ERP 支撐 TOC 的實現歷程 (II) 　

DR ALAN BARNARD, DR KATJA RAJANIEMI
AND FREDRIK NORDSTROM ， 2009 版權所有
本文經 DR ALAN BARNARD 授權翻譯與刊登 。接續第 57 期電子報

研究目標（ Research Objective ）

本計畫的研究目標是，於 SAP 系統中建構一套根據 TOC 之簡單且可重複使用的運作規劃及執行管理與持續改善的（聚焦的）方案。

達成研究目標的實施標的是：

1. 基於文獻探討，開發一套根據 TOC 之規劃與執行管理的 IS 實施概觀。
2. 定義一套簡單且可重複使用的 TOC 方案的藍圖（使用高德拉特博士開發的『策略與戰術樹（ Strategy & Tactic Tree ）方法』，使能以 SAP 來實施。
3. 實行與測試可重複使用的方案，使用『弱勢』市場來測試以確保最低風險。

研究策略與分析（ Research Strategy & Analysis ）

第一個試點的工廠經理對本計畫團隊說：

『雖然，我們的程序與產品可能看來複雜，因為成品種類繁多，多層次物料清單有成千的零件與材料，製造工序相當複雜。實際上，我們的產品與程序可用簡單的規則來管理 – 所以，請給我一套簡單的工具。』

根據高德拉特博士的建議，代表試點工廠、事業單位、全球營運開發處、製造資訊系統、本地的 SAP 人員與 TOC 專家所組成的團隊，使用 TOC 策略與戰術樹的思考程序工具，定義與確認共通的（ generic ）規劃，執行與持續改善的要求，和確保每個改變建議有其必要與足夠性以達成整體業務目標。

根據銷售、採購、規劃、運作與卓越營運計畫等，負責持續改善之利害關係人的回饋，基於在過去實施 TOC 時處理過，及 / 或於未來實施 TOC 時必須處理的事項，研究的第二個步驟是指出共同的挑戰（ common challenges ）。

下面圖四呈現一間工廠的有效產出、前置時間與可靠性的績效表現，無法充分發揮的五個根本原因。包含過度或過低承諾的產能、材料或外購零件無法準時到位、釋出過多在製品（例如，集批因素）或太早釋出在製品（例如，由於長 MRP 前置時間的因素）、不同步的優先順序和其他隱藏問題，一般與局部最佳化的政策或行為（ local optima policies or behaviours ）有關。

確認這些原因後，為落實最佳營運效果，本計畫團隊指出五項需要改善之處，：

• 銷售 ：在有內部系統限制的情況下，如何提出可靠的交期（不會過度承諾，也不會過低承諾）？
• 採購 ：如何設定與維持原物料與外購零件庫存的正確水位？
• 規劃 ：在 ETO 、 MTO 、 ATO 及 MTS 的綜合環境中，如何控制 WIP ，因而不會釋出太多或太早，也不會釋出太少或太慢，使產能限制不停工？
• 運作 ：如何安排所有生產及補貨訂單的優先順序，並據此順序當發生變化時（當莫非發生時）還是 有條不紊 ？
• 持續改善 ；如何知道需將有限的資源投入何處，以能持續消除局部最佳化，確保改善程序及以利產能限制資源升級？

研究的下一步是，以管理運作來看，決定可用的規劃、排程與執行機制被普遍使用，無論工廠動線型態（ types of flow ）的複雜與變動程度為何，皆得克服上述之挑戰。

選擇一套有力的提報、緩衝、控管釋出與優先順序的機制（ Selecting a Robust quoting, Buffering, Release Control and Priority Mechanism ）

 確保選擇的五個需要的機制直接與 ABB 的整體營業策略一致，並能確實定義及溝通相關的改變。根據高德拉特博士的建議，本計畫團隊決定使用 TOC 的策略與戰術樹（ Strategy & Tactic Tree ）工具。圖五呈現該團隊設計的策略與戰術樹，其中包含五個機制與整體營業目標之連結。

