生产管理知识_生产计划与控制课程设计

目录第一章 企业简介.1 1.1 企业概况.1 1.2 产品介绍.1 1.3 三螺杆泵的结构组成.2 1.4 三螺杆泵销售数据.2 1.5 各车间设备组数量及台时定额.3 1.6 螺杆泵的工艺程序图.4第二章 需求预测和生产能力平衡.5 2.1 需求预测方法.5 2.2 定量需求预测.5 2.2.1 SN型三螺杆泵.6 2.2.2 SM型三螺杆泵.9 2.2.3 3G 型三螺杆泵.10 2.3 评定生产能力的方法.11 2.4 设备组生产能力.11 2.4.1 毛坯车间.11 2.4.2 机加车间.11 2.4.3 装配车间.14第三章 产品出产计划.15 3.1 品种的确定.15 3.2 产量的确定.15 3.2.1 预测的市场需求.15 3.2.2 进行产量方案优化.15 3.2.3 编制产品出产进度计划.17第四章 主生产计划编制.23 4.1 计算现有库存量.23 4.2 确定主生产计划的生产量和生产时间.24 4.3 计算待分配库存.24第五章 物料需求计划编制.23 5.1 MRP的计算项目.26 5.2 MRP的计划因子.26 5.3 外购件采购批量.26 5.4 MRP计划表编制.28第六章 生产作业计划编制和生产任务的排序.32 6.1 计算生产批量与生产间隔期.32 6.1.1 毛坯车间.32 6.1.2 机加车间.33 6.1.3 装配车间.33 6.2 计算生产周期.33 6.2.1 零件工序生产周期.34 6.2.2 工艺阶段生产周期.34 6.3 计算生产提前期.35 6.4 生产作业计划的编制.35 6.5 生产作业排序.37第七章 课程设计的心得体会.39附录 参考文献.40 我们总羡慕别人的幸福，却常常忽略自己生活中的美好。其实，幸福很平凡也很简单，它就藏在看似琐碎的生活中。幸福的人，并非拿到了世界上最好的东西，而是珍惜了生命中的点点滴滴，用感恩的心态看待生活，用乐观的态度闯过磨难。 第一章 企业简介1.1 企业概况 河北恒盛泵业股份有限公司，位于泊头市河东北街61号，原国营泊头市齿轮泵总厂，始建于一九七三年，是国家泵行业重点骨干企业，国家级高新技术企业，国家泵类产品技术装备研发制造基地，国家高端容积泵研发制造基地，国内容积泵规模最大，品种最全、技术领先、加工检测能力最优的研发制造企业。四十多年来一直致力于齿轮泵、螺杆泵、离心泵及其泵系统研发生产，具有特别丰富的研发制造经验，不仅可以提供完美产品，更可以提供完美流体输送解决方案。是中国第一台输油齿轮泵诞生地，齿轮泵行业标准制定单位。至2010年，恒盛泵业正式转型为军工制造企业，累计向海军、总装备部提供设备突破亿元。 恒盛泵业主导五大系类螺杆泵,齿轮泵,柱塞泵,凸轮转子泵,离心泵产品有20余个系列，1200余个规格型号，多种产品取得国内首创专利，达到国际先进水平设备精良，设计手段先进，生产及检测手段完备，技术力量雄厚。该企业生产产品主要以工艺导向型方式组织生产，生产方式为成批生产。1.2 产品介绍 螺杆泵是容积式转子泵,它是依靠由螺杆和衬套形成的密封腔内的容积变化来吸入和排出液体的。当主动螺杆转动的时候，带动与其啮合的从动螺杆一起转动，吸入腔一端的螺杆啮合空间容积逐渐随之增大，压力也降低。当容积增至最大而形成一个密封腔时，液体就在一个个密封腔内连续地沿轴向移动，直至排出腔一端。这时排出腔一端的螺杆啮合空间容积逐渐缩小，而将液体排出。螺杆泵的工作原理与齿轮泵相似，只是在结构上用螺杆取代了齿轮。螺杆泵的特点是流量平稳、噪声低、效率高、寿命长、工作可靠；而其突出的优点是输送介质时不形成涡流、对介质的粘性不敏感，可以输送高粘度介质。螺杆泵按螺杆数量分为：单螺杆泵单根螺杆在泵体的内螺纹槽中啮合转动的泵；双螺杆泵由两个螺杆相互啮合输送液体的泵；三螺杆泵由多个螺杆相互啮合输送液体的泵。三螺杆泵是依靠泵体与螺杆形成的，当主动螺杆转动时，带动与其啮合的从动螺杆一起在转动。中间螺杆为主动螺杆，由原动机带动它回转，两边的螺杆为从动螺杆，随主动螺杆一起作反向旋转。主动螺杆和从动螺杆的螺纹为双头螺纹。三螺杆泵如图1.1。图1.1 三螺杆泵1.3 三螺杆泵的结构组成该企业主要生产的三螺杆泵有：SN系列三螺杆泵,SM系列三螺杆泵和3G型三螺杆泵。三种产品结构相同，具体零件组成不同，结构树如图1.2所示。 图1.2三螺杆泵结构图各型号三螺杆泵各零件组成个数如下表1.1。表1.1 零件组成数量表外壳主体阀法兰盘泵体主动杆从动杆轴套阀体阀杆SN型2112111SM型11121113G型21122111.4 三螺杆泵销售数据 根据网络资料显示，三种型号的三螺杆泵从2002年到2014年的每年销售量、利润和原有库存如表1.2。