A Review of Goldrattrsquo;s Theory of
Constraints (TOC) – lessons from the
international literature

Steven J. Balderstone and Victoria J. Mabin

School of Business and Public Management

Victoria University of Wellington

New Zealand

Steven.Balderstone@vuw.ac.nz, Vicky.Mabin@vuw.ac.nz

Abstract

The two authors are finalising the first comprehensive bibliography on the Theory of Constraints (TOC)[23] which is to be published by North River Press, the publishers of several works on TOC, most notably Eli Goldrattrsquo;s seminal works [11-17], such as The Goal, Itrsquo;s Not Luck, and Critical Chain. Based on our extensive search of the literature, this talk will draw on examples of applications of TOC, and summarise important findings on the theory and practice of TOC. Although initially a manufacturing method, TOC has now developed into a theory about management: a powerful systemic problem structuring and problem solving methodology which can be used to develop solutions with both intuitive power and analytical rigour. TOC is increasingly being applied to situations outside the manufacturing context, including distribution, marketing, project management, accounting - in fact, any situation involving change to a system.

1 Introduction

The main motivation for the research reported in this paper was the realisation that TOC is growing very rapidly, and we simply did not know what was “out there”; ie what had already been tackled. Hence our mission two years ago was to conduct a literature search to identify recent works (mostly post 1990). This search has culminated in an annotated bibliography, which is to be published shortly by North River Press [23]. Alongside this literature research grew a Masters thesis, pulling all this material together, both the theory and the practice. [2]

This paper will first briefly outline the background to TOC, and then report on the practice-related material from the survey of published applications and the findings. Readers wishing to gain the benefit of a fuller treatment of this material for a review of the entire TOC field are referred to [2]; while those wishing to obtain a copy of the bibliography are referred to [23].

In its brief 20-year history, TOC has developed rapidly in terms of both methodology (see for example [6], [8]) and area of applications (see for example, [19], 27]). In the late 1970rsquo;s, the founder of the Theory of Constraints (TOC), Eliyahu Goldratt, Israeli physicist turned business guru, developed a revolutionary method for production scheduling [10] which was in stark contrast to accepted methods available at the time, such as MRP. Central to the TOC philosophy was that any organisation (or system) has a constraint (or small number of constraints) which dominate the entire system. The secret to success lies with managing these constraints, and the system as it interacts with these constraints, to get the best out of the whole system. The Drum-Buffer-Rope scheduling system, together with the general principles espoused in The Goal, were elements of TOC that became part of successful manufacturing management.

Even so, some companies failed in their attempts to adopt OPT, the software package based on Goldrattrsquo;s method [10]. Such failure was usually diagnosed as an inability or unwillingness by the organisation to discard old traditions, and embrace the new philosophy and the new measures that were concomitant with successful adoption. The most common measures that need to be reviewed are accounting measures, as TOC promotes the use of global system-wide measures, rather than local measures. The motivation for this is that if a system as a whole is to achieve its goal, it is best for the systemrsquo;s individual parts to work as a team in “sync” rather than at their own individual speeds.

Given that the major constraint to improvement was the resistance to changing these measures, it is not surprising therefore that this is the direction that TOC followed, to tackle this biggest constraint to adoption – behaviours. Thus the TOC Thinking Processes were born: a suite of tools that allows people to learn and use the thinking processes that enable them to develop their own solutions to complex problems. This suite of tools enables analysis of a situation, using the rigour of cause and effect thinking following strict logic rules, combined with the intuition and knowledge of the persons owning, or intimately involved with, the problem. The TPrsquo;s enable more complex problems (“messes”) to be tackled, and have much in common with other soft systems approaches such as SSM and SODA/cognitive mapping.

In our opinion, these thinking processes now offer much to OR/MS practitioners (as well as the more traditional users from the Operations Management field).

2 The Survey

The literature search has uncovered over 310 items on TOC, including 32 books. The majority of these were developing/discussing the methodology from a theoretical viewpoint. Many claims were made regarding the benefits of TOC. These included increased throughputs, reduced inventories and lead-times, which in turn would lead to higher sales, and improved profits, quality, and customer satisfaction.