本計畫團隊在探索聚焦與簡單的道理過程中，使用 TOC 的策略及選用更堅 韌的 SDBR （ (Simplified Drum-Buffer-Rope) ）手法， TOC 之控管投料的方式。取代精實之看板（ Kanbans LEAN ，小量物料緩衝，需要有穩定的製程、產品組合與需求的狀況 ）方式，使用時間緩衝（ Time buffer ）來釋出工單與物料，以設定及維持正確的工單優先順序。傳統的鼓 - 緩衝 - 繩（ Drum-Buffer-Rope ）方式被用於幾個情況，當加工時間（ touch time ）超過 40% 的平均前置時間（ average lead time ），當在某個產能限制（ a capacity constraint ）資源具有有相依性的準備工作（ dependent setups ），還有當無法協商客戶需要的交期承諾（ due date commitment ）等情況。 DBR 包含兩種時間緩衝：一個用於防止產能限制資源缺乏工作，和一個用於保護訂單交期（相對於 SBDR 只有一個時間緩衝）。加上詳細的鼓排程，以強化充分使用產能限制資源的潛力。

同時 SDBR 提供一套簡單又有效能的方式，以利安全地提報交貨日期，其中使用『計畫性負荷（ Planned Load ）』的概念，利用累積在產能限制資源的訂單數量，加上某個百分比的時間緩衝數值，以作為某特定訂單的安全交期。

TOC 動態緩衝管理與補貨機制（ Dynamic Buffer Management & Replenishment mechanism ）提供一套簡單又有力的方式，以利管理某個倉庫的原物料、外購零件或成品，含設定庫存大小、補貨及再調整庫存大小等。調整庫存緩衝是根據『在一段可靠的補貨時間內，最大的需求預測量。』其中『補貨時間是訂購前置時間與供應前置時間的總和』。這個簡單的公式指出縮短前置時間的槓桿作用（或是增加的訂購次數），從每月一次到每週一次。這樣的縮短效果使的工廠減少持有約四倍的庫存，依然維持相同的服務品質 – 許多改善工作一般都沒注意到槓桿作用的威力。一旦根據上述的規則設定庫存緩衝（ Stock buffers ）後，就是執行訂購與供貨的工作，依照實際的消耗量，盡可能常訂常補（目標是每天訂購每天補貨）。 DBM 的『動態』部分就是一套使用緩衝區塊的滲透機制（ a mechanism of using the buffer zone penetration ）（每個庫存緩衝被平均分成紅黃綠三個區塊），以利決定調整庫存緩衝的時間與大小。假如緩衝經常處於紅色區塊，應該增加庫存緩衝；而當一直保持在綠色區塊時，則降低庫存緩衝沒問題。

為了建立單一的優先順序系統（ a Single Priority System ），適用於混合的生產環境，如有 engineer-to-order (ETO), make-to-order” (MTO), assemble-to-order(ATO) and make-to-stock(MTS) 。 TOC 建議根據他們的緩衝狀態（ buffer status ）釋出訂單，及再排序部門的工作清單（ work-to-ist ），即是黑單總是排在前面（最優先），接著紅單、黃單及率單。 ETO, MTO 及 ATO 工單使用時間緩衝來排序（每個時間緩衝包含三個平均大小的紅黃綠區塊），而 MTS 工單使用庫存緩衝，還是分成三個同等大小的區塊。當要釋出一張訂單時，是根據緩衝狀態決定。由於莫非（ Murphy ），當某工單延遲時，其緩衝狀態會從綠色轉成黃色，然後紅色。依據危及到高達交率或可得性（ high due date

performance or availability ）的緊急程度，每天自動被設定為更高的優先順序。

最後的必要機制是聚焦機（ Focusing Mechanism ），以利專注於程序改善（ process improvement ）及產能升級，針對產能限制資源與流暢度的重大問題。與 Dr. Ohno 所提之降低河水水位的比喻（ river analogy ）相似，指出在流暢性上還有的問題（岩石）， TOC 分析起因，為何庫存或時間緩衝落入紅或黑色區塊（超時或缺貨）來找出必要的改善焦點。（讀者如對這五項機制的詳細內容有興趣，本文包含一份詳盡的附錄。）

 研究專案時間軸 （ Research Project Time Line ）

由於這項計畫的重要性，使用關鍵鏈專案管理（ Critical Chain Project Management ， CCPM ）的方法來謹慎地規劃與監控，而最後本計畫提前九個月完成。這個計畫在 2007 年二月啟動，同年十一月於第一個試點捷克 Brno 實施，本案的時間軸如圖六所示。