表1.2 三螺杆泵的往年销售量和利润销售量（台）年份/型号SN型螺杆泵SM型螺杆泵3G型螺杆泵2002570004500052000200363000500005400020047000052000550002005720005500055000200685000600006000020078800063000650002008880006100064000200991000620006400020109200065000630002011950007000065000201210000073000700002013103000750007500020141080008000081000利润（元）150170160原有库存1200100010001.5 各车间设备组数量及台时定额表1.3 各车间设备组数量及台时定额表毛坯车间机加车间 装配车间热处理 炉(15台)车床组（50台）钻床组（50台）铣床组（30台）磨床组（10台）镗床组（70台）SN型0.80.70.70.40.140.70.2SM型0.80.60.650.380.120.650.23G型0.80.80.70.380.170.680.21.6 螺杆泵的工艺程序图图1.3 三螺杆泵工艺流程图第二章 需求预测和生产能力平衡2.1需求预测方法预测是对未来可能发生的事件的预测和推测。 根据预测内容的不同，分为经济预测、技术预测、社会发展预测和市场需求预测；根据预测时间的长短，分为长期预测、中期预测和短期预测；根据预测方法的不同，分为定性预测和定量预测。定量预测方法用数学模型来表示需求和各种变量之间的关系。据统计，到目前为止已提出了100多种预测的数学模型，其中用的最普遍的是时间序列分析。时间序列分析利用过去的数据来预测未来的状态，过去和未来的状态仅是时间的函数。常用的定量预测方法有移动平均法和指数平滑法。所有预测方法中，指数平滑法是用的最多的一种。移动平均法则不考虑较远期的数据，并在加权移动平均法中给予近期资料更大的权重；而指数平滑法则兼容了移动平均法所长，不舍弃过去的数据，仅给予逐渐减弱的影响程度。故采用指数平滑法对该企业需求量进行预测。相关公式如下。一次指数平滑法：二次指数平滑法： 其中 式中第t期的一次指数平滑值；第t-1期的一次指数平滑值； 第t期的实际发生值；指数平滑系数；第t期的二次指数平滑值； 第t-1期的二次指数平滑值；第t+T期预测量。2.2 定量需求预测在指数平滑法中，确定的值时应注意以下几点：当初始值有疑问时应取较大的值，以便扩大近期数据的作用，减少初始值的影响，一般取0.4-0.7。当时间序列有迅速且明显的变化趋势时，宜取较大的值，以便使新数据对平滑结果有较大的作用，一般取0.3-0.6。当时间序列变化较小时，宜取较小的值，一般取0.1-0.3。根据该企业往年的销售量，时间序列变化较小，在该企业的需求预测中，取=0.1，=0.2，=0.3分别预测，并对不同值的预测值进行误差分析，以确定准确的值。2.2.1 SN型三螺杆泵 当=0.1时，SN型三螺杆泵各年份销售量预测值及误差值如表2.1。表2.1 =0.1 各年份预测值及误差值年份项目销售量（台）一次指数平滑值二次指数平滑值预测值误差值200257000570005700020036300057600570602004700005884057238582001180020057200060156575296062011380200685000626405804063074219262007880006517658754677512024920088800067458596247231115689200991000698126064376163148372010920007203161782800001200020119500074328630378341911581201210000076859644198669413306201310300079473659259068112319201410800082325675659452613474 当=0.2时，各年份预测值及误差值如表2.2。表2.2 =0.2 各年份预测值及误差值年份项目销售量（台）一次指数平滑值二次指数平滑值预测值误差值20025700057000570002003630005820057240200470000605605790459400106002005720007496061315638788122200685000769686444692016-7016200788000791746739192621-4621200888000809407010193903-5903200991000829527267194489-3489201092000847617508995803-3803201195000868097743396851-185120121000008944779836985291471201310300092158823001014611539201410800095326849051044813619 当=0.3时，各年份预测值及误差值如表2.2。