1 引言
某柴油机股份有限公司下属零部件制造分厂，主要生产柴油机用连杆、凸轮轴、齿轮室等零部件。其中生产过程最复杂的是连杆。连杆生产需要经过锻造、热处理、机加工三个主要的环节，细分为原材料的领入、下料、锻造、热处理、机加工、包装、配送等步骤。
连杆的生产周期包括: 下料锻造 3 天，热处理 3 天，抛丸探伤 1 天，机加工 8 天，共计 15 天。因生产周期较长，在锻造环节储存了 6. 1 万根连杆锻件，机加工生产线上有 1. 3 万根在制品，另外有 1 万根连杆成品。生产过程中的锻件、在制品和成品库存总数 8. 4 万根，远远大于 3. 5 万根的月均连杆使用数量。
对该零部件制造分厂连杆生产过程进一步分析，发现除了生产周期长和库存量大外，还存在以下问题: 人员缺乏、部分机加工工序手工准备作业时间长、部分设备能力不足、设备及时修复率较差、不同型号连杆机加工时共线使用关键设备、整体物流断续不连贯、等待时间较长、各环节库存标准不明确、计划没有起到整体控制作用、热处理周期长。如何厘清上述问题之间的关系、并采取有效的措施予以解决? 本研究引入约束理论( Theory of Constraints，TOC) 中的思维过程( Thinking Process，TP) ，对上述情况进行分析和改善。
2 约束理论之思维过程
约束理论 1990 年由高德拉特( Eli Goldratt) 提出，可视为一种关于改善的内涵哲学和方法论，它包括聚焦瓶颈调度法、绩效评价体系、思维过程( TP) 和解决问题工具。它的核心思想是，每一个系统都必然至少有一个约束。约束理论的思维过程( TP) ，包括以下 5 个分析工具。
2. 1 现状树( Current Ｒeality Tree，CＲT)
系统中明显地存在着的那些不尽人意的地方，如无法准时交货、库存增加、成本居高不下等，约束理论把这些现象称为“不良效果”( Undesirable Effects，UDE) 。不良效果之间是有逻辑关系的。现状树帮我们梳理不良效果之间的因果逻辑，找到真正的问题症结所在。现状树的形式见图 1。
2. 2 消云图( Contradiction Ｒesolution Diagram，CＲD) ，又称为冲突解决图
约束理论认为一些问题的存在，是因为其背后有矛盾、对立和冲突。消云图用来解决隐藏在长期存在的问题背后的冲突。消云图画法见图 2，A 是双方共同的目标，B 和 C 分别是双方的需求，D 和 D＇是双方的行动。即使在目标相同的情况下，D 和 D＇之间，也会产生冲突。消云图通过提问: “为什么做了 D＇，就不能满足 B?”“是否存在某种方法，可以确保做了 D＇之后，仍然能满足 B”，“为什么做了 D，就不能满足 C?”“是否存在某种方法，可以确保做了 D 之后，仍然能满足 C”来寻找解决方案。
2. 3 未来树( Future Ｒeality Tree，FＲT)
根据消云图得到的现状树中不存在的解决措施，约束理论将其称为注入项( Injection) 。现状树中的不良效果得到解决后的状态，称之为“满意效果”( Desirable Effects，DE) 。未来树是用来表明注入项和满意效果共同作用下所产生的预期结果。因其作用是对未来状况进行预测，所以称之为未来树，其结构见图 3。
2. 4 前提树( Prerequisite Tree，PＲT)
通过现状树、消云图、未来树，得到的是解决方案。一个合理的解决方案，得到充分的实施才能产生效果，而实施过程中可能存在障碍和困难。前提树识别实施过程中可能的障碍，帮助人们摆脱障碍的束缚，并安排好摆脱障碍的顺序。
2. 5 转移树( Transition Tree，TＲT)
转移树绘制了从初始阶段到整个目标完成过程中的步骤和变化。转变树是一个连续的、在“要求 ( Need) ”“结果( Effect) ”和“行为( Specific Action) ”的共同作用下，产生新结果的过程。
3 运用思维过程分析问题、寻找解决方案
3. 1 连杆生产现状树
根据本文引言中提及的连杆生产过程的问题，整理出 11个“不良效果”( UDE) 。分析不良效果之间的因果关系，绘制成现状树见图 1。
通过现状树可以看出，生产计划部门没有发挥应有的作用，从而导致了各环节库存标准不明确、不同环节加工批量不一致无人解决、热处理环节周期长不去缩短等问题。不同型号的连杆共线使用设备，加之人员缺乏导致设备故障不能及时修复，造成设备能力不足。各环节库存标准不明确，致使生产过程中产生过量的库存。不同环节加工批量不一致，则整体物流断断续续、等待时间长，生产周期也受到影响。等待时间长、热处理周期长、机加工周期长，从而整体的生产周期也较长。设备能力不足、没有统一的库存量标准、生产周期又较长，为了应对用户的需要，所以各环节储存了数量非常大的库存。
3. 2 连杆生产消云图
从现状树中可以看出，“生产计划没有起到控制作用”是核心问题。深入分析得知，生产计划不起作用，是因为传统做法中铸造、热处理和机加工一直分开核算，零部件制造分厂没有要求生产计划部门进行生产过程总体控制。其解决办法是较为明显的: 更改零部件制造分厂管理政策，锻造、热处理与机加工库存统一核算。
而生产过程中较为突出的“库存量大”问题，比较复杂，需要用“消云图”进行分析。“库存量大”这一问题的背后，有两种截然不同的思维: 其一是维持较高的库存，更好的满足用户的需求，另外一种是持有较低的库存，降低生产成本。两种方式的最终目的是一样的，都是零部件厂取得较好的效益。图 5应用消云图展示了这种“冲突”所在。
绘制好消云图后，要解决冲突，需要按思维过程( TP) 的要求进行提问。为什么“持有较低的连杆库存”，就不能“很好的满足客户要求”? 是否存在某种方法，可以确保在“持有较低的连杆库存”的情况下，仍然能“很好的满足客户要求”，为什么“维持较高的连杆库存”，就不能“降低连杆的生产成本”? 是否存在某种方法，可以确保“维持较高的连杆库存”的情况下，仍然能“降低连杆的生产成本”?
