（企业管理专业论文）基于DBR计划系统的缓冲机制设计与模型研究.pdf

武汉科技大学硕士学位论文 第1 页 摘要 随着市场竞争的加剧，订单任务频繁变化，交货期越来越紧，制造业面临着严峻的考 验。如何有效地组织生产，保证生产过程快速顺利地进行，已成为企业赢得竞争的关键。 组织有序的生产与满足市场多变的要求，是多品种，中小批量生产企业进行生产计划与控 制管理的两难选择。建立符合企业实际情况的生产作业计划与控制系统是企业现代化改造 和适应新的生产方式的主要问题之一。以最优生产技术为基础的同步生产理论是一套管理 理念与管理工具的集合，为解决上述情况下的生产计划与控制问题提供了一种很好的解决 思路。本文就同步生产以及它在计划与控制方面的管理工具一d b r 系统进行了相关的讨 论。论文分为五部分，具体内容及研究工作如下： 第一章是绪论部分，介绍全文研究背景及意义，对国内外相关研究成果进行了归纳与 评述，接着介绍论文的主要研究内容。 第二章探讨生产计划与控制方面的一般性问题，分析了m r p i i 系统和j i t 系统的应 用及存在的局限性，并提出基于同步化的生产计划与控制方法。 第三章着重介绍同步化生产，提出生产同步化在企业生产计划与控制中的应用一 d b r 系统，接着阐述了d b r 计划与控制步骤。 第四章剖析d b r 的缓冲机制，分别就单一产品模式和多产品模式构建了确立时间缓冲 大小的模型并进行定量分析。 第五章对论文进行一个明确而精练的总结，同时指出了存在的不足，然后提出进一步 的研究工作。 关键词：同步生产d b r 生产计划与控制瓶颈时间缓冲 第1 i 页武汉科技大学硕士学位论文 a b s t r a e t w i t ht h ei n c r e a s i n gc o m p e t i t i o ni nm a r k e t ，f r e q u e n tc h a n g e si no r d e r sa n ds h o r t e rd e l i v e r y t i m er e q u i r e m e n t sm a k et h em a n u f a c t u r i n gi n d u s t r yf a c i n gs e r i o u sc h a l l e n g e s h o wt oo r g a n i z e t h ep r o d u c t i o np r o c e s se f f e c t i v e l ya n dm a k ei tg o i n go ns m o o t h l yh a sb e c o m eak e yi s s u ef o ra c o m p a n yt ow i nt h ec o m p e t i t i o n t oc a t t yo np r o d u c t i o ni nas y s t e m a t i cf a s h i o na n dm e e tt h e c h a n g e f u ld e m a n do fm a r k e t ，i ti sa d i f f i c u l tc h o i c ef o rt h ee n t e r p r i s eo fv a r i e t ya n dm i d d l eo r s m a l lb a t c hp r o d u c t i o nt oc o n t r o la n dm a n a g ep r o d u c t i o np l a n h o wt od e v e l o pp r o d u c t i o n p l a n n i n ga n dc o n t r o l l i n gs y s t e mt h a tc a nb ea p p l i e dt oe n t e r p r i s e si so n eo ft h ep r o b l e m si nt h e m o d e r n i z a t i o no fe n t e r p r i s e sa n dt h ea d a p t a t i o no fn e wp r o d u c t i o nm o d e s b a s e do nt h e o p t i m i z e dp r o d u c t i o nt e c h n o l o g y , t h et h e o r yo fs m ( s y n c h r o n o u sm a n u f a c t u r i n 曲i s 趾 a g g r e g a t i o no fi d e o l o g ya n dt o o l s i tp r o v i d e sag o o ds o l u t i o nt ot h ea b o v e - m e n t i o n e dc o n d i t i o n f o rp r o d u c t i o np l a n n i n ga n dc o n t r o l l i n gs y s t e m t h ep a p e rp u t su pd i s c u s s i o nf o rt h et h e o r yo f s ma n dt h ed b r ( d r u m - b u f f e r - r o p e ) s y s t e mw h i c hi so n eo f t h em a n a g e m e n tt o o l sa tt h ea s p e c t o fp r o d u c t i o np l a n n i n ga n dc o n t r o l l i n gs y s t e mf o rs m t h ec o n t e n ta n dt h er e s u l t so ft h i sp a p e r c a l lb ed i v i d e di n t of i v ep a r t sa sf o l l o w s ： t h ef i r s tc h a p t e ri si n t r o d u c t i o n ，i nt h i sp a r t ，t h eb a c k g r o u n da n ds i g n i f i c a n c eo ft h i s r e s e a r c hi sp o i n t e do u t , a l s o ，t h er e s e a r c hp r o g r e s sa th o m ea n da b r o a di sa n a l y z e d ，a n dt h e n ， t h em a i nc o n t e n to f t h ea r t i c l ei so u t l i n e d t h es e c o n dc h a p t e ri sa b o u tt h ed i s c u s s i o no fg e n e r a lp r o b l e m sf o rt h ep r o d u c t i o n p l a n n i n ga n dc o n t r o l l i n gs y s t e m f i r s t l y , a p p l i c a t i o n sa n dt h ed e f i c i e n c yo fm r pi i & j t s y s t e m sa r ea n a l y z e d ，a n dt h e n , o nt h eb a s eo fs m ，t h ep r o d u c t i o np l a n n i n ga n dc o n t r o l l i n g s y s t e mi sb r o u g h tf o r w a r d t h et “r dc h a p t e rf o c u s e so ns m d b rs y s t e m w h i c hi s a p p l i e di nt h ep r o d u c t i o n p l a n n i n ga n dc o n t r o l l i n go fs m ，i sp u tf o r w a r d t h e n , t h es t e p so fp r o d u c t i o np l a n n i n ga n d c o n t r o l l i n go f d b rs y s t e ma l ea n a l y z e d t h ef o u r t hc h a p t e rs t u d i e st h em e c h a n i s mo fb u f f e r