實施（ Implementation ）

計畫團隊設計一份藍圖，詳細描述功能之定義。大約 80% 的 TOC-in-SAP 功能，能以標準的 SAP 來組成，而 20% 的功能需要外加（使用 ABAP's 或 LIS ）。主要開發的功能描述如下。

計畫性負荷（ Planned Load ）

計畫性負荷用於計算生產訂單需要使用限制資源的時間規劃，據此定義可靠的交期（計劃的負荷加上 1/2 的緩衝），及投入生產的日期（計劃的負荷減去 1/2 的緩衝）。依據首要與次要的限制資源兩者的負荷情況來計算。有個選項是次要限制資源超載時呈現警告。計畫性負荷給予首要限制資源（即是， 鑄造 (casting ）可能開始工作的日期，並用於評估與比較次要限制的產能（ 鑄型 mould ）與負荷的情況。系統使用與首要限制資源相同的條件，檢查次要限制資源是否有足夠的產能。假如次要限制資源的計畫性負荷的日期比首要限制資源早的話，可能就以首要限制資源所訂出的交期為準。否則，系統就讓生產計畫人員去決定日期。假如交期時間比標準前置時間還早，就使用標準前置時間。假如交期時間比標準前置時間還晚，使用計算出來的日期。

顧客一般在同一張銷售訂單上訂購多種產品。因此，可能登入幾種材料（項目）的數據，及在一次檢查中執行所有的估算。（見圖七， Schragenheim and Burkhard 2007c ）

實施計畫性負荷是本計畫主要項目，根據 SDBR 的方式與 Eli Schragenheim 的建議 (Schragenheim, 2007c ) 。

動態緩衝管理與補貨（ Dynamic buffer management & replenishment ）

藉由專屬的報告資料加上計算，來決定初始的緩衝大小；根據在可靠補貨時間內的最大需求值，來決定緩衝目標水位。這些建議數據可在計畫開始時，設定系統自動一次更新。

使用某種補貨政策來實行補貨機制，在 SAP 中使用『補到目標水位＋外部需求（ Replenish up to Target Level + External Demand ）』的設定。

動態緩衝調整大小透過監控緩衝滲透，來通報某些 SKU （ Stock Keeping Units ）達到調節大小的條件。一般而言，更動的時間點與多少的決定，是根據高德他特博士在『 TOC Insight for Supply Chain Management 』中提出的準則。

抑制投單到生產程序（ Choking the release of orders to the production process ）

使用計畫性負荷的方式來控制投單到生產程序，根據限制資源的計畫時間來確定投單時間。見上面圖八。訂單依據他們的緩衝狀態的優先順序釋出。

單一優先順序系統（ Single Priority System ）

SAP 中實行單一優先順序的系統，根據訂單時間的計算，或庫存緩衝的狀態，使用簡單的『工作清單（ work-to-list ）』手法。一張訂單的緩衝滲透超過 66% 成為紅色，被排到工作清單（ work-to-list ）的前面，而工單的緩衝滲透低於 33% 是綠色，則排到後面。工作人員被期待能嚴謹地遵循該優先順序，假如他們無法遵守（像是缺少繪圖或零件，工具），則該立即向主管報告以利加速處理。

持續改善的聚焦程序（ Focused process of on going improvement[POOGI] ）

TOC 持續改善的機制是，紀錄造成交期緩衝呈現紅區狀態的原因，收集關於造成緩衝滲透到紅色及黑色區塊的數據。這些資料作為後續分析及持續改善之用，見下面圖九。

產能需求規劃（ Capacity requirements planning ）

產能需求規劃允許經理人去監控任何資源的負荷情形，和規劃產能增加或減少的需求。此外，假如計畫性負荷大於 80% 的標準工廠前置時間，系統會提出警告，而產能需要增加。規劃人員通知銷售人員比正常前置時間還長的前置時間。如果限制資源的計畫性負荷超過 50% 的生產緩衝（ production buffer ），系統提出警告，應該決定如何立即增加產能。

達成的效果（ Results Achieved ）

本計畫團隊實施了『 TOC-in-SAP 』，包含計畫性負荷、設定緩衝大小、補貨、動態緩衝大小調節、依據控管投單的時間緩衝、根據緩衝滲透分析的聚焦機制（ POOGI ），及產能需求規劃等功能。這些功能以一種共通的方式設計，能被用於其他工廠希望在 SAP 中加入類似的功能。

