第二章 文獻探討
2.2 限制驅導式排程方法簡介
限制驅導式現場排程與管理系統 (Drum-Buffer-Rope，DBR) 是由高瑞博士 (Dr. Eliyahu M.
Goldratt) 於西元 1986 年所提出的現場排程與管理技術，這是一套建立在限制理論的管理哲學上 的生產管理方法【2】。這套方法提供了提綱挈領的現場排程與管理思維理念，不但可應對上述之 需求而且可導引工廠體質之持續改善 (Continuous Improvement)，因此被學人專家視為是一套能滿 足現下與未來市場多種少量且多變之競爭環境的工廠管理體制。Blackstone (2001) 曾提出說明
【1】，限制驅導式排程法是 TOC 理論的一種應用，其中限制就如同一個鼓(Drum)，擊出節奏讓 整個系統跟隨；而緩衝 (Buffer) 則代表系統其餘部份到限制之間的原料；繩子(Rope)則是從限制 到原料間投料的一種訊號機制。限制驅導式排程法著重在瓶頸產線之排程、緩衝管理、訂單進度 與工單的開立。利用 DBR 可以為有受限產能的產線，提出有效的排程解。其基本作法是針對系 統中的受限產能，一般是瓶頸產線，提出有效的細部排程，使該系統能充份發揮其產能為目的。
此細部排程即為鼓，亦即為系統瓶頸產線之生產排程。由此生產排程所傳遞的訊息來決定投料時
間，就是繩子。而緩衝則是為保護受限產能資源不斷料之一種措施，以杜絕系統之不確定性與上 游之供料不及情形。
2.2.1 限制驅導式排程方法 ( Drum-Buffer-Rope, DBR )
限制驅導式現場排程法 (DBR) 是應用限制理論所發展出來的一套生產排程方法。在限制理 論中認為︰任何系統的最佳績效，受限於系統中的實體限制(如材料、資源、市場等)或無形的政 策限制 (如績效指標、組織文化)。而就限制驅導式現場排程之技術而言，主要是架構在實體限制 的理念上。DBR 生產系統的規劃與控制主要是由三個部分所組成，即鼓、緩衝與繩子【2】。Dr.
Goldratt 以行進中的軍隊來簡單的闡述這個概念，Drum 代表鼓聲，就如同軍隊中的鼓手以鼓聲來 引導後續隊員的前進節奏。Buffer 就如同兩士兵的間隔距離，可以利用距離來應付突發的情形。
Rope 代表的是軍隊中的紀律，受紀律的規範使隊伍不拉長且不會亂而達到同步前進的效果。而 將這概念對應至生產現場中的情況如下︰
(1) 限制驅導節奏 ( Drum )
系統最佳的績效是決定於系統之限制，因此限制能否充分發揮是決定系統真實表現的關鍵。
由於在排程上前後製程有相依性，先排者有較大的撰擇機會，所以在整個系統的排程決策上，唯 有讓限制有優先的決策權才能使其有充份發揮的機會，換句話說，在排程上必須先決定實體限制 最佳利用的生產節奏。由於這個節奏是依實體限制的需求而設計，而且要據以驅導整個系統之運 作，因此稱之為限制驅導節奏 (Drum)。
(2) 緩衝 ( Buffer )
為了確保限制驅導節奏的可行，必須要給予一些保護與系統的配合等措施。限制驅導式現場 排程法是以緩衝時間 (Time Buffer) 的理念來達到保護的目的。保護的目的有二︰其一是要確保 工單能及時到達瓶頸資源而確保出貨時間不會延誤；其二是要確保受限產能不會斷料或沒工作。
限制驅導式現場排程法共提出了瓶頸 (受限產能) 緩衝、裝配緩衝及出貨緩衝等三種緩衝的保護 理念。
(3) 投料節奏 ( Rope )
為了確保限制驅導節奏的可行，除了緩衝時間的保護措施外，系統還必須要有一些配合的措 施。首先最重要的就是投料時機必須配合限制驅導節奏的需要，因此必須由限制驅導節奏來推導
出投料節奏 (Rope)，其方法是由該訂單於限制驅導節奏上的計劃開始時間減去受限瓶頸緩衝時 間，即可得到該訂單的投料時間。限制驅導式現場排程法的基本架構如圖2-1 所示【14】【15】。
裝配緩衝
投料 要和CCR裝配之前的加工作業
CCR之前的加工作業 CCR加工作業 CCR之後的加工作業
投料 出貨
瓶頸緩衝 瓶頸站 出貨緩衝
圖 2- 1 限制驅導式排程法示意圖 資料來源：吳鴻輝、李榮貴【14】【15】
有關限制驅導式排程法的生產績效研究方面，蔡志弘【19】針對零工型工廠 (Job Shop) 建構 了三類交期設定方法：(1) 整合式交期設定方法 (Integrated Due-Date Assignment Method)，融合了 訂單發放控制及流程時間估算二項功能，提高了訂單等候時間估算之準確度，也提昇交期績效；
