|
介紹
鼓-緩衝-繩（Drum-Buffer-Rope，DBR）是限制理論（Theory of Constraints，TOC）生產計畫的一套方法，在1980年代由亞力‧高德拉特所創。事實上，TOC思維發展過程中，DBR的原理出現在TOC之『五項聚焦步驟（The Five Focusing Steps）』與『有效產出觀（Throughput world）』的概念之前。對於許多生產環境而言，DBR比更早的最佳化生產技術（Optimized Production Technology，OPT），及最近的先進規畫與排程系統（Advanced Planning and Scheduling Systems，APS）在使用上簡便不少。更則特別對那些目前– 或一貫地 – 不受於某個內部活躍之瓶頸的生產環境而言，甚至可採用一套更加簡易的方法，我們稱之為簡易之鼓-緩衝-繩（S-DBR），以與傳統的DRB模式有所區別。
S-DBR根據與傳統DBR相同的概念，當然與TOC及五項聚焦步驟一致。S-DBR與傳統DBR之區別在於視市場需求為主要系統限制的假設，即使在某個內部產能限制暫時出現的情形，也如此視之。傳統的ERP/MRP系統能容易支援S-DBR，專門處理波動的市場需求。
在本文中，我們將簡要地回顧傳統DBR的基本原理，然後介紹演進之S-DBR模式。接著，我們描述這兩種作法的相同及不同之處，並將指出在某些情況下，傳統DBR還是較合適的選擇。
在限制管理特別利益團體（the Constraints Management Special Interest Group，CMSIG）的技術會議上，我們使用互動式管理案例探討（the Management Interactive Case Study Simulator，MICSS）軟體組，來展示S-DBR的有效性（effectiveness），MICSS是一組整合整體商業系統之模擬軟體。對於無法出席該會議的讀者，相同的商業案例及MICSS軟體之示範版將附於我們即將出版之書籍的光碟裡，將於2000年九月出版。
[此書為『Manufacturing at Warp Speed: Optimizing Supply Chain Financial Performance (St. Lucie Press/Apics Series on Constraints Management,) by Eli Schragenheim and H William Dettmer (Hardcover - Sep 28, 2000)』]
傳統之鼓-緩衝-繩(DBR)
在製造鏈上含有已是或接近用盡全部產能的最受限資源，使用傳統之DBR模式以控管在製品(WIP，work-in-process)於生產線上之流動。為達到最佳的流暢度，車間訂單(work order)進入生產線的速度與目前效能最低的作業區塊同步，被稱為產能限制資源（capacity-constrained resource，CCR）。典型地將CCR的生產速率比作鼓（drum）的節奏，提供整個系統行進的速度。繩（rope）主要是溝通的工具聯繫CCR到物料釋出點，並確保物料不被以比CCR還快的作業速度放入生產線。繩的目的是使CCR免受頻繁之在製品替換而浪費，使CCR免受匱乏（starvation）之生產工作而停頓。建立一個時間緩衝以確保在製品在排定製作之前妥當地抵達CCR。圖一顯示這個模式的圖像示意。參考其他資料對傳統DBR的詳細說明，見後面參考書籍1,2,3,4,5。
TOC的基礎原理之一是配合有確定交期之訂單生產，這是可能情境中最合意的情形，比按庫存生產[或備貨型生產方式]更好。為達目的，應用傳統DBR，以某個希望的主生產排程（master production schedule，MPS）開始，其中包含確定的客戶訂單之交貨期限。接著，確認存在一個內部之實體資源限制，可用電腦來執行產能分析以指出某個限制（CCR），但是應該由生產管理團隊加以確認。即刻有兩種不同的可能性：