s ，am o d e lo nd e t e r m i n i n gt h es i z e so f b u f f e r su n d e rs i n g l e p r o d u c ta n dm u l t i p l e p r o d u c ti sd e s i g n e da n dq u a n t i t a t i v e l ya n a l y z e d t h ef i f t hc h a p t e ri st h ec o n c l u s i o nw h i c h m a k e sac l e a ra n dc o n c i s es u n m a a r yo f t h ep a p e r a n dp o i n t so u tt h ed e f i c i e n c y , l a s t l y , t h ep a p e r p r o p o s e st h ef u t u r er e s e a r c h k e y w o r d s ：s y n c h r o n o u sm a n u f a c t u r i n g f d b r p r o d u c t i o np l a n n i n ga n dc o n t r o l l i n g b o t t l e n e c k t i m eb u f f e r s 武汉科技大学硕士学位论文第1 页 第一章绪论 i i 选题背景及研究意义 随着市场经济的不断发展，在全球经济一体化的大背景下，企业在市场上的竞争日趋 激烈，企业面l 临着严峻的考验和挑战。伴随着激烈的市场竞争带来了企业的产销模式的变 化，更多的企业由库存型的生产模式转变到为订单型的生产模式，这对于企业的生产计划 与控制工作就提出了更高的要求。当有新的订单时，管理者需要对交货期进行的精确估算， 同时要求企业根据客户需求的不断变化，能够快速准确而有效的调整自己的生产作业计 划，以充分利用企业的有限资源最大限度的满足客户的要求，为企业获取最大的赢利。也 就是说，企业需要一个快速、有效并且具有弹性的生产作业计划与控制的方法来适应市场 的这种需求。对于目前我国中小型企业较多的状况，以及多品种、中小批量生产的主流生 产方式，能够适应这种情势的生产计划与控制系统无疑能促进我国企业快速发展，在激烈 的市场竞争中得以生存。 企业的生产活动通常都是依据生产计划进行的，工业企业的生产计划分为中长期生产 计划、年度生产计划和生产作业计划几个层次。其中，生产作业计划( 在实际生产领域也 被称为生产调度) 是企业年度生产计划的继续和具体化，是贯彻实施生产计划，为组织企 业日常生产活动而编制的执行性计划。它针对一项可分解的工作( 如产品制造) ，探讨在一 定的约束条件下，如何安排其组成部分所占用资源、加工时间及先后顺序，以满足一个性 能指标集。生产作业计划又可分为三个层次：产品生产进度计划、零部件生产进度计划和 基层单位的生产日程计划( 工序生产进度计划) 。生产作业计划工作的任务是将计划期的生 产任务分配给各车间、工段直至每个生产者，把全年的任务细化为各月、各周甚至每天 每班的具体任务，并且在把总任务细化和分配给各生产单位的过程，中通过科学的计划使 生产过程各环节相互衔接、协调地工作，以实现以下目标： ( 1 ) 合理利用企业的生产资源，按品种、质量、产量和交货期限的要求全面完成企业 的生产计划； ( 2 ) 建立良好的生产秩序，实现均衡生产，保证产品质量稳定和生产安全； ( 3 ) 缩短产品生产周期，减少在制品量，加速资金周转，提高企业经济效益。 多品种，中小批量生产已成为当今生产方式的主流，如何建立符合我国企业实际情况 的生产作业管理系统是我国企业现代化改造和适应新的生产方式的主要问题之一。 m r pi i 和j i t 近些年来在我国企业中得到了广泛的推广和应用，但有着各自不同的特点。 m r p i i 对生产过程的控制方式是基于产品订货与需求预测制定主生产计划，以物料清单 和工序的提前期来制定物料需求计划和采购计划，在详尽的实现能力平衡的前提下，下达 生产指令，对生产的全过程进行全丽的，完全集中的控制。因此，库存和在制品量相对比 较大，制造胤期也比较长。j i t 的看板控制方式，严格按照订货组织生产，通过看板在工 序n l j 传递物料j 府求俯息，并利川再扳的权威性将7 卜产控制权下放到备工序的后续t 序。