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这个现场看来与其它制造现场相似,在制品(Work in process)到处都是。各个工作站(Work centers)执行其特定作业,以制造出最后的产品。再看看,许多原物料…常见的问题是数量不够与质量方面,这里的确是一个制造的工作现场(manufacturing shop floor)。
真的是制造环境吗?最后产物是很大型的系统对象。每张顾客的订单是一件特定的系统产物,完全依照顾客的需求客制的产品。最后的测试工作是一套复杂的作业,得花一到四周的时间。投入工程工作所需的时间较长一点也不令人惊奇。照这样的观察来看,履行顾客的订单是一种项目(project)工作。
总之,这是制造工作还是项目(manufacturing or projects)工作呢?
对上面这个问题,我们能找出好答案是很重要也很有意义。规划制造现场与管理项目显然有所区别。举例来说,在管理项目,关键要径(critical path)是个重要的概念,而在制造,MRP/APS中并无相同的概念。制造的规划(manufacturing planning)皆全然不去辨认履行一张订单的最长作业路径,而我们最好能选用正确的规画与控制方法。
为何在项目与制造有如此不同的作法呢?如图一所示,履行一张顾客订单所需的基本性质大约相同。如果是这样的情况,为何开发不同的方法呢?

更进一步理解环境上的不同之处,能带出不同的规划方式,能得到更好的整体规划方法,得以有一套相当健全的计划,在必要时系统终能有最佳的表现。如能建立一套一致的规划方式,当然乐于如此。然而,假如我们的结论是有其它延伸的因素,需要不同的规划方式,那么能准确确立什么方法最适合我们的环境,就有极大的价值。
此时,如我们需要有两种不同方式,则进到另一个问题,是一种混合的环境(hybrid environment)吗?是否有某些产品需要多项目规划,与制造规划两种方法呢?
不同方法的原理(The Rationale for the Different Methodologies)
项目与制造导向环境之间有几个不同之处。项目被定义为『每一件项目都是独特的(each one is unique)』。然而,有些制造环境全部都是客制产品,而MRP的逻辑操作能在这些订单式生产(make-to-order)的环境良好地运行。项目一般说来,倾向较长的前置时间(longer lead-time),和典型的项目资源是人员的专长。另一方面,制造规划通常以机械及设备为主,而不是作业人员。尽管如此,这些特质还是未能完全解释规划方法间的不同之处。
为了理解不同之处,我们来看一些PERT/CPM -- 这是主要的项目管理方法,与以制造为主的CPIM数据,这两者的关键名词。
关键要径(critical path)是项目管理方法的中心部分,这个名词确认对项目而言,并行操作(parallel operations同时作业)是相当普遍的情况(就像在一般的制造作业),因此在最长路径上的活动/工作,对项目的前置时间而言,比其它活动/工作更加紧要。另一个与项目规划有关联的名词是慢启动对照早启动(late-start versus early-start)的概念,这些排程名词论及非关键路径的启动弹性。再提一次,这些名词制造范畴中并不存在。
现在想一想制造中一个重要的名词:等待时间(queue time)。正如大多数读者所知,等待时间是生产前置时间中最大的部分。等待时间代表一张订单必须等到某个资源有空去加以作业。甚至大幅降低库存,降低生产前置时间的意图,无法全然消除一张订单得花很长时间等待资源的可能性。所以,当你在完成订单后,分析实际的前置时间,你看到经常停停走走的作业时间。
例如,假设实际的前置时间是一个星期。你可能发现该订单在第一天做了一个小时,第二天做了三十分钟,第三天没做,第四天做十五分钟,最后一天做一个小时。作业时间加总是分散在一周的2.45小时。该订单的关键要径可能只有1.15小时,不过要能达此时数,我们必须确定在需要作业时,资源到位。换句话说,为了消除系统中所有的等待时间,得要就位准备提供需要的资源,如此资源利用率会很差。精实制造(Lean manufacturing)奋力于以很短的前置时间,达成这样不间断的流动(continuous flow)。总之,即使在精实制造的情况,一张订单的总前置时间还是比关键要径长多了。
当我们察看典型的项目环境,我们看到不同的观点。让一件项目排队等待某个资源是否是可容忍的(tolerable)呢?这表示下一个关键要径上的活动/工作必须等待某个正在别处忙碌的资源。当然,我们都知道这是偶而会发生的。仍然,这还是非常不乐意见到的情况。在广泛的项目世界里,以其中每个项目需要尽快完成来看,这是不可忍受的等待时间。同时,反映出实际上大多数活动/工作(在制造用语称为作业)时间,在项目中是相当长。
现在假设一位专门人员得同时执行三件项目的三个活动/工作。每个工作平均得用两周时间。这表示其中一件项目必须等待四周的时间,才能轮到被执行。假如该工作正好位在关键要径上,那么整个项目就被暂停四周等待专门人员,而我们可以想象四周可能拉成八周或更长的时间。由于没有专门人员,而使一件项目暂停,而不是因为没有昂贵的设备,这真的难以忍受,经常在一个真正的多项目环境,专门人员『被迫』落入多任务的情境(multi-tasking)。换句话说,同时实行三个工作任务,当然,完成这三件任务则各用六周的时间。多任务的情境具有极大的破坏性,但是我们无法忍受看到,因为专门人员在忙其它项目,而得暂停另一件项目。