（一）目前沒有活躍的產能限制（active CCR），或
（二）確認有一個肯定的產能限制。
相當少的情形是使用DBR特定軟體，像是用單獨一套程序來決定上面的兩種情況中哪一個適用。在生產經理不確定是否有某個特別資源，實在是活躍之限制的情況下，高德拉特博士建議，假定是第一個可能性（沒有活躍的產能限制），及允許控管機制（緩衝管理）去推算出情況並非如此，並指出CCR所在之處。緩衝管理（buffer management）以兩種方式來協助識別一個現形的產能限制。第一種，指出必須跟催的次數顯著增加（緩衝第一區段內的洞[“holes” in Zone-1]）；第二種，指向某個特定資源，在那裡可能找到大多數延遲的配件。大多數非電腦化的DBR實施計畫，通常假設某個資源是CCR，而管理者據此操作。
活躍的CCR可能超過一個時，高德拉特博士在乾草症候群（The Haystack Syndrome）書中，及於1980年代後期，高德拉特學社開發之DBR軟體組，稱為『災難（Disaster）』中皆有所說明。遭遇到像這樣的情況，管理者只可能藉由電腦DBR軟體的支援，即使如此，還是十分不建議如此處理。較好的作法是根本就不允許超過一個的CCR出現，以增加產能，或是對市場需求加以限定的作法。
鼓-緩衝-繩的方法促使達成下列項目：
一、非常可靠的達交績效。
二、有效的利用限制資源。
三、在受限於限制資源的情形下，盡量縮短回應的時間。
概念上，DBR的三個主要元素是：（一）有效利用產能限制資源的計畫（鼓，the drum）；（二）對抗『莫非（Murphy）』的保護機制（緩衝，the buffer，以時間而非物件來表示被卡在生產線的某處；及（三）一份物料釋出排程（a material release schedule）（繩，the rope），防止製造現場有過多的WIP及混淆的優先順序。DBR假定真正的物料限制是極為稀有，且適當的庫存管理該能確保要料有料。
DBR，當沒有活躍的CCR
當沒有活躍的CCR，沒有理由已確定的訂單無法準時達交。那些確定訂單之清單構成『鼓』，實際上是份主生產排程（MPS）。
『緩衝（buffer）』是不拘泥之前置時間（lead time）的預估，物料從釋出點經過整個生產程序到達送貨區的移動時間。這項預估應該考量莫非的作用，及允許足夠的額外時間，以相當有把握使確定之訂單能準時達交。這樣的緩衝稱為交期緩衝（shipping buffer），因為它防護對客戶及時的達交。不需要CCR緩衝，因為沒有CCR。
一旦決定了一個交期緩衝，排出一份物料釋出排程（material release schedule，MRS），構成前面提到的『繩』，排除在MRS列出的日期之前任何提前釋出物料的作法，以確保任何WIP從其期限倒算，不會比緩衝時段的時間更早釋出。
TOC要求系統中所有其他部分完全配合其系統限制。因為在這樣的情形下，市場需求（缺少足夠的客戶訂單以填滿產能）是唯一的限制，傳統DBR假設從WIP到成品準備運送，整個流程是盡可能順暢及快速的過程。
DBR，當有個活躍的CCR
當確定一個CCR存在，根據初步的主生產排程（MPS），為此排出一份有限產能計畫，後續根據該CCR所加之限定修正該份MPS，一份新的MPS及詳細的CCR排程構成『鼓』。
在這樣的情況，建立三種緩衝作為防護機制以對抗易變（莫非）（variability）（Murphy）：
（一）交期緩衝（shipping buffer）：這是允許改善的前置時間之預估，從CCR到完成訂單，或是從投入物料到完成的
前置時間。
（二）產能限制資源緩衝（CCR buffer）：CCR緩衝是個允許改善的前置時間之預估，從投入物料到CCR所在之處。
（三）會合緩衝（assembly buffer）：這是允許改善的前置時間之預估，從投入物料經過不使用CCR的製造途徑，到達
某個接著與CCR會合的步驟。
