不等于甚至多数情形是不应等于加工批量。

8. 加工批量是可变的，并非是固定不变的。每个工序的批量按事实情形是动态决定。

9. 提早期应当是可变的并非是固定的。顾虑到系统所有的约束条件后才可决定计划进程的优先级。提早期导致排进程的结果。

OPT的计划与控制系统又称为DBR系统（Drum－Buffer－Rope approach，“鼓”、“缓冲器”和“绳子”简称 DBR法）

OPT的成长

最优生产技术OPT的管理哲理向很多传统的管理思想发出考验，进而拉开了论战的序幕。高德拉特的合伙人之一Robert E. Fox曾经以 “OPT, MRP or JIT—What’s Best?” 为题，将OPT作为一种计划方法向MRP的霸主地位提出考验，并在美国石油协会CS协会引起很大轰动。随后，制造业社会尝试要求高德拉特公开OPT软件的“黑箱”算法逻辑，又引起了论战。有关OPT的最后论战是由Eli Goldratt and George Plossl 在1984年美国石油协会CS的国际会议上顶着重大阻力公布白皮书“A Town Without Walls”引起的，这篇文章间接批评了美国石油协会CS的领导层。

实行OPT的要求及条件

对OPT，当前理论界的认识还不统一，存在着各种观点，首要包含：

①把OPT当做一种新的计划思想；

②作为一种作业计划的仿真语言；

③作为生成MPS、物料和能力需求计划及详细计划的一个软件包；

④作为一种处理报告精确度的一种试图，以求在报告未高达高度精确以前得到利润。

但有一点很显著，即OPT强调的是车间现场，其着眼点在于企业车间现场的一部分决策量上，并据此来达到对生产的计划与控制。其做法的基本点是运用一部分重要的判定准则来决定每一作业的先后顺序，即便用一组“管理系数”的加权函数，来确定每个作业的优先权数及批量，策划出一个合理的生产计划。这些管理系数涉及到理想的产品组合、交货期、理想的安全库存水平以及短板资源的运用等等。

OPT实行的核心是策划计划后的落实工作。在落实计划过程中，传统的很多做法是有害的，其中最大的威胁将来自传统的成本会计的考核体系。由于成本会计体系忽略了短板与非短板的区别，其考核一般是通过设备和操作员工的利用率及生产成本，并非是通过整个系统的有效性来执行的，它着重于局部的优化，这必然助长了民众盲目生产的作法，其结果是无论对短板资源依旧对非短板资源都力求充分地运用。民众为了完成工时和设备利用率会盲目生产，最终必然致使高库存和浪费。针对这些情形，OPT则力求从全局的看法来执行考核，从原材料的采购一直跟踪到产品销售。其考核体系对短板与非短板是分别对待的，觉得对非短板的考核不应以生产能为根据，而应以它生产的有效的产品量来考核。按OPT看法，成本会计注重的是“动力”而非”利用”，而正确的做法应当是注重“利用”而非“动力”。

此外，OPT软件的具体运行和MRP一样需要大批的报告支持，比如产品结构文件（BOM）、加工工艺文件以及精确的加工时间、调整准备时间、最小批量、最大库存、替代设备等等报告。同期要成功地实行OPT，还要求管理者务必对OPT造成的计划要有信心，要更改一部分旧的作业方式，比如接受午餐和工修接连工作制的作法等。

从OPT的实践显示，它比较适合于一部分基本、简单的产品及很大的批量且所需工序较少的情形，而在单件生产车间中发挥的效果不好。其适用条件为，①短板要相对平稳；②短板要保证高达100％的负荷能力；③需求是相对平稳的；④雇员愿意而且能够服从计划的调度安排。

再者，OPT对于动态的报告以及短板和靠近短板资源的报告要求精确。达到OPT仍需对雇员执行培训，使他们能在不同的生产职位上及时发现困难，追踪困难，最终用OPT方法来处理困难。

OPT案例分析 ">编辑] 案例一:基于OPT的ERP作业计划编制方法的分析

一、基于OPT的ERP作业计划编制方法的逻辑图

图给出了基于OPT的ERP作业计划编制方法的逻辑图,其首要环节的处理内容如下:

(1)作业任务

即需要执行作业计划编制的各作业任务本文不将作业计划编制作为一个单独的系统而是从系统集成角度出发依据 ,ERP处理逻辑由物料需求计划子系统根据工艺路线产品结构生成作业任务