However we felt it would also be useful to collect together and analyse the actual reported data on the benefits of TOC, to verify or disprove these claims. The literature search identified over one hundred case studies or vignettes that contained information on the results of applications of TOC. Not all cases or vignettes provided quantitative data on the results of applying TOC. In total, we were able to collect quantitative data on the application of TOC to seventy-seven different companies. The types of organisations covered by these cases varied from

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回顾高德拉特的约束理论（TOC）

—摘自国际期刊

Steven J. Balderstone 和 Victoria J. Mabin

公共工商管理学院

维多利亚惠灵顿大学

新西兰

Steven.Balderstone@vuw.ac.nz, Vicky.Mabin@vuw.ac.nz

摘要：

两位作者完成了第一部关于约束理论(TOC)[23]的综合参考书目，由North River Press出版社出版,这些出版商有几个是从事TOC方面的，尤其是使用Eli Goldratt的开创性作品[11-17],比如：The Goal, Itrsquo;s Not Luck,和 Critical Chain。基于我们的广泛的文献搜索,本篇将利用TOC的应用的例子,并总结TOC在理论和实践中的重要发现。尽管TOC最初作为制造方法,但目前已经发展成一个关于管理的理论:一个有力的系统问题梳理和解决问题，得出一个一目了然并且逻辑严谨的解决方案的方法。TOC越来越多地被应用于制造之外的问题上,包括分销、市场营销、项目管理、会计——等等,任何涉及改变一个系统的情况。

1 介绍

本文的主要目的是让人们意识到,TOC增长非常迅速,我们根本不知道IE之外还有什么。因此两年前我们的任务是进行文献检索确定近期作品(大部分是1990后)。这个搜索最终以一个带注释的书目的形式,由North River Press[23]出版社出版。这个文学研究最后生成了一篇结合了理论和实践的所有材料的硕士论文[2]。

本文将首先简要概述TOC的背景,然后从已经发布的应用程序的调查和研究中调查实践报告材料的应用和研究成果发表。读者希望通过阅读这份全面的TOC材料，获得对TOC理论更全面的了解[2]；同时他们也希望能够得到一份相关的参考书目。[23]。

在其短暂的20年历史,TOC在解决问题的方法方面(见例如[6],[8])和应用方面(例如,[19],27])都获得了快速的发展。在1970年代末，约束理论(TOC)的创始人, 以色列物理学家Goldratt,Eliyahu，将工商业务管理,转换成了一种革命性的生产调度方法[10]，这种方法包容了当时流行的管理方法,比如MRP。TOC的核心理念是,任何组织(或系统)有一个约束(或少量的约束),限制着整个系统的运行。成功的秘诀在于管理这些约束，使系统与这些约束相互影响,得到整个系统更好的运行。结合支持目标的一般原则，Drum-Buffer-Rope（鼓-缓冲-绳）调度系统是TOC理论中,成功的制造业管理的一部分。

即便如此,一些公司在应用包含Goldratt的理论方法[10]后都失败了。故障诊断通常是由组织的无力和不愿丢弃旧的传统,并接受新的理念和措施,尽管成功采用了新系统。最常见的需要审查的就是会计标准,TOC推广的是全系统的改善,而不是某一个方面的优化。如果一个系统作为一个实现其目标整体,最好是系统的各个部分的工作作为一个团队在为这个目标“同步”运行,而不是他们自己的速度。

首先考虑改进主要阻碍改善措施的约束是至关重要的,因此TOC遵循方向是首先解决这个最大的约束。由此诞生出了TOC的思维过程:一套让能人们学习和使用，使他们的思维过程来开发自己的解决复杂问题的工具。这套工具使我们能使用因果思维的严谨按照严格的逻辑规则,结合直觉和个人知识,或密切参与够分析各种情况,和问题。TP能够支持更复杂的问题(“混乱”)处理,并与其他软件系统方法有很多共同之处如SSM和SODA(认知映射)。

现在在我们看来,这些思维过程提供很多OR/MS实践者(即使是最传统的运营管理方面)。

2调查

TOC的文献检索发现了超过310个项目,包括32本书。大多数还处在发展探讨的理论阶段。大多数认为TOC是很有助益的。这些理论包括增加吞吐量,减少库存和订货周期,从而导致更高的销售,和提高利润,质量和客户满意度。

但是我们觉得将它们收集在一起,分析TOC应用后的改善数据,验证这些说法是否是正确的是有必要的。文献搜索确定了一百多个案例的研究,其中包含了应用TOC的结果的信息。不是所有都是完整的的数据，也有片段的运用TOC的定量数据。总的来说,我们能够收集七十七个不同的公司应用TOC的定量数据的。整理些案件，类型很多，大到大型跨国公司和行业领导者的波音公司和通用汽车,像美国空军军事组织,小到小镇面包店。