『繩』是受這三種緩衝支配之物料釋出排程。圖中展示DBR的概念，不含會合緩衝。一般而言，DBR規劃設計出三份排程，其他資源不特別排程，給它們的指令是任何到達它們面前的訂單工作盡快完成。繩確保在未到CCR或交期緩衝時段的時間點，沒有訂單提早進入製造現場。
成功地應用DBR得依積極管理緩衝以落實控制機制的情況而定。緩衝管理容許管理者監督緩衝的狀態，及預告落入耗盡緩衝的危險。使用相當簡易的DBR規劃方法，其中考量不確定性的影響，並且專注於控管緩衝狀態，就是一套有效的、耐用的排程結果。
簡易之鼓-緩衝-繩(S-DBR)
應用S-DBR，我們始於設定公司目前沒有任何的內部限制，換句話說，對大多數公司而言，市場幾乎經常是支配一切的限制。這樣的假設務實嗎？我們相信在絕大多數的情況確是如此。這樣的思維過一會就清楚了。
當市場的確是限制時，結合DBR規劃的簡單性及緩衝管理提供之高專注控管，效果在於營運全然地搭配銷售（限制）。然而，當某個CCR開始出現時，會看到下列的顯著變化：
（一）內部資源限制的產能下降，可能侷限公司回應市場的能力。某些訂單可能無法如期達交。為了防止這樣的情況
繼續惡化，不是某些市場需求必須減少，就是產能必須略加提升。
（二）顯著地增加從投入物料到完成訂單的實際前置時間及交期。
（三）每件產品需要通過兩個緩衝而不只是一個，包含各種非限制作業（會合及交期緩衝）。
（四）緩衝管理此刻包括三種緩衝，每個都須監督及管理，這樣一來，當單一資源必須為不同的緩衝不同的訂單趕工時
，可能產生衝突。這種情形喚出一個緩衝上相關重要的問題 – 哪一個最具關鍵性呢？是不是情況改變，則相對的
重要性會變化呢？
S-DBR背後的基本假設是，市場需求是主要的限制，即使受限於內部產能亦是如此。這項假設背後的道理是，假如我們無法完全地滿足市場的要求，我們的未來市場需求會下滑。換言之，今日我們滿足顧客的表現，直接影響到未來我們是否還能見到他們。這是S-DBR背後的第一項假設。
基本假設一：市場支配某些公司必須滿足的必要條件，否則，公司產品或服務的需求會消失，且未來或許會完全
絕跡。這些市場強加之必要條件，有時與充分利用某個內部限制衝突。
第一項假設有幾點效應如下：
（一）當我們決定如何充分利用CCR時，我們必須同時仔細地考慮，這項決定對市場的長期影響。當考量與顧客的長期
關係時，雖目前客戶的訂單會消耗大量CCR產能，我們不想要拒絕他。
（二）一旦我們承諾市場需求，無法完全實現承諾的損害，可能比犧牲一些CCR產能的損失更加嚴重。
（三）前面兩點效應意味著只要CCR是活躍的，我們實際上落入一種互動性限制（interactive constraint）的情境。我們
有兩個限制，就是CCR及市場需求。CCR可能侷限我們此刻的有效產出，而是否（或表現如何）能滿足我們的市
場需求卻是影響到我們的未來有效產出。
（四）內部限制可能出現及消失，但是整體營運的背景總是持有市場限制。為了合理地配合市場需求，我們需要維持某
程度少許之CCR保護產能。圖二之衝突圖呈現這個情況。
這就是為何S-DBR假設，對市場承諾總是主要的限制，儘管配合市場限制不排除含有侷限公司擴充市場之內部資源的可能性。如此的資源也該被視為限制來考量，因為決定公司應該投入那個市場區塊，受到任何實際的或潛在的產能限制所支配。進而，當市場波動，CCR有負荷過多的風險。因此，CCR之負荷必須謹慎監督，而我們可能需要限定對某些市場區塊的承諾。
簡短總結，當一個產能-限制資源（CCR）配合對市場的承諾時，應該在CCR維持某程度的保護產能。為此爭論可能是，在大多數這樣的情況，可能不需堅持一份詳細的CCR排程。這樣的結論導引出S-DBR的第二項假設：
基本假設二：在一個內部限制，其實際作業順序的小變化，對於整體系統績效不具有大幅影響。
當第二項假設有根據時，不需要CCR排程。這導引出S-DBR的基本規則。
（一）鼓是根據確定的訂單。當收到訂單時，我們快速檢討CCR的總負荷量。只要CCR不是太過沈重負載，接受訂單並