这 种杯制厅址分敞的，川此人大降低了九捌t l 川。最终库存水、f 。f i l 矧：以适膨人的需求变化， 第2 页武汉科技大学硕士学位论文 并且对设备故障的承受能力较低。 同步生产( s y n c h r o n o u sm a n u f a c t u r i n g ，s m ) 为解决上述情况下的生产计划与控制提供 了一种很好的解决思路。上世纪7 0 年代以色列g o l d r a t t 教授与一位在工厂工作的朋友谈 及工厂里的生产作业计划问题，他利用研究物理学的思想和知识尝试解决该厂的生产作业 计划方面的难题，结果取得了非常好的效果。从此开始研究生产作业计划的问题，并提出 了具有划时代意义的生产作业计划方法，即考虑生产能力限制的最优化生产技术 ( o p t i m i z e dp r o d u c t i o nt e c h n o l o g y ，o p t ) 。经过不断的演化和发展到1 9 9 0 年又发展成约 束理论( t h e o r yo f c o n s t r a i n t s ，t o c ) ，相较于m r p m r p i i 和j i t ，t o c 0 p t 中的s p l i t 模块根据系统中各个资源上的负荷与能力比较，将系统中的资源划分为约束资源和非约束 资源【l 】，再分别制定其生产作业计划。同时，t o c 着重关注系统中的约束资源，其目的是 更好的控制瓶颈环节，从而达到物流的畅通。t o c 在理论上突破了生产管理的范畴，广 泛应用于财务、生产、工程、分销、市场营销、公司决策等等各个方面，在生产领域中的 具体应用被称之为同步生产( s m ) 。 同步生产认为，在企业系统中，总是关键的极少数( 即瓶颈资源) 制约或主导着普遍 的绝大多数，企业中最薄弱的环节决定着企业经营成效。抓住关键的极少数环节，进行系 统调控，就可以收到事半功倍的效果。一个企业的计划与控制的目标就是寻求顾客需求与 企业能力的最佳配合，一旦一个被控制的工序( 即瓶颈) 建立了一个动态的平衡，其余的工 序应相继地与这一被控制的工序同步。同步生产的计划与控制是通过d b r 系统实现的即 “鼓( d r u m ) ”，“缓冲器, ( b u f f e o ”和“绳子( r o p e ) ”系统口i ，d b r 的原始意义为g o l d r a t t 所提出d r u m 代表鼓声，如同一个军队的小鼓可以使军队行进正齐。b u f f e r 就如同两个士 兵间的距离，可以用它来应付突发的状况。r o p e 代表的是军队中的纪律，可以确定行进 步伐如同鼓声一样。 同步生产是使瓶颈产能最大化从而使系统产销率最大化的生产计划与控制方法，同时 也是辨识系统核心问题并持续提升系统限制的管理哲学。t o c 强调瓶颈的持续改善和产 销率的最大化，它摒弃一味消减成本的做法，允许合理库存( i n v e n t o r y ，i ) 和运行费用 ( o p e r a t i n ge x p e n s e s ，0 e ) 的存在，以求企业产销率( t h r o u g h p u t ，t ) 的最大化。 正是由于m r pi i 和j i t 在生产计划与控制上存在明显的局限性，所以应结合企业的 实际情况，提出适当的综合性控制方式。本文在对同步生产理论进行探讨的基础上运用 d b r 的理论和方法，通过对现有的理论及在实际应用中的问题的研究，以实现在有限的 物料供应情况下和企业正常的生产能力的限制下，寻找出一种适合多品种，中小批量的生 产与控制方式，能够根据市场和客户的需求变化可以适时进行调整的方法，从而实现企业 资源的最大化利用。 1 2 文献综述 1 2 1 国外的相关研究 最早在理论e 进行研究的是以色列物j q ! 学家g o l d r a l t 陴t ( 1 9 7 9 ) 提o p t ，最仞它 武汉科技大学硕士学位论文第3 页 被称作最优，j ：产时间表( o p t i m i z e dp r o d u c t i o nt i m e t a b l e ) ，( 1 9 8 2 ) 改称为最优生产技术。 一般认为它综合了m r p 和j i t 系统的优点，借助计算机等现代化管理工具，是一种比较 有效的生产控制方式。事实上o p t 不仅仅是生产时| 1 日j 表，它还是综合生产计划，是市场 策略的部分。