不同作法呈现于图三与图四。当然,多任务操作无法解决问题,恰恰相反,使情形更糟。然而,在多项目环境,为了使项目尽快完成与达交,其中策略是避免等候,而在制造环境等候是典型的情况。这表示高资源利用率,然而满足市场需求是非常重要,所以制造规划工作的矛盾是,在标准响应时间内要完成多少。记得,在制造环境里,纯加工时间比生产前置时间短。下列表格简述制造与项目间的不同之处,不可避免地带出不同的规划方法。

TOC观点(The TOC Angle)
限制理论(Theory of Constraints,TOC)对于制造与多项目环境,提供不同的规划与控制方法,以专注于正确的目标。
TOC制造规划方法称为鼓-缓冲-绳(Drum-Buffer-Rope ,DBR),整个车间的产能与制造链的最弱环节相同。因此,每当市场需求接近CCR(产能限制资源,capacity constraint resource)的产能,则关键在于善加利用(exploit)有限的CCR产能。一项挑战是防止CCR由于匮乏(starvation)而停顿,没产出。因为莫非及不可靠数据的因素,有必要确保大多数物料,在排定之CCR作业时间前及早抵达。这项要求称为『CCR时间缓冲(CCR buffer-time)』,见下列图示,在CCR之处会有计划中的等候,付出的代价是产品的前置时间(从释出物料到完成订单),循着最长的作业链,其长度大幅长于纯加工时间。

多项目环境的TOC解决方案提供一套全盘的计划,其中保持每件项目为一个标的(one entity),循着关键要径/关键链,进行一种不断的流程作业。缓冲提供对抗莫非/不确定性的防护,与在DBR中使用的方式略为不同。在项目,不能假设纯作业时间只是整个前置时间很小的一部份。然而,最大不同在于排程与管理多项目的方式。利用负荷最重的资源来平稳系统上的总体负荷,而项目是以一个标的(one entity)的方式流动。在此图七为图二中三件项目的排程结果。