第一個試點工廠對於計畫成果非常滿意：『 TOC-in-SAP 的方案持續提供務實的達交時間，克服了使用 Excel 規劃及再規劃的難度，控管投單（不過多、不太少、不太早、不太慢），及在執行中根據訂單的緩衝狀態來安排優先順序。』

初期的結果是新系統在所有實行 OTD(On Time Delivery (measured against confirmed due date) 的工廠，會繼續縮短有效產出的時間、保持較低的 WIP 、降低成本與改進準時達交。事實上，會成為一個強力的營業案例，加快推動更多工廠使用這套 SAP 系統。

最近的消息（在本文出版之際， 2009 年五月）是 TOC-in-SAP 已在四個工廠運轉，一個在捷克 Brno ，兩個在芬蘭 Vaasa ，另一個在印度 Baroda 。同時在韓國 Chonan 有兩個工廠正在導入，另兩個在波蘭 Przasnysz 的工廠完成準備工作。在規劃階段的工廠包含 Dalmine, Italy, Ratingen, Germany 等地，及在 Vaasa 的第三個工廠。

研究結論（ Research Conclusions ）

本研究的目標是為了建立一套具 TOC 功能之簡單且可重複使用的生產規劃、執行與持續改善的 SAP 系統方案。根據第一個試點工廠的評鑑結果可知， TOC 專家與公司業務代表，及 ABB 同意之推動其他工廠使用此系統的行動，本計畫團隊成功達到研究目標。一個有趣但非計畫中的良性效應是，實施 TOC-in-SAP 的程序加快 SAP 的導入過程，並且專注於輔助關鍵的業務功能，以確保盡快達到營業效果。

另外，在文獻探討上這項開發建構新知識，以供學術研究者及業界應用者參考。因此，本計畫之實施方式、藍圖及團隊的經驗應該都是學術界與產業界有興趣的內容，甚至於 ERP 公司與系統開發者，那些尋找協助公司改善規劃、執行和持續改善焦點，及排程方式的人，能使用標準的 ERP 系統如 SAP 。

致意（ Acknowledgements ）

誠摯感謝同仁們對本計畫的貢獻： Dr Eli Goldratt, Eli Schragenheim, Stefan Forsmark, Thomas W. Schmidt, Goethe Wallin, Karol Kaczmarek, Erich Beeler, Bill Vick, Miroslaw Bistron, Lukasz Krupa, Vesa Enestam, Eliaps Oy, May-Jing Li, Martin Korthaus, John Trip, and all the people involved in the factories, e.g. Pavel Mik, Zdenek Pulkrabek, Harri Ronnholm and Heikki Rasku.

註：	OTD = On Time Delivery (measured against confirmed due date) TPT = Throughput Time (= manufacturing cycle time) TTPT = Total Throughput Time (= Cycle time from order confirmation to delivery; in LPT / MPT equal to 'Cycle Time')