最优生产技术o p t 的主要思想是，系统的瓶颈资源制约着系统的产出能 力，而非瓶颈资源的充分利用不仅不能提高有效产出，而且还因过多生产出一时并不需要 的零件使库存增加，导致生产成本升高。o p t 的主要处理逻辑就在于找出瓶颈工序，使 瓶颈工序上的资源得到充分利用，在此基础上追求物流的平衡，以求生产周期最短、在制 品最少。八十年代末，g o l d r a t t 在o p t 的基础上，对整个企业的经营进行深入研究，在理 论上突破了生产管理的范畴，初步提出了追求持续优化的管理决策思想，于1 9 8 7 年以约 束理论( t o c ) 对这一理论正式加以命名【3 1 。 。 g o l d r a t t 在a p i c s 第二十三届国际年会上提交了一篇关于o p t 的论文“o p t i m i z e d p r o d u c t i o nt i m e t a b l e ：ar e v o l u t i o n a r yp r o g r a mf o ri n d u s t r y ”；a p i c s 对t o c 的有效性和重要 性给予充分肯定，于1 9 9 5 年成立了专门的研究小组c m s i g ，以举行国际性年会和出版刊 物的形式，进行1 d c 思想及实践经验的交流【4 1 。 g o l d r a t t 在“c o m p u t e r i z e ds h o pf l o o rs c h e d u l i n g ”中指出在o p t 软件b u i l d n e t 模 块中组织数据支持o p t 生成瓶颈环节的主生产计划f 5 1 ；f r y ， c o x ，b l a c k s t o n e 等人在 “a na n a l y s i sa n dd i s c u s s i o no f t h e o p t i m i z e dp r o d u c t i o nt e c h n o l o g ys o f t w a r ea n di t su s e ”由 第一次详细描述了o p t 软件，软件包括四个部分：b u i l d 、s e r v e 、o p t 、s p l i t 。b o n d 在“a ni n v e s t i g a t i o ni n t ot h eu s eo f o p tp r o d u c t i o ns c h e d u l i n g ”中阐述了o p t 软件中各模 块的功能和相互之间的联系 6 1 。 b o a z r ，s t a r r m k 在“s y n c h r o n i z e dm a n u f a c t u r i n ga si no p t ：f r o mp r a c t i c et ot h e o r y ” 中利用线性规划方法，对一个小型生产系统进行模拟分析1 7 1 。计算出给定时期内系统中各 个资源的任务量，与它们的能力进行比较后得出短缺资源和非短缺资源，分别对应于约束 理论中的约束资源和非约束资源。 约束理论在生产中的运用，产生了d b r 生产系统。关于d b r 的研究有很多，g o l d r a t t ， f o x t 8 l 合著的“1 1 1 er a c e ”；l a m b r e c h t ，d e c a l u w e t 9 1 的“j i ta n dc o n s t r a i n tt h e o r y ：t h ei s s u eo f b o t t l e n e c km a n a g e m e n t ”；o a r d i n e r j lo 】等人的“d r u m b u f f e r - r o p ea n db u f f e rm a n a g e m e n t ： i m p a c to np r o d u c t i o nm a n a g e m e n ts t u d ya n dp r a c t i c e s ”；u m b l e ，s r i k a n t l 的“s y n c h r o n o u s m a n u f a c t u r i n g ：p r i n c i p l e s f o r w o r l d c l a s s e x c e l l e n c e ”，在以上文章中都对d b r 进行了阐述。 