表2.3 =0.3 各年份预测值及误差值年份/项目销售量（台）一次指数平滑值二次指数平滑值预测值误差值200257000570005700020036300058800575402004700006216058926606009400200572000651126078166780521020068500071078638707129837022007880007615467556813756625200888000790787120188439-439200991000830957477091860-860201092000857677806994990-2990201195000885368120996764-1764201210000091975844399900399720131030009528387679102741259201410800099098911041061461854根据表2.1、2.2、2.3中不同值得到的预测值及误差值进行误差分析，以确定较为准确的值，如表2.4。记预测对象的第i个实际观察值为由预测模型得到的相应的估计值为。则预测的误差为。实际设计预测方案的一项重要任务是，尽量使误差减少到最低程度，也就是尽可能提高预测精度。（1） 平均误差ME（Mean Error）：预测误差的和的平均值；（2）平均绝对误差MAE（Mean Absolute Error）：预测误差绝对值和的平均值；（3） 误差平方和SSE（sum of squared error）:预测误差平方的和；（4）均方误差MSE（Mean Squared Error）:预测误差平方的和的平均值； （5）误差的标准差SDE（Standard Deviation of Error）； （6）平均绝对百分比误差MAPE（Mean Absolute Percentage Error）。表2.4 误差分析表误差系数指数平滑系数=0.1=0.2=0.3平均误差ME14414.64-121.271999.45平均绝对误差MAE14414.644730.183100误差平方和SSE2412817564331441844190582052均方误差MSE219347051.0330131076.7317325641.09误差的标准差SDE15533.255757.104365.57平均绝对百分比误差MAPE32.21998.34232.6419 根据上表可知在=0.3时的误差值均小于=0.1和=0.2时，故当=0.3算得的预测值较为准确，更接近真实销售量。故对每一种型号的三螺杆泵均取=0.3，对该企业的各种产品进行需求预测。根据公式可得，又，故。故2015年SN型三螺杆泵的需求量为1110518台，取近似后为111000台。2.2.2 SM型三螺杆泵当=0.3时，用指数平滑值法计算SM型三螺杆泵各年份销售量预测值，如表2.5。表2.5 用指数平滑法计算SM型三螺杆泵销售需求量年份/项目销售量（台）一次指数平滑值二次指数平滑值2002450004500045000200350000465004545020045200048150462602005550005020547444200660000531444915430076300056101512382008610005757153138200962000588995486620106500060730566252011700006351158691201273000663576099620137500068950633822014800007226566074根据公式可得 ， 又， 故故2015年SM型三螺杆泵的需求量为81136台，取近似后为82000台。2.2.3 3G型三螺杆泵当=0.3时，用指数平滑值法计算3G型三螺杆泵各年份销售量预测值如表2.6。表2.6 用指数平滑法计算3G型三螺杆泵销售需求量年份/项目销售量（台）一次指数平滑值二次指数平滑值2002520005200052000200354000526005218020045500053320525222005550005382452913200660000556775374220076500058474551622008640006013256653200964000612925804420106300061804591722011650006276360250201270000649346165520137500067954635452014810007186866041 根据公式可得 ， 又 ，故2015年3G型三螺杆泵的需求量为80191台，取近似后为81000台。