(2)作业计划预编制

为了简化整个作业计划编制过程我们将作业计划分成作业计划预编制基于调度原则的作业计划编制两个过程作业计划预编制是针对作业任务较少工作中心较多的情形工作中心上或许不会显现多个加工任务如此只需采取简单的倒排或顺排即可不必考虑同一工作中心上作业调度原则

(3)矛盾分析

矛盾分析是指分析作业任务所涉及的每个工作中心能否显现多个作业同期加工的情形如不显现矛盾则经历作业计划预编制生成的作业计划即可作为正式的作业计划，如显现矛盾! 则执行基于调度原则的作业计划编制过程，该过程分核心作业编制、非核心作业编制两部分。

核心作业计划编制。

首先，依据调度原则计算出核心工序的开工时间、完工时间。然后，对位于核心工序前面的工序，以核心工序为基准，按拉动式计划原则，由后往前倒排，计算出各工序的开工时间、完工时间；对位于核心工序后面的工序，以助推式计划原则，由前往后顺排。

非核心作业计划编制

依据调度原则计算出各工序的开工时间、完工时间。

（4）作业反馈

通过对已编制好的作业计划的完工情形执行追踪，计算出各物料的工艺路线的动态提早期$ 工作中心的动态能力等，并对工艺路线和工作中心定义中的参数执行动态更新、调整，进而形成一个能反应客观改变的反馈机制!并达到工艺路线与作业计划的有机集成。

（5）工艺路线

对各自制件定义了各工序的工序名称、对应工作中心、所需的预案时间、加工时间、转移时间等信息，其中相关时间的参数是由作业进程反馈动态确定的。

（6）调度库

调度库中首要存放作业调度规则、倒排及顺排的原则，以及能力资源不足时采取的措施，如增长人力、外协等。

二、作业计划预编制

作业计划预编制的编制过程如下：

1.物料需求计划(MRP)依据物料清单及产品的交货日期生成建议的加工单；

2.订单经证实后下达，系统同期生成该加工单的加工工艺路线文件，包含加工单号、物料代码、工序号、订单数、完工数、开工日期、完工日期等信息；

3.依据加工单工艺路线并结合工作中心能力执行车间作业计划编制!本文采取倒排方法，从最后一同工序一直往前排，具体算法描述如下:

已知MRP运行得到各加工件建议开工时 $T_{S^\prime_{i,1}}$ 及完工时间 $T_{F^\prime_{i,m}}$ ,工件数n,第i加工件具有m道工序。

求解各加工件的开工时间 $T_{S_{i,1}}$ 和完工时 $T_{F_{i,j}}$ 。

推导i从第(加工件最后一同工序往前排，上道工序的完工时间等于本道工序的开工时间，即

$T_{F_{i,m}}=T_{F^\prime_{i,m}}$ (1)

$T_{S_{i,j}}=T_{F_{i,j}}-t_{q_{i,j}}-t_{s_{i,j}}-t_{r_{i,j}}Q_i-t_{w_{i,j}}-t_{m_{i,j}}$ (2)

$T_{F_{i,j-1}}=T_{S_{i,j}}$ (3)

式中 $t_{q_{i,j}}$ 、 $t_{s_{i,j}}$ 、 $t_{r_{i,j}}$ 、 $t_{w_{i,j}}$ 、 $t_{m_{i,j}}$ 分别为该工序的排队时间、准备时间、加工时间、等候时间和传送时间；Q_i为加工数量。

经历作业计划预编制，一般显现如下几种情形：

1.各工作中心上没有任务矛盾，作业计划预编制得到的结果可作为正式作业计划下达；

2.计算结果显示该工件或许拖期，常采取转移部分工作到替代工作中心上等措施；

3.核心工作中心的能力严重矛盾，只能依据企业事实情形!采取相应的调度原则，如先满足核心作业的安排，或采取外协等措施。

结合OPT和ERP各自在作业编制上的特长，采取ERP作业计划编制运用的能力-负荷图，形象地确定核心工作中心的能力情况,进而确定作业计划的短板所在!假使工作中心由多台相同工作能力的设备所构成，则将工作中心任务执行分解，细化到各设备。最后按OPT思想以核心工序为基础对前后工序执行拉式、推式的作业计划编制。

三、核心工作中心任务分解

当核心工作中心负荷胜过其能力时，可将工作中心上的任务按作业数分解到各加工设备上，下图用能力+负荷图。描述了该分解过程，该工作中心由 K台相同能力的设备构成，现将该工作中心上的任务合理地细分到设备上。整个任务分解可用如下数学公式执行描述：