e l i s c h r a g e n h e i m 和h w i l l i a nd e t t m e r 在“制造的稳步快速：最优供应链的融资活动”第一 次提出了一个新的简化了的d b r i i m l 。 s c h r a g e n h e i m ，r o n e n 0 3 1 在“b u f f e rm a n a g e m e n t ：ad i a g n o s t i ct o o lf o rp r o d u c t i o nc o n t r o l ” 中提出要挖掘瓶颈环节资源，在瓶颈和其他控制点有必要设置战略性缓冲，以确保计划的 按期完成。 h a n s p e t e r ，w i e n d a h l i “i 在“向向负衙的乍产拧：洲”中利用“漏斗模型”理论束确定 瓴颈r + 序：将乍产过砟。 ，的每道【。j f 那t k ) 愉成个“漏斗”，将帜个乍广：系统j h个个 第4 页武汉科技大学硕士学位论文 相连的漏斗来表示。漏斗出口的大小则表示整个单元或设备的生产能力，工序之间用管道 相连，管道的粗细表示各零件的通过量。当某个漏斗的输出小于输入，且小于任何一个与 其有关联的工序的输出，则该道工序就是一个瓶颈工序。 国外也有很多的研究和推行约束理论的机构：a v a r a h m y , g o l d r a t ti n s t i t u t e 、g o l d r a t t m a r k e t i n gg r o u p 、a d v a n c e dp r o j e c t si n s t i t u t e 、a p i c s 的c o n s t r a i n t sm a n a g e m e n e t 、c r a z y a b o u tc o n s t r a i n t s 等。 1 2 2 国内的相关研究 。 对于最优生产技术( o p t ) 国内的学者是比较清楚的，早在8 0 年代末9 0 年代初就有研 究了。由最优生产技术( o p t ) 理论进一步的发展的约束理论( t o c ) 的引进，在国内形成很 多学者和生产运营管理者对其进行研究和运用，其热点在于对协同生产、同步生产、约束 论、制约理论、均衡流、瓶颈的研究。 尹柳营在二十世纪九十年代初在美国接触这一理论，回国后致力于此理论的研究，先 后取得了一系列成果，( 1 9 9 2 ) 就发表了谈谈制约因素管理首次在国内提起了约束理论； ( 1 9 9 3 ) 他在制约因素管理探索中就应用制约理论，用于管理过程中，分析管理中的制 约因素；( 1 9 9 7 ) 在弱者司鼓，强者听令d b r 在中国的应用前景中指出传统生产管理 长期面临的问题，利用d b r 转变企业的管理思路、调节系统运作和挖掘内部潜力，提高 经济效益；同时指出在生产计划与控制中运用d b r 法所要解决的问题：是要准确确定 生产系统中的瓶颈环节，并根据瓶颈环节的能力制订主生产计划；二是要根据瓶颈上游的 情况确定一个适合的缓冲量，以保护瓶颈环节免受上游设施以外情况的影响；三是根据瓶 颈环节的节奏确定整个生产系统的投料计划【1 5 】。( 1 9 9 8 ) 在生产研究跨世纪课题：管理与技 术紧密结合中说明了制约因素管理能够充分利用管理人员的智慧，靠抓住关键因素进行 系统管理，并不断在新的层次上加强管理和技术的结合，事半功倍地提高企业经济效益1 16 l ； ( 1 9 9 9 ) 年在制约因素管理的理论体系及特色一文中，论述了制约因素理论的两大来源， 并介绍了其理论体系，总结了三大特色：把中国的传统文化中的整体思维特色和西方定量 分析方法有机结合、决定事物全貌的思想适用于各行各业的管理、使企业系统可以在平稳 的环境中实现整体优化【1 7 i ； 李爱华、尹柳营( 1 9 9 8 ) 在 d b r 技术中确定缓冲大小的模型一文中指出d b r 生产 计划与控制技术是约束理论( t o c ) 应用于企业生产系统管理的具体工具。d b r 技术中缓 冲保护大小的确定将直接影响产品的出产提前期和企业的有效产出，从而最终将直接影响 产品市场的竞争力i ”i 。对缓冲保护设嚣及其大小的确定做了详细的研究，建立了相应的数 学模型。 周峰( 1 9 9 8 ) 在单一瓶颈条件下m p s 的编制方法中，借助制约因素管理的d b r 法 对单一瓶颈环节条件下的协同生产主生产计划( m p s ) 进行了探讨。阐述了研究协同生产 m p s 问题的基本思路；建立了单一瓶颈条件下最小传输批量的基本算法及编制m p s 的 有关算法【i 。