參考文獻（ References ）

1. Athena SWC (2007). Synchronized Production Flow, (WWW document) 29. 12.2007 in http://www.athenaswc.com/files/spf.pdf
2. Barnard, Alan (2007). Implementing TOC within SAP: A review of a case study from South Africa (African Explosives) presented at the Saphila Conference 2003.
3. Bistron, Miroslaw, Lukasz Krupa, Krzysztof Sowa-Pieklo, Bartlomiej Wyrwa and Tomasz Nowogorski (2007). NEMESIS Factory excellence solutions (WWW document) available 29. 12.2007 in http://www02.abb.com/global/gad/gad02077.nsf/lupLongContent/8AFFE 5C 662127F 3C 12 5711100454217
4. Blanchard, David (1998). Everybody's got a Theory. (WWW document) available 29. 12.2007 in http://www.lionhrtpub.com/ee/ee-fall98/theory.html
5. Business Editors/High-Tech Writers (2003). Lilly Software and IBM Co-Sponsored Successful TOC Executive Seminar Series (WWW document) available 30. 12.2007 in http://findarticles.com/p/articles/mi_m0EIN/is_2003_June_13/ai_103195419
6. Cargo Solutions (2007). Symphony Software, (WWW document) available 29. 12.2007 in http://www.cargosolutions.co.za/toc_symphony.htm
7. Chang, Jeson (2003). A Case of Applying Constraints Based APS to Process Industry, (WWW document) available 30. 12.2007 in http://etdncku.lib.ncku.edu.tw/ETD-db/ETDsearch/view_etd?URN=etd- 0805103-111632
8. Executive Briefing-TOC (2007). Software in support of Theory of Constraints implementation: often unnecessary, sometimes an obstacle, mostly useful, occasionally vital (WWW document) 30. 12.2007 in http://www.executivebriefing-toc.com/software.htm
9. Goal Systems (2007). High Velocity Manufacturing, (WWW document) 29. 12.2007 in http://www.goalsys.com/services/highvelocity.htm
10. Goldratt Implementation Group (2007). C and DS for operations Control and Decision System, (WWW document) available 29. 12.2007 in http://www.goldratt.be/CDS%20FolderV2.pdf
11. Goldratt Implementation Group (2006). Software suppliers who support TOC in Operations and Supply Chain. (WWW document) 29. 12.2007 in http://www.gigeurope.eu/page26/page14/files/newsletter%20GIG%20-%20Nov%202006.pdf
12. Goldratt Marketing Group (2007). Reference Bank, (WWW document) 29. 12.2007 in http://www.
    goldratt.com.mx/interna.php?sub=18andsubsub=andrefpage=2andsearch=1andclient_id=141
13. Infor Global Solutions (2002). Lilly Software Jumpstarts Productivity with VISUAL DBR and First-Ever “Necessary and Sufficient” Offer by an ERP Vendor, (WWW document) available 30. 12.2007 in www.lillysoftware.com/news/display.asp?newsid=114
14. Mabin , Victoria J and Steven J Balderstone, (2000). The world of the Theory of Constraints: A Review of the International Literature, Victoria J Mabin and Steven J Balderstone. St Lucie Press.
15. Schragenheim, Eli and H. William Dettmer (2000). Simplified Drum-Buffer-Rope A Whole System Approach to High Velocity Manufacturing, (WWW document) available 29. 12.2007 in http://www.goalsys.com/books/documents/SDBRPaper.pdf
16. Schragenheim, Eli (2007). Using SDBR in Rapid Response Projects, (WWW document) available 29. 12.2007 in www.inherentsimplicity.com/files/files/Using%20SDBR% 20in %20Rapid%20Response%20Project.pdf
17. Schragenheim, Eli (2007b). (WWW document) 30. 12.2007 in http://www.inherentsimplicity.com /files/files/Software%20that%20Truly%20Supports%20Good%20Decisions.ppt
18. Schragenheim, Eli and Rudi Burkhard ( 2007c ). Drum Buffer Rope and Buffer Management in a Make-to-Stock Environment, (WWW document) available 30. 12.2007 in http://www.inherentsimplicity.com/files/files/Drum%20Buffer%20Rope%20and%20Buffer%20
    Management% 20in % 20a 20Make%20To%20Stock%20Environment.pdf
19. Schragenheim, Eli and H. William Dettmer (2001). Manufacturing at Warp Speed –Optimizing Supply Chain Financial Performance, by Eli Schragenheim and H William Dettmer. St. Lucie Press
20. Synchrono (2007). Integrated solutions that fit to your business, (WWW document) available 30. 12.2007 in http://www.synchrono.com/manufacturing_software.htm 21.
21. Ptak, Carol A and Eli Schragenheim (2004). ERP Tools, Techniques and Applications for Integrating the Supply Chain. Second Edition. The St. Lucie Press Series on Resource Management. Tinham, Brian (2002). Theory of constraints or common sense, (WWW document) available 30. 12.2007 in http://www.mcsolutions.co.uk/article/1428/Theoryofconstraints-or-common-sense.aspx
22. Tinham, Brian (2002b). Try something very, very different, (WWW document) available 30. 12.2007 in http://www.worksmanagement.co.uk/article/1369/Trysomething-very-verydifferent.aspx
23. Umble, Michael M., Srikanth, Mokshagundam L. (1997) Synchronous Management Profitbased Manufacturing for the 21st century Vol 2. The Spectrum Publishing Company
24. Vector Strategies, Inc. (2003). What is DBR? (WWW document) available 29. 12.2007 in www.afinitus.citymax.com/f/What_is_DBR.doc