综上所述，三种型号的三螺杆泵2015年需求量如表2.7。表2.7 三种型号的三螺杆泵2015年需求量型号SN型三螺杆泵SM型三螺杆泵3G型三螺杆泵数量（台）11100082000810002.3 评定生产能力的方法生产能力是指企业的固定资产或作业人员，在一定时期内和一定的技术组织条件下，经过综合平衡后所能生产的一定种类产品的最大数量。大部分情况下，生产能力都可以用企业生产的产品或提供的服务所需设施来表示。在该企业的生产能力评定中，采用代表产品法进行能力评定。代表产品法是指在结构与工艺相似的多品种的系列产品中，选择产量与劳动量乘积最大的产品作为代表产品，将其他产品按劳动量换算为用代表产品表示的数量。由于该企业生产多种产品，而且各产品在结构、工艺和劳动量构成相似，因此选择的代表产品，它能代表企业的专业方向，且该产品总劳动量为最大，即产量和单位劳动量乘积最大。故选择SN型三螺杆泵的生产来进行企业生产能力评定。2.4 设备组生产能力设备组中的各个设备具有以下特点：在生产上具有互换性，即设备组中的各个设备都可以完成分配给该设备组的任务，并能达到规定的质量标准。设备组生产能力计算的公式：式中M设备组的生产能力，单台设备年有效工作时间（小时），S设备台数（台），t代表产品单件工时（小时/件）。 2.4.1毛坯车间该车间有热处理炉15台，每台设备每天工作16小时，每周工作5天，每月工作4周，每年工作12个月。故每台设备年有效工作时间 = （小时）。S =15（台），t =0.8（小时/件），热处理炉每次可处理40件毛坯，故热处理炉的生产能力为（台）。 2.4.2机加车间 车床组产品需求量与车床组台时定额如表2.8所示。表2.8 三螺杆泵需求量与台时定额表型号SN型 （代表产品）SM型3G型合计2015年需求量（台）1110008200081000-车床组台时定额（台时/件）0.70.60.8-换算成代表产品需求量（台）1110007028692571273857机加车间车床组有车床50台，每台设备每天工作16小时，每周工作5天，每月工作4周，每年工作12个月。故每台设备年有效工作时间为 =小时，s =50（台），t =0.7（小时/件），故车床组的生产能力为：（台） 车床组的负荷系数为，故车床组的生产能力刚好满足市场需求。 钻床组 产品需求量与钻床组台时定额如表2.9所示。表2.9 三螺杆泵需求量与台时定额表型号SN型 （代表产品）SM型3G型合计2015年需求量（台）1110008200081000-车床组台时定额（台时/件）0.70.650.7-换算成代表产品需求量（台）1110007516791125277292 机加车间钻床组有钻床50台，=小时，s =50（台），t =0.24（小时/件），故钻床组的生产能力为（台）。钻床组的负荷系数为，钻床组生产能力不能满足产品市场需求，故提出下列改善方案：1、外购1台钻床，此时钻床组的生产能力为（台）。负荷系数为，刚好满足需求，生产能力与生产任务达到平衡。2、每台钻床每天增加1小时工作时间，此时=（小时），钻床组的生产能力（台）。负荷系数为，满足了产品市场需求，但同时负荷率较大，造成了资源浪费。3、每台钻床每周增加1小时工作时间，=（小时），钻床组的生产能力（台）。负荷系数为，刚好满足需求。综上所述，购买钻床成本较高，且若闲置会造成浪费，故采用方案即每台钻床每周增加1小时工作时间，生产能力与生产任务达到平衡。 铣床组产品需求量与铣床组台时定额如表2.10所示。表2.10 三螺杆泵需求量与铣床组台时定额表型号SN型（代表产品）SM型3G型合计2015年需求量（台）1110008200081000-车床组台时定额（台时/件）0.40.380.38-换算成代表产品需求量（台）1110007790076950275850 机加车间铣床组有铣床30台，=小时，s =30（台），t =0.2（小时/件），故钻床组的生产能力为（台）。钻床组的负荷系数为，可以满足产品市场需求。 磨床组产品需求量与铣床组台时定额如表2.11。表2.11 三螺杆泵需求量与磨床组台时定额表型号SN型（代表产品）SM型3G型合计2015年需求量（台）1110008200081000-车床组台时定额（台时/件）0.140.120.17-换算成代表产品需求量（台）1110006560091800268400 机加车间磨床组有磨床10台，=小时，s =10（台），t =0.2（小时/件），故钻床组的生产能力为（台）。钻床组的负荷系数为，足可以满足产品市场需求，但是设备有闲置的情况，资源浪费较大，所以可以在设备闲置的时候用来加工其他零件以平衡生产能力与生产需求。 镗床组产品需求量与镗床组台时定额如表2.12。