立即投入作業。當CCR似乎太過沈重負載時，為了確保準時達交的績效，必須採取減輕產能負荷的短期措施。
（二）唯一保持的緩衝是交期緩衝。這個戰略與傳統DBR處理沒有CCR環境的方式之間並無不同之處。雖然並不見得全
然防止CCR遭遇匱乏（starvation），在大多數情況，於CCR所在之處足夠的工作量能防止匱乏情形。嚴密地來
說，即使很少數的情況，匱乏的確發生在一小段時間，畢竟就是消耗一部份的保護產能。維持這樣的保護產能，
以利於保證準時達交的績效，而當前有效產出的少許犧牲，可能換得未來大幅的有效產出，得自於全然地配合市
場需求。
（三）繩不再連聯繫到CCR排程。物料釋出排程直接由收到的確訂定單來產生。我們上面提到，使用短期措施來處理短
暫的CCR高負荷，例如加班或是額外的工班。但是以較長期來看，對於加諸於CCR之負荷，我們需要一種調節接
踵而來之需求的方式。在S-DBR，我們將繩聯繫到市場需求，而非CCR排程。我們這樣操作，藉由建構較長期的
措施以控制未來短中期的需求。一種方式是提高價格，或是提供獎勵給交期稍長的顧客（例如，對較短的訂單前
置時間（quoted lead time）加價）。
S-DBR的控管部分
緩衝管理應用於交期緩衝。我們建議在傳統緩衝管理方法上做小變動，一個『紅線』時間（”red-line” time）（同等於區段一[Zone-1]的概念）應該被定義。當訂單該被送出的剩餘時間少於紅線時間時，給予生產管理者預警。紅線時間不必然是一個交期緩衝的固定部分。如在傳統的緩衝管理，滲透進入紅線則啟動某個特別的趕工作業。當紅線訂單的數量 – 那些超過紅線的訂單 – 急速上升，則出現一個真的瓶頸。
S-DBR提供額外的控管機制，搭配緩衝管理/紅線控管：計畫性負荷（planned load）。
定義：計畫性負荷是CCR需要完成，已正式投入系統但CCR尚未作業，所有工作的總時數（以小時計）。
計畫性負荷包含所有已知的工作，終究會經過CCR。這是一個平均的時間預估，CCR用於所有公司承諾達交的時間。為確定是否將有瓶頸，我們比較CCR之計畫性負荷與交期緩衝。結果立即指出是否CCR會成為瓶頸，或者是否還持有足夠的產能。計畫性負荷相較於有限產能排程，提供較少的資訊，卻能更為準確，能預警可能延遲之特定訂單。然而，如果假設我們控制不使CCR負載到極限，比較計畫性負荷與交期緩衝的資料則足以讓我們預先知道潛在問題，早在『紅線』（區段一）緩衝滲透發生之前，就有很多時間能採取補救的行動，而不置於成為緊急事件。
傳統DBR與S-DBR不同之處
在此列舉一些傳統DBR與S-DBR間主要的不同之處：
有效產出的程度（Level of Throughput）：傳統DBR能夠在某些需求高峰期，藉由詳細的CCR排程，從CCR擠出更多
的有效產出。
顧客滿意度（Customer Satisfactory）：交期緩衝的角色在S-DBR中比在傳統DRB裡更佔顯著地位。當交期緩衝加到
CCR緩衝時，對承諾之交期的保護效力較低。這其實與導致關鍵鏈專案完成緩衝比多個中途點緩衝更有效能，是相同的現
象。
焦點（Focus）：傳統DBR通常專注於內部資源，而S-DBR專注於市場需求。
前置時間（Lead time）：有一個緩衝，而非三個，促使S-DBR能達到更短的前置時間。積聚的保護總是比分散保護更
有效力。
處理需求高峰及非高峰（Dealing with peak and off-peak demand）：在大多數的情形，市場需求波動不定。假設
我們不能整年完全持平CCR的負荷，結論是CCR只要高峰期才活躍，而在非高峰期市場需求是唯一的限制。從三個緩衝
轉換到一個緩衝，然後再換回三個緩衝，代表在於傳統DBR之大幅的政策變化，對管理上具有重大的效應。為此原因，
在大多數的情況，使用傳統DBR的公司，在低需求期間還是視為有CCR。這會在非高峰期產生亞於最佳結果的情形（較