绝大多数的TOC应用在制造业。在这个行业中,有重要的集群应用在航空航天、服装、汽车、电子、家具、半导体、钢铁和重工行业。其中大部分集中在每个组织的制造业务。然而,有几个实例是应用在程序管理功能方面。

分析每年这些文章的频率和图书出版物，近年来出版物显示了一个相当大的增长。这部分是因为约束管理特殊利益集团的形成有影响力的APICS。今年,我们看到了一个TOC相关的图书出版数量的戏剧性增加,九层新书占据了书架,包括[6],[21],[26]。自目The Goal在1984年[15]发布以来，这些有关TOC的书籍的总数大到32部,。

TOC是一个复杂的方法，需要技巧和合作来实现。这可能是为什么这种方法很少在“完整”的应用文献中报道。大多数应用程序，主要是运营管理技术，都包含一套哲学思想, DBR,和面向约束不断改进技术,五个主要步骤。这一点意义重大,因为许多应用程序的结果总结在后文,只有一部分TOC的因素。

这种用来收集数据的调查方法[20]有一定的局限性,在报告中主要是缺乏一致性。作者用一系列不同的图文和方法来报告结果。因此,那些使用的数据有一定的限制。然而,样本大小为78的有力结论提供足够的数据变量,唯一的变量是盈利能力的变化,小部分样数据的大小这被认为是商业敏感性所致。然而,这种缺乏是由合理的对样组织在应用中报告收入的变化产生的。总共25个样品数据点聚集财务业绩的变化。固此案调查方法存在作者自己的潜在偏见,和学术期刊编辑。然而后者偏见可能减轻部分TOC相关文章发表在83个不同的期刊和杂志。

绝大多数的应用在北美进文献中被报道。一些在欧洲报道,只有少数情况下在英国和澳大利亚

2.1数据分析

本文的发布被认为是首次出版的关于检查约束理论1的实际表现的研究。附录1中的表给出了比较结果2的选择。我们最初担心会有很多有明显差异数据,因为它可以辩称是那些没有改进的环节遗漏造成的。或在每种情况下,只有少数因素改善,甚至损害了其他因素。然而,在我们承认的反馈确实有许多有效的遗漏因素。

首先,使用的几个改善措施本质上有同样的影响:如提前期、生产周期、付款期等都反应了公司迅速响应客户订单的能力。因此我们不会期望作者报告所有的措施。其次,许多企业由于企业竞争的原因，不愿报告财务业绩等企业信息。第三,许多公司运用TOC只在一个特定的方面,比如改善付款期的绩效，没有对之外的方面加以应用。

此外,它往往是很难收集实时数据:人们并不总是测量之前进行更改的地方:他们也许不会想这个方式饿以前工作的方式有多大差异,并且，这种结果并没有引起人们的注意，那么这种方法到底有什么不同?有时结果是难以计算出来的:比如使用高的拉特的理论来计算库存数据(见[6],[16]或[27])是有问题的,如果公司的会计准备使用正常的成本会计惯例(GAPP美国通用会计准则),正如Expozay 所著的那样[22]。或者他们可能已经改变了衡量库存变化如TOC理论中描述的那样,因此任何报告出来的数据都会产生误导。另一个原因可能是,人们宁愿不知道坏事真的是如何开始的。

最后,当把那些公司记录在本文中之后,作者做出了肯定的答复，认为TOC是成功的。所有这些原因,数据的差距并不认为是不合理的。

可用的数据使用探索性数据分析方法进行了分析。

2.2分析结果的启发

运用TOC理论之后在得出运行和经济方面的变化，分析的结果总结如下:

1据我们所知,迄今为止唯一的其他发表的调查应用理论是被Noreen(诺里),Smith(史密斯)和Mackey(麦基)[27]深度报道在25个应用TOC理论的组织里C。