已知经作业计划预编制得到各加工件的开工日期 $T_{S^\prime_{i,1}}$ 、完工日期 $T_{F^\prime_{i,1}}$ ，在时间段内核心工作中心能力发生矛盾，该工作中心由M台相同工作能力的设备所构成，其累积能力为 $T_{wc}=\sum_{t=T_1}^{T_2}\sum_{i=1}^M T_c=\sum_{t=T_1}^{T_2}M T_c$ ,其负荷为 $T_L=\sum_{i=1}^K T_{L_i}$ (其中Tc为一台设备的工作能力， $T_{L_i}$ 为为加工件i在时段内对工作中心造成的负荷)。

求解工作中心分解出m台设备加工其中k个加工件，此外的M-m台设备加工余下的加工件。

推导从数学角度讲，上述工作中心的分解困难不是一个唯一解，但结合企业事实情形!可依据加工件的缓急程度，务必先保证若干个加工件的正常交货，这里设为k进而得出相应所需投入的设备数m。投入的m台设备的能力尽或许靠近k个加工件所需的负荷：

上述公式可求解出&投入m台设备就可以满足k个加工件在的正常生产,就在此时它们在该工序的开工时间、完工时间为。

$T_{S_{i,j}}=T_{S_\prime{i,j}}$

$T_{F_{i,j}}=T_{F_\prime{i,j}}$

当m=M时，表明时间段内该工作中心所有设备均在加工上述k个加工件!所以剩下的K-k个加工件的完工时间T_F可依据下式计算得到：

$\sum_{i=1}^K-k T_{L_i}$ = $\sum_{t=T_2}^{T_F}M T_c$ (6)

当mT2完成后,即可投入K-k个加工件的生产,所以余下加工件的完工时间TF可以由下式计算得到:

$\sum^{K-k}_{i=1}T_{L_i}=\sum^{T_2}_{t=T_1}(M-m)T_c+\sum^{T_F}_{t=T_2} MT_c$ (7)

四、核心工序前后工序的作业计划编制

核心工序的开工时间和完工时间由式(4)-式(6)得到后,依据/OPT思想，以核心工序为基准，分别采取不同的策略计算出前后工序。核心工序以前的工序采取拉动式原则，由后往前倒排，即

$T_{F_{i,j-1}}=T_{S_{i,j}}$ (8)

$T_{S_{i,j-1}}=T_{F_{i,j-1}}-t_{q_{i,j}}-t_{s_{i,j}}-t_{r_{i,j}}Q_i-t_{w_{i,j}}-t_{m_{i,j}}$ (9)

核心工序之后的工序采取助推式原则,由前往后顺排,即

$T_{S_{i,j+1}}=T_{F_{i,j}}$ (10)

$T_{F_{i,j+1}}=T_{S_{i,j}}+t_{q_{i,j}}+t_{s_{i,j}}+t_{r_{i,j}}Q_i+t_{w_{i,j}}+t_{m_{i,j}}$ (11)

五、以OPT思想为核心的作业计划编制

整个编制过程如图所示，具体描述如下：

1）读取经历作业计划预编制生成的各物料的计划编制结果（即各物料各工序的开工时间、完工时间）；

2)假使所有工作中心没有任务矛盾，则预编制作业计划即为最终的作业计划；

3）假使工作中心任务发生矛盾，读取对应工作中心的能力信息和设备的数量；

4）确定核心物料及对应核心工序，将生产中负荷重#能力紧的工作中心定义为核心工作中心；

5）对核心工作中心执行任务分解，对核心物料按式（5）计算核心工序的开工时间#完工时间，对非核心物料按式（6）式、（7）计算核心工序的开工时间、完工时间；

6）对位于核心工序前面的工序，按拉动式计划原则，按式（8）式（9）由后往前倒排，即前道工序的完工时间等于后道工序的开工时间，以核心工序的开工时间作为递推的基准；

7）对位于核心工序后面的工序，按助推式计划原则，（10）、式（11）由前向后顺排，即后道工序的开工时间等于前道工序的完工时间，以核心工序的完工时间作为递推的基准。

外部链接了解有关OPT及TOC的许多信息参考文献 ↑ 朱华锋,谭建荣,李涛.基于最优生产技术的ERP作业计划编制方法的研究.中国机械工程,2005,16(7) ↑ Wiendahl H.面向负荷的生产控制.肖田元译.北京:清华大学出版社.1999

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