根据实际情况，对以上的提问进行分析和思考，可以发现逻辑背后的假设、得出解决措施。D'到 B 背后的假设是，因生产周期长，如果库存降低的话，可能无法应对用户的需求，解决措施是尽量缩短生产周期。D 到 C 背后的假设是，不合适的高库存量无法降低成本，解决措施是每个环节研究最合适的库存量。
经讨论，缩短生产周期主要可以采取的具体措施是: ①改变热处理工艺，锻造后余热淬火，缩短热处理时间; ②取消去重块的加工工序，缩短机加工时间。经讨论，每个环节确定最合适的库存量可以采取的具体措施是: ①由原来的锻造车间独立的锻件成品仓库改为工序仓库; ②核定库存考核当量，各环节建立库存目视表，每日监控。
除由“库存量大”的消云图得到的上述两个注入项外，针对其他不良效果，也可以进行类似分析。由此得到的改善措施还有: 由原来的少批次大批量生产模式，改变为多批次小批量生产; 连杆大头孔加工余量减少、毛坯小头平面改斜面; 采取工装夹具的快速更换技术减少准备工时。
在现有的使用约束理论思维过程( TP) 的文献中，所有的“不良效果”均得到有效解决。本研究和现有的文献不同，本研究的“不良效果”中研究存在“不可控项”。因为公司处于人员调整期，不可能增加人员，所以“人员缺乏”这个“不良效果”是无法通过增加人员改变的。
3. 3 连杆生产未来树
通过3. 2，得到的解决方案包含6 个注入项。注入项1: 锻造、热处理与机加工库存统一核算。注入项 2: 锻件库改为工序库; 核定各环节库存量标准、每日监控各环节库存量。注入项 3: 多批次小批量生产。注入项 4: 大头孔加工余量减少、毛坯小头平面改斜面。注入项 5: 余热淬火、取消去重块机加工工序。注入项 6: 采取工装、模具、刀具、夹具快速更换技术。
将注入项插入到现状树中需要突破的环节，重新绘制连接，不良效果( UDE) 得到解决后之后的满意效果( DE) 也体现出来，从而形成未来树，模拟和检验注入项对连杆式生产未来产生的影响。
图 6 的逻辑是，如果零部件制造分厂改变政策，生产过程统一核算，计划部门起到总体控制作用，锻件库改为工序库、核定各环节库存量标准、每日监控库存量，那么新的库存量标准将被严格遵守。虽然共线使用设备、设备修复率差，但因为栏杆大头孔加工余量减少、毛坯小头平面改斜面，设备使用量相对减少，设备能力得到保证。由于采用多批次小批量生产，物流断续情况得以改善，使得等候时间缩短。采用余热淬火，热处理周期得以大幅缩短。取消去重块机加工工序，与此同时采取工装夹具快速更换技术，机加工周期也得以大幅缩减。
等待时间减少、热处理和机加工周期减少，会使整体生产周期缩短。设备能力不再不足，、库存量标准明确、生产周期有所缩短，在这些因素作用下，合理的较低的库存数量，仍然能较好的满足客户要求。
4 解决方案实施过程和取得的效果
参照前提树和转移树，零部件制造分厂针对 6 个注入项，考虑了实施过程中可能的障碍，并拟定了具体的改善步骤。
通过零部件制造分厂及其计划部门、技术部门、生产车间几个月的共同努力，取得了预期的效果。热处理周期减少一天变为 2 天，机加工周期减少一天变为 7 天，共计 13 天( 比原来减少两天) 。锻造环节的连杆锻件降为 1. 8 万根，机加工生产线上降为 1 万根在制品，连杆成品降低为 0. 3 万根。生产过程中的锻件、在制品和成品库存总数 3. 1 万根，大大低于原来的8. 4 万根。
解决方案实施过程中，零部件制造分厂建立了三个新观念。一是整体观: 锻件仓库是锻造和机加工车间分立时的产物，将其变更为工序间仓库，锻造和机加工的价值链有机地联系成为一个整体。二是精益观: 从传统的大批量生产模式，变为增加投入批次，看“库”排产，看“库”投料，分批锻造，较好地控制住了工序间库存。三是改善观: 采取针对性措施，取得的显着效果，增强了零部件制造分厂进一步改善生产和运作过程、提高管理水平的信心。
5 结论
约束理论的思维过程( TP) ，显示了各种现象之间的相关关系，帮助人们从复杂的多个问题中，梳理出清晰的脉络。思维过程( TP) 较好地避免了解决问题时，把关注的焦点放在孤立的现象上，一个一个现象进行分析，逐个解决，而置核心问题于不顾。
看似复杂的问题之间的逻辑关系，列成图表之后，给人的感觉更为直接，理解起来更为容易。通过对图形的分析，我们可以更加清晰的把握事物之间的关系，厘清冲突背后的假设，快速有效地找到解决办法。
思维过程( TP) 并不提供解决问题的答案，但是它给我们解决问题提供了一个很好的思维模式。使用这种模式，我们能够对事物的逻辑关系进行更为深入的挖掘，更好地把握事物的本质和规律。
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