( 1 9 9 9 ) 在协同生产研究中根据在工业生产中出现的两个基本的现象：依 赖! “件、统汁波动，结台t m 累托舰! j ! i j ，分析了咖同，卜产的步骤。并挺 了协川，t - 产的十 武汉科技大学硕士学位论文第5 页 条原则口o i 。( 1 9 9 9 ) 在d b r 管理模式的生产计划与控制机制探讨中进一步分析了在协同 生产的d b r 的元素，称为计划机制、缓冲机制、控制机制。把缓冲的进行分类为：能力 缓冲、物料缓冲、时间缓冲，并为解决控制点提供了方法口1 。 秦志敏、王丽亚、严隽琪( 1 9 9 9 ) 在结合o p t 与m r pi i 思想的生产计划系统研究 提出结合o p t 与m r p i i ，产生新的生产计划客户订单处理：产品生产计划、关键件生产 计划、非关键件生产计划、订单跟踪方法。在得到产品需求订擎后，根据产品优先级顺序， 生成其中关键零件的需求计划，得到关键零件的投产定单，并根据零件的需求时间，计算 零件的优先级，从而确定零件的投产顺序【2 2 i 。 徐学军( 2 0 0 0 ) 在基于瓶颈能力的加工批量确定方法研究中指出以经济批量原则为 基础的传统的批量方法，未考虑生产能力的约束。为此探讨了基于瓶颈能力的批量确定的 基本思想，并针对串联加工流程提出了加工批量的确定方法【2 3 1 ；( 2 0 0 d 在同步生产控制及 与m r p i i 、j i t 的模拟比较中针对m r p i i 、j 1 t 存在的不足和局限，依据约束管理的 思想与原则，运用m o n t e c a r l o 方法对同步生产控制与m r p i i 、j i t 的运行效果( 产出、 在制品控制量) 进行了模拟比较删；( 2 0 m ) 在以瓶颈资源为基础的生产与库存控制系统 的构建中指出当前较为成熟的生产与库存控制系统中，m r pi i 强调生产能力的平衡与 利用，而忽视了物流效率；j i t 重视物流效率，而以生产能力的闲置为代价。依据约束管 理的理论，构建了以瓶颈资源为基础的生产与库存控制系统，使得在有效利用生产资源的 同时，提高了物流的效率阱】。 阐树林，刘赣，曾建民( 2 0 0 0 ) 在基于o p t 的生产作业计划与控制系统设计论述 了建立生产作业计划与控制系统模型的基本方法，结合我国企业的实际情况，在分析现行 系统的基础上，建立了车间作业管理的功能模型和信息模型，以最优生产技术的基本原理 为基础，对现代制造系统生产作业计划与控制系统的编制方法进行了探讨和开发应用【2 6 l 。 姜思杰，徐晓飞，战德臣( 2 0 0 2 ) 在大型单件小批生产的计划与控制模式中针对大 型单件小批生产的典型生产模式，提出了网络计划和m r p 计划相结合的一种实用模式， 并简要介绍支持该模式的h e c p p c 系统，从而为大型单件小批生产类型企业的生产计划 与控制问题，提供了一种可行的解决方案和途径1 2 7 1 。 叶涛锋，韩文民( 2 0 0 3 ) 在生产过程中缓冲设置的模拟方法中分析了瓶颈资源、缓 冲、生产提前期之间的关系，以及目前各种用于确定约束资源的方法1 2 ”。针对工序能力比 较接近的情况，提出了一种利用q g e r t 和仿真技术的方法，既能真实体现生产中的实 际情况，也能准确确定系统中的瓶颈资源。从而使企业在保证较短的生产提前期的同时， 大大节省了人力、物力。( 2 0 0 5 ) 在基于瓶颈的订单方式下供应商物流批量决策模型研究 中分析了订货商的经济订货批量模型，接着以供应商生产系统中的总费用最低为目标，就 供应商生产系统中有瓶颈和无瓶颈两种情况分别建立了单一产品“按订单”生产方式下供 应商的物流批量决策模型，并进行了卡h 应的算法分析，从而使供应商能够存费用最小情况 下满足订货商的订货j 焉求口9 i 。 u 水惭；，饯钉i ( 2 0 0 6 ) 台二魑j + 鼓缓冲器绳r 雕f ；仑的骼仑式乍，。作、i k 挖i 削系统研究 第6 页武汉科技大学硕士学位论文 中指出现有的鼓缓冲器绳子理论存在3 方面不足1 3 0 l ：首先，缓冲区大小凭经验估计，当 生产环境发生变化时，容易造成瓶颈生产安排、订单投料安排与实际生产脱节；其次，侧 重于对瓶颈生产的安排和投料安排，对生产作业控制仅以先进先出法则或最早交货期法则 为调度策略，无法保证制定的作业规划与实际生产作业控制相一致；再则，鼓缓冲器绳 子理论所强调的系统绩效指标存在冲突。