表2.12 产品需求量与镗床组台时定额表型号SN型 （代表产品）SM型3G型合计2015年需求量（台）1110008200081000-车床组台时定额（台时/件）0.70.650.68-换算成代表产品需求量（台）1110007614278686265828 机加车间镗床组有镗床50台，每台设备年有效工作时间为 =（小时），s =50（台），t =0.7（小时/件），故车床组的生产能力为（台）镗床组的负荷系数为，故车床组的生产能力刚好满足市场需求。综上所述，机加车间的年生产能力为274085台。 2.4.3 装配车间三种三螺杆泵的产品结构相同，只是零部件数量有所差异，三种产品均由人工装配完成，每种产品的工时均为0.2小时/件，批量为1000台。人力生产能力的计算对于以手工操作为主的场合，如大部分的服务企业，则应计算人力生产能力。计算公式为：式中，出勤率；间接作业率（非生产时间与T的比值）；T计划期制度工作时间；M换算人数（将不同技术等级的工人换算为以标准技术等级表示的人数）。该企业装配车间的生产能力为：可以满足需求。第三章 产品出产计划3.1 品种的确定根据客户订货订单和市场需求预测决定生产的产品有：SN型三螺杆泵、SM型三螺杆泵和3G型三螺杆泵。3.2 产量的确定 3.2.1 预测的市场需求根据前面的需求预测可知，在2015年，市场对SN型三螺杆泵的需求量约为111000台，对SM型三螺杆泵的需求量约为82000台，对SN型三螺杆泵的需求量约为81000台。 3.2.2 进行产量方案优化确定产量水平时，涉及人力、设备、材料、资金等多方面因素的制约，因此，常借用一些数学规划方法来优化产品产量。而线性规划是用的较多的方法。利用线性规划，可以求得在一组资源约束下各种产品产量，使利润最大化。即假设有n种产品，m种资源约束，故可以用以下线性规划方法来优化：满足：，m式中，产品的产量；资源k的数量；生产一个单位产品i需资源k的数量；产品i的最大潜在销售量（通过预测得到）；产品i的最小生产量；产品i的单价；产品i的单位可变成本。在该企业中，主要约束为内部生产条件，即为各车间机床台时定额，具体产品在各车间机床的台时定额如表3.1。表3.1 各车间设备组数量及台时定额表毛坯车间机加车间 装配车间热处理炉(15台）车床组（50台）钻床组（50台）铣床组（30台）磨床组（10台）镗床组（50台）利润（元）SN型0.80.70.70.40.140.70.2150SM型0.80.60.650.380.120.650.21703G型0.80.80.70.380.170.680.2160生产能力（台）2880002742862742862880000272485274286生产工时5760019200019200011520038400192000 设该企业的总利润为W，SN型三螺杆泵的产量为，SM型三螺杆泵的产量为，3G型三螺杆泵的产量为，则采用线性规划模型确定产品生产计划中的产量的数学模型为：约束条件为： 此线性规划问题用单纯形法不易求解，故利用WPS表格线性规划求解，具体数据如表3.2。 表3.2 求解线性规划问题SN型SM型3G型实际工时资源约束热处理炉0.80.80.8215200576000车床0.70.60.8188000192000钻床0.70.650.7184250192000铣床0.40.380.38104420115200磨床0.140.120.173838038400镗床0.70.650.68182690192000利润150170160产量1104008100077400利润42750000 3.2.3 编制产品出产进度计划该企业生产的三螺杆泵属于产量大，季节性需求变动小的产品，不管需求的波动性，维持生产率的稳定。这样，有一段时期的产量要大于需求量，此时多出的部分就作为库存储备起来，以供需求量大时弥补生产能力的不足。这种安排方式有利于充分利用利用人力和设备，有利于产品质量的稳定，也有利于生产管理。该企业选用“排除-试验法（cut-and-try）”编制生产计划，就是计算出不同生产计划方案的总成本，然后选择实现生产计划总成本最低的计划作为入选方案。排除-实验法不一定能保证得到最优解，但一般可保证在已掌握的可控因素范围内得到满意解。按照历史资料显示，该企业的三种产品各月需求量大约如下表3.3。表3.3 三种产品各月需求量月份SN型三螺杆泵SM型三螺杆泵3G型三螺杆泵197507020688029600695067203955068806500494006750645059150650062806890063006100785006450605088700665061809895067506250109050680064501193406950666012951070006880合计1104008100077400其数据如下表3.4。