保持项目为一个标的,所以一旦启动,则不间断地执行该项目,除非资源竞争/冲突(resource contention)的情况,或其它问题干扰计划。根据TOC项目规划,缩短任务时间以排除个别的保护时间。取而代之,聚集部份的安全时间,且在项目路径尾端安置一个时间缓冲,缓冲末端被视为项目的完成时间。
注意,完全用尽MX(负荷最重的资源)并无实际效果。事实上,对于第二及第三件项目而言,MX的可得性是受到,在前一件项目的计划完成时间,与下一件项目开始时间之间的时间缓冲所保护。这是因某些延误,而MX还在忙前一件项目,我们必须防卫对后续项目的影响。
就TOC来看,相较于TOC在制造环境的方法,多项目规划呈现出一套显然非常不一样的方法。这两种方法对于目标各有不同的焦点。在制造上,目标是在内部产能容许之下,尽力满足市场需求。在多项目上,主要目标是尽力缩短每件项目的实际前置时间。TOC似乎是唯一的全盘方法,善用关键的不同之处,从而提供一套清晰的多项目规划机制,强调多项目环境的特殊需求。
含有制造任务的项目(Projects that include Manufacturing Tasks)
考虑制造大系统,如船、飞机或是整台通讯机组。如能尽早达交,每个这样的系统都能带来更大的利益。当然我们能同意,系统越早运作,你的客户越能据此获利。在这样系统的基本架构中,我们会发现的任务像是:各种零件的工程设计,大量零件的整合工作,及最后的测试皆是典型的项目任务。这些被归类为项目任务,因为其中大量时间在使用特定的资源。假如这些资源在执行中,被卡在一个非最高优先级的任务,如此一来就会延误到较高优先级的任务,结果延迟整件项目。
不过,在该项目中的其它任务可能接近制造作业。例如,生产一艘船中,在几个地方都需要的一些零件,或甚至检验购自承包商的次系统的质量。这些任务通常在车间或特定工厂执行。零件生产一般由数个工作中心完成,而这些工作中心制造不同类别的零件。实际『加工时间(touch time)』是短的,但是生产一组零件可能要几个星期。这样的任务,在整体项目的架构中,是一个制造的任务(a manufacturing task)。
对于这样的环境,合并TOC多项目及DBR方法得到优等的整体规划。多项目规划先做,接受生产零件所报出的前置时间(quoted lead-time for manufactured parts)为安排多项目时间的大概时间。根据DBR方法,其预设缓冲(the default buffers)自动地得到良好的大概时间。一旦,完成多项目规划,每个制造的任务以一个订单的方式进入该DBR系统。制造订单的完成日期与项目需要它的时间同步(synchronized)。
合并DBR与多项目环境也使合并两种TOC规划方法的执行系统(execution system)(缓冲管理)成为必需的,合并的细节超出本文的范围。
结论(Conclusions)
厘清规划方法背后的基本假设与规则是重要的,以开发多项目与制造环境间的正确关系。我们发现重要区别与某些传统的定义,如『每件项目是独特的,而制造大多是重复的作业』。另一个常被引用的区别是,项目通常只一件产物,即使这样与其规划方法也没什么关系。
关键区别在于规划方法的焦点。对不同焦点,主要因素是时间范围,当一个资源必须全力投入某个特别的任务/运作。在项目,大多数任务按天、周、月计算,而在制造,我们通常按分钟或小时。因此,项目不能忍受几个任务在排队等候某个资源(通常是人力资源),以致于有尽快完成每件项目,及维持每件项目工作之连续性的欲望。一种快速衡量,以评估是否某个环境是接近多项目,还是制造环境,即是计算整条关键链/关键要径的纯作业时间,是否相当接近实际的前置时间。
我们发现许多环境应该被纳入多项目环境的考虑,却在使用一般的ERP套件。由于缺乏常见的整体多项目规划,是一定会移到制造规划类型软件的一个因素。现在TOC方法能满足这样的情况,支持软件在市面上可见。忽略适当的物料条件的需求,在项目管理软件中还是一个普遍的大问题,因此操作项目的组织,生产大型系统真的需要MRP/ERP的支持。但是,如果他们选择这么做,那么资源规划会是不足的,所以有些这样的组织同时采用项目管理系统来支持这个需求。
我们提出,最终ERP套件得将多项目规划,纳入制造规划与执行系统。这两种不同的系统应该整合,以对多项目提供制造任务的支持,当然完全支持库存管理与物料条件的需求。特别的产业区块生产大型系统,像一些高科技公司,与飞机产业显然需要项目管理与制造规划两种,如他们IT系统中不可缺的部份。
The authors: 作者
Eli Schragenheim 是一位国际顾问与教师,他是Management Dilemmas及Manufacturing at Warp Speed (with William H. Dettmer) 书籍的作者,还有Dr. Goldratt’s business novel Necessary But Not Sufficient (also with Carol A. Ptak)。 Eli Schragenheim 是数套教学仿真器的开发者,用于体验管理制造与项目的问题及TOC解决方案的功能。
Daniel Walsh 是Vector Strategies的总裁,一家 TOC企业顾问公司,位于美国加州圣地亚哥地区。
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