2完整的表一些跑到第7页,因此这里不包括页面限制的因素。

提前期:平均减少69%

通过32个样本的观察，所有这些报道都显示提前期减少了，平均提前期的时间减少了69%,。超过四分之三的样本减少提前期时间大于50%

周期时间:平均减少66%

通过观测14组样本的周期的变化，报告显示减少或改善连续运转，每一个出货情况变化时间报告都显示了周期的减少。

付款期绩效:平均提高60%

改善付款期绩效是对客户交付承诺的同义词。从样本平均提高60%。通过对12组样本的观察。一些机构的效率提高100%以上。

库存水平:平均减少50%

降低库存与在DBR系统减少提前期相关。通过对28个样本的观察，平均库存减少50%。

提前期和减少库存:相关0.77

高的拉特和福克斯(Fox 1986)声称,当DBR应用于制造系统, 强烈减少提前期和库存水平。如斯皮尔曼等级0.77所示，本研究验证使用高的拉特和福克斯的理论。这个分析是通过对13个提供数据的组织的样品观察得出的。

收入/吞吐量:意味着增加68%(排除特殊数据)

这个变量表示大量的资金流入企业。所有报告都显示收入和吞吐量的增加。排除一个特殊数据，达到意想不到的的平均增长68%,在朗讯科技取得了在一年内增长了600%。18个样本中的五个企业,报道在一个财政年度收入增长超过100%。

结合金融变量:意味着增加82%

通过对25个样本的相结合的收入/吞吐量/利润变量观察，显示平均增长了82%,不包括朗讯科技增长的600%。

2.3通过分析得出的结论:

bull;通过对超过100案例的调查研究,没有失败或失望的结果报告出来。

bull;一些实质性操作改善以及金融改善被报道。平均库存减少50%,生产时间(根据提前期,周期或付款期绩效)提高了超过60%,并且金融措施提高了80%以上。此外,库存减少,伴随着提前期的减少——一个与JIT3相对应的壮举。

bull;绝大多数案例显示只是部分应用TOC理论。我们也许该改进现有的理论，使他将得到更大、更多的被应用。

bull;整个调查显示超过了300个关于TOC的文章和书籍,其中只有少数包含和这些相关的实际应用方法的负面评论,。

bull;虽然有几个论文通过用计算机模拟方式做了比较， TOC与其他调度方法,通常MRP、JIT,但是没有显示TOC不如其他方法;最大多数措施显示出很大的优势。

bull;TOC唤起一些情绪化的反应,这并不奇怪,因为TOC挑战一些基本概念。

bull;技术解决方案极大地改善金融和操作性能,是相对简单的识别(特别是hindsight4)

bull;主要困难是克服变革阻力。

bull;TP程序通常发现潜在的错误的或有缺陷的核心措施问题, 政策和/或培训5。经常发现这些都是过时的,不再与公司的目标一致。

bull;不令人惊讶的是,通过我们的经验和咨询发现，大量管理理论尚未发表:在许多情况下结果永远不会出版,因为重点是以提高竞争力的内部管理变更。因此本次调研提到的理论并不是完全包含所有情况。

2.4趋势观察

bull;许多新的管理理论都很大一部分使用了思维过程6。

bull;TOC法作为一个运营管理技术,而不是系统管理哲学，仍被许多人不熟悉。

bull;TOC在过去的20年中已经得到发展,但在过去一年左右的时间蔡被大宗关注。

bull;更多讨论现在致力于克服人类行为障碍,而不是TOC7的技术的某一部分。

bull;更广泛的主流运营管理文本(如[3]和[9])把整个章节用来讲解TOC理论。

bull;TOC、全面质量管理和BPR都出现在80年代早期(在美国)。TOC已经成为越来越受欢迎而TQM和 BPR现在被普遍认为是“失宠”的，由于他们缺乏成功的案例8。

bull;大量的混合管理理论和学术混合理论已经出现。例如,“全面质量管理二”是结合了TOC与全面质量管理[7]得出的,哈里斯半导体推广使用SFM(TOC),TPM和IYM[21]。作者从混合管理方法通常将TOC与他们已经知道的东西(如[4],[24],[25])寻找协同效应。

bull;美国和以色列的军方,是最早在物流和调度技术采用TOC理论的,TOC现在被广泛使用。

bull;项目管理管理理论似乎是一个新的快速发展的区域，在工程管理方面[14]使用高的拉特的新方法,尤其是对它的IT/IS管理软件开发(见例[26])。

3结论

bull;在此基础上发表的管理理论,TOC似乎表现得很好,即使只有部分被应用。

bull;TOC并非灵丹妙药 ,它是一个哲学,帮助人们走向成功。

bull;TOC方法包含许多方面值得添加到OR/MS工具箱。

致谢

作者要感谢North River Press出版社的杰米·马林（Jeremy Merrin） 对他的热情支

3 在高的拉特，哈里森和戴维斯[5]进行的一项

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