表3.4 三螺杆泵数据表SN型SM型3G型材料费用（元/台）100011001100加工时间（小时）566产品转包费用（元/台）505050安全库存10%原有库存（台）120010001000库存保管费（元/(台月)）30缺货损失费（元/(台月)）100招聘并培训工人费用（元/人）500解聘工人费用（元/人）450正常时间工时费用（元/小时）10加班时间工时费用（元/小时）15 首先，编制一个考虑安全库存在内的从需求预测转换为生产安排的初步计划，如表3.5-3.7，因为这个粗计划假设不动用安全库存，所以每个月的期末库存就等于安全库存。安全库存=10%本月需求预测量；每月的计划产量=本月需求预测量+安全库存-期初库存；每月的期末库存=本月期初库存+本月计划产量-本月需求预测量表3.5 SN型三螺杆泵初步生产计划月份期初库存需求预测安全库存10%计划产量+-期末库存+-1120097509759525975297596009609585960396095509559545955495594009409385940594091509159125915691589008908875890789085008508460850885087008708700870987089508958975895108959050905906090511905934093493969341293495109519527951合计110400110158表3.6 SM型三螺杆泵初步生产计划月份期初库存需求预测安全库存10%计划产量+-期末库存+-1100070207026720702270269506956943695369568806886873688468867506756737675567565006506475650665063006306280630763064506456465645864566506656750665966567506756760675106756800680680568011680695069569656951269570007007005700合计8100080768表3.7 3G型三螺杆泵初步生产计划月份期初库存需求预测安全库存10%计划产量+-期末库存+-1100068806886568688268867206726704672367265006506478650465064506456445645564562806286263628662861006106082610761060506056045605860561806186180618961862506256257625106256450645647064511645666066666816661266668806886902688合计7740077075现以SN型三螺杆泵为例，比较不同策略计划方案的费用。 计划方案一：仅改变工人人数，按制度工作时间生产，每个月的投产量等于初步生产计划中安排的出产数量。由于每个月的产量不平衡，所以每个月所需要的工人人数也是变化的（招聘和解聘均发生在月初），计划结果如表3.8。表3.8 方案一计划结果月份计划产量（台）所需生产时间(小时） 5 每人每月工时(小时）228所需人数 （人） 招聘工人(人)招聘培训费用（元） 500 解聘工人(人)解聘费用（元） 450 正常时间总费用(元)1019525476251762710000476250295854792517627321000047925039545477251762720014504772504938546925176267004180046925059125456251762600073150456250688754437517625300731504437507846042300176241001254004230008872043600176248735000043600098975448751762557350000448750109060453001762583150000453000119396469801762679450000469800129527476351762714200000476350合计16000139505508900方案一的总费用为16000+13950+5508900=5538850元。 计划方案二：工人人数不变，仅改变库存水平。需要的工人人数：能力工时=每月工作天数每天工作8小时需要工人人数。由于工人人数不变，每个月的出产量可能高于需求量，也可能低于需求量，因此会出现库存积压或者缺货的情况。这个方案就是考虑库存变化对生产费用的影响（超过安全库存数量的产品才计入库存费用，为满足当月需求量生产的产品并不计库存费用）。计划结果如表3.8。表3.8 方案二计划结果月份期初库存(台)能力工时(h)实际产量(台)5需求预测(台)期末库存+-缺货数（台)缺货费用(元)5安全库存(台)超储(台)-库存费用(元)301