(2) 以產能限制資源 (Capacity Constraint Resource, CCR)為基磐之交期設定法，此交期設定法的精 神乃延伸於限制理論 (Theory of Constraint, TOC) & DBR (Drum-Buffer-Rope) 排程法之理念；(3) 混合排程交期設定法 (Hybrid Scheduling Due-Date Assignment Method)，此交期設定法的精神則延 伸於前推有限產能排程 (Forward Finite Capacity Scheduling) 及後推有限產能排程 (Backward Finite Capacity Scheduling) 之功能。藉由此三種不同交期設定方法之應用，讓製造業者在訂單規 劃時，能依公司不同之產銷型態，選擇不同之交期設定模式，使業者能夠準確、快速、合理的設 定訂單交貨日期及發放日期。晶圓代工產業應用 DBR 相關之研究方面，張畹菁【18】提出關鍵 層別比值法 (Critical Ratio by Critical Layer, CRCL) 的派工應用，在實務上也看到了縮短生產週期 時間與達交率提升的效果。
2.2.2 緩衝管理 ( Buffer Management )
配合限制驅導式排程法的特性與現場管理之需求，Goldratt 提出了緩衝管理的現場管理方法
【3】【7】【10】。緩衝管理僅對系統關鍵點之緩衝區在製品狀況作評估，例如瓶頸站或出貨點等，
因此能以最少的資料及簡單的程式，而發揮現場管理的效果。所謂的緩衝區是一在製品的暫存區，
但其暫存區的大小並不同於過去的定義。限制驅導式排程法在作排程時，為了要保護一些關鍵點 (即瓶頸站、裝配站或出貨站等) 的作業與交期，會以時間緩衝來達到保護的目的。時間緩衝的內 容包含設置與加工時間以及保護系統可能發生的不穩定狀況與負荷尖峰的寬放等。由於系統的不 穩定與負荷尖峰會是一隨機狀況，而不是常態，因此當製單在現場流動時，如果遇上了這些隨機 狀況，則透過時間緩衝的保護尚可及時到達，然而如果製單在現場流動很順時，即會發生提早到 達的現象，而形成緩衝區的在製品。換言之，緩衝區實際的在製品大小是決定於所給的時間緩衝 大小與現場的順暢與否。由於限制驅導式排程法共提出了瓶頸緩衝、裝配緩衝及出貨緩衝等三種 緩衝時間的保護理念，如圖2-1 所示，因此相對的會產生瓶頸緩衝區、裝配緩衝區及出貨緩衝區 等三種在製品的暫存區。
所謂的計劃緩衝區內容是指在現場很穩定的理想狀況下，緩衝區內在製品或製單集結的內 容。尚未到達的製單稱之為緩衝區的空洞 (hole)。透過緩衝區內製單到達的集結狀況或空洞的多 寡及所在的位置，可以據以研判現場是否順暢、製單是否會延誤及時間緩衝大小是否適當等，進 而發揮了現場管理的效果。例如可進一步將緩衝區分為三個區域【3】【7】【10】，如圖 2-2；透過 監控空洞在這三個區域所出現的位置而達到製單交期的掌握，其做法是根據空洞出現的區域來採 取合適的行動。如果空洞出現在趕工區 (Expediting zone)，由於該未到製單馬上就輪到要加工，
因此若再不出現會有延誤之慮且會打亂整個系統的生產節奏，因此管理者必須對該製單採取管理 行動，例如跟催或趕工等。其次若是屬於警示區 (Mentioned zone) 的空洞，由於這些空洞尚有一 些時間緩衝，因此管理者還不必急的採取管理行動，只要對這些空洞繼續追蹤其進展即可。至於 在忽略區 (Ignored zone) 的空洞，由於離加工時間還早，而所給的時間緩衝尚足以讓其趕上進度，
因此不要介入干涉，而可予以忽略，所以本區稱為忽略區。
現在
未來
第一區
第二區
第三區
瓶頸機台即將要加工之訂單
剛投料之訂單
趕工區( Expediting zone )
警示區( Mentioned zone )
忽略區( Ignored zone )
圖 2- 2 緩衝管理三區圖
資料來源：Goldratt et al.【3】【7】【10】
其次亦可根據空洞在各區域出現的比重，來研判緩衝時間大小的合理性。因為忽略區的空洞 是合理的，因此忽略區空洞平均的百分比超過70%或更高是正常的。相反的，如果忽略區空洞平 均的百分比小於50%，則表示系統使用太大的緩衝時間而過度保護系統，應該可以縮短緩衝的時 間長度。至於趕工區上的工件由於很快就要被加工，其空洞是不允許有的，因此空洞的平均百分 比應該很低而接近於零才合理。如果本區空洞的平均百分比高過10%或更高時，則表示系統保護 不夠，應該增大緩衝的時間長度以提供較大的保護。
有關緩衝管理的應用，吳鴻輝與吳滄浩【11】【16】提出一套整合緩衝管理與管制圖之緩衝時 間控制模式，此模式透過緩衝管理機制來監控訂單到達瓶頸站時機之快慢程度，其次再以管制圖 分析訂單到達瓶頸站時機快慢程度之趨勢，最後根據趨勢來研判工廠狀況是在惡化或在變好，以 及惡化或變好的程度，以便及時調整緩衝時間的大小。
由於緩衝區管理所提供的管理資訊不只掌握了重點，而且是主動性及預知性的管理資訊，管 理者因此能克服工廠環境之動態性、不確定性及隨機變動等原素所帶來變動，因此是一套在實務 上可行的現場管理系統。限制驅導式現場排程與管理系統由於有完整的理論基礎、管理理念、現 場管理循環與應用架構，因此其意義應不只是一套排程方法而已，而是一套可以適用於現下與未 來市場多變之競爭環境的工廠管理體制。