長的達交時間）。S-DBR能夠順暢地於高峰及非高峰期之間轉換，由於規劃與控管的主力並沒變更（滿足市場需求）。
一般套裝資訊技術的支援（Support from common information technology(IT) packages）：S-DBR與一般MRP
系統一起，更易於規劃及控管。事實上，特殊的DBR套裝軟體不見得需要，因為能加以調整MRP去支援S-DBR。這對已
有MRP系統的公司而言，或許無法或不願購買特殊的DBR軟體時，會是項真正的優點。
容易實行（Ease of implementation）：S-DBR實質上易於實踐，而大多數的利益能更快的獲得。
整合S-DBR於TOC之採購，財務及市場的作法
成功地管理一家製造公司所須之投入遠比只是規劃與控管生產現場還多得多。實現真正的利益在於我們使用TOC去管理整個供應鏈，從頭到尾。將市場需求視為一種始終都有的限制，及一個潛在或實際的CCR視為一種互動性的限制，促進對我們的系統及其環境之寬闊視野。如此一來，將我們的焦點保持在日常管理行動之有利的含意。尤其，在我們隨便選擇某個行動之前，看清楚並找出重要的未來限制 – 或至少成為限制的可能候選者。
例如，考量『自由產品（free product）』的概念。以TOC的用詞，『自由產品』表示未通過CCR的產品。以自由產品獲利就像有『印錢的執照』。然而，如果我們為一種自由產品成功地開發市場及增加銷售，到了某個時候，另一個限制資源終究會出現。這會造成互動性限制，則可能造成更為困難的問題。能知道那個目前是非限制資源，而可能未來會成為限制，是不是有幫助呢？知道這個問題的答案，對於我們掌握系統，及做選擇限制所在之處之決定是重要的。或者，換句話說，限制該在何處，方能讓我們得到最佳的有效產出、庫存/投資、及營運費用等績效？並沒有太多的策略問題（答案）比這個更為重要！為了回答這個問題，我們需要跳出生產管理的範疇。我們的市場行銷、採購及財務政策必須一併與生產政策整體考量。（不過，這些整合議題的詳細討論超出本文的範圍。）
結論
S-DBR整體方式，包含財務、市場及採購作法，已藉使用互動式管理案例探討（the Management Interactive Case Study Simulator，MICSS）軟體組詳盡驗證。MICSS的目的在於展示S-DBR方法的可行性，在一個不完全複雜的環境裡，包含不確定的市場需求、高莫非程度之營運、和不可靠的供應商，其中有模擬展示，以構成整個教學包。
參考書籍
1. Goldratt, Elyahu M. and Robert E. Fox. The Race. Croton-on-Hudson, NY: The North River Press, 1986.
2. Umble, M. Michael and M.L. Srikanth. Synchronous Manufacturing. Southwestern Publishing Co., 1990.
3. Stein, Robert E. Re-engineering the Manufacturing System: Applying the Theory of Constraints. Marcel-Dekker, Inc.
1996
4. Goldratt, Eliyahu M. Production the TOC Way: A Self-Learning Kit. North River Press, 1996.
5. Cox, James F. and Michael S. Spencer. The Constraints Management Handbook. Boca Raton, FL: St. Lucie Press,
1998.
6. Goldratt, E.M. The Haystack Syndrome. Croton-on-Hudson, NY: The North River Press, 1990.
|