在此基础上，提出了一种基于鼓缓冲器绳子理 论的整合式生产作业控制系统，将生产作业计划与生产控制加以集成。另外，为有效应对 生产系统的动态变化，采用仿真技术，以及时调整系统缓冲区大小。同时为兼顾多个绩效 指标，针对瓶颈前设备、瓶颈设备、瓶颈后设备提出了一个三段式调度策略。 王军强，孙树栋，王东成( 2 0 0 6 ) 在基于约束理论的制造单元管理与控制研究提 出：要研究瓶颈产生的因素及影响因素，为瓶颈控制等管理提供科学的决策支持；瓶颈漂 移后对调度、生产等的影响评判，以及瓶颈漂移后相应的对策研究；多瓶颈的识别，考虑 多瓶颈之间的关系，整体建模，统一识别】；根据生产系统的实际，动态识别系统中的新 的瓶颈，动态辨识系统的瓶颈是系统走向实际应用的首要和关键的一步。t o c 强调短期 最优化，可能不会对长期战略决策有所帮助，就此提出了基于m r pi i 、j i t 和t o c 三者 思想融合的新的计划管理与控制模型。 1 3 论文主要研究内容 本文在兼收国内外与同步生产有关研究成果的基础上，对同步生产的若干问题进行了 具体的研究，相关内容如下： ( 1 ) 收集和查阅国内外同步生产理论以及生产计划与控制方面的相关资料，探求同步 生产理论主要思想、管理原则以及控制手段，为进一步研究打下基础。 ( 2 ) 探讨生产计划与控制方面的问题，分析了m r p i i 系统和j i t 系统在实际中的应用 及存在的局限性。 ( 3 ) 提出生产同步化在企业生产计划与控制中的应用- - d b r 系统，阐述了d b r 计划 与控制步骤。 ( 4 ) 剖析d b r 的缓冲机制，确立时间缓冲大小的模型并进行定量分析。 ( 5 ) 对论文进行了总结和展望，并提出了下一步的研究工作。 武汉科技大学硕士学位论文第7 页 第二章生产计划与控制问题的一般性探讨 2 1 生产计划与控制 2 1 1 生产计划与控制概述 企业的生产活动通常都是依据生产计划进行的，工业企业的生产分为中长期生产计 划、年度生产计划和生产作业计划几个层次m 1 。其中，生产作业计划( 在实际生产领域也 被称为生产调度) 是企业年度生产计划的继续和具体化，是贯彻实施生产计划，为组织企 业日常生产活动而编制的执行性计划。由生产过程与管理过程有机结合的实体就是企业的 生产系统。这个实体有确定的目标，有决策与管理系统来组织生产过程实现预定的目标， 又有随环境的变化调整目标和调节自己的功能。为此，必须按照生产活动的客观规律来进 行生产系统管理。 生产系统管理可以分为生产计划和生产控制两大部分旧。具体来讲就是先制订生产计 划，然后再依此进行生产控制。但是，如果制订生产计划的指导思想或方法不当，则生产 控制就变得困难和复杂，不仅造成加工作业量膨胀、工序混乱、作业难以控制，使得生产 计划难以完成，同时也使得企业的生产活动很不经济。另一方面，如果生产控制的指导思 想或方法不当，或者不能及时了解工序的实际动态，则不能有效的控制生产活动和及时做 出各种改进，而且也难以制定恰当的生产计划。 2 1 2 生产计划与控制内容 由生产过程与管理过程有机结合的实体就是企业的生产系统。这个实体有确定的目 标，有决策与管理系统来组织生产过程实现预定的目标，又有随环境的变化调整目标和调 节自己的功能。生产计划与控制的基本任务就是运用计划、组织、控制职能，把投入到生 产过程中的各种要素有效地结合起来，形成有机的生产系统，去满足动态变化的市场需求， 并取得最佳的经济效益。 生产计划与控制的主要内容包括： ( 1 ) 按市场和用户的需求组织生产，保证生产出满足市场需要的产品。尤其是要增强 生产对市场需求变化的适应能力。 ( 2 ) 全面完成企业生产经营计划所规定的目标任务，既要完成产品品种、产量、产值 指标，也要完成质量、成本、资会利用、利润等技术经济指标，最大限度地提高企业的经 济效益。 ( 3 ) 充分利用人力资源，合理组织劳动力的分工协作，不断提高劳动生产率，增大有 效产出。 ( 4 ) 加强物资管理，努力降低物资的消耗量，建立合理的物资储备，确保供应并减少 库存占 j 资龠，确保，产物流顺畅。 ( 5 ) 删改符书j 唯，尼其是帆颈i 殳衙的管f 节，捉r 岛设箭的j 己好率和利川二红，充分z 乏抑 改矫的败f 趔“i 。 第8 页武汉科技大学硕士学位论文 不难看出，生产计划和控制关系着企业战略是否能够顺利实现，企业竞争力是否能够 有效提高等关乎企业生存的重大问题，在企业运作和管理过程中的地位举足轻重。 2 1 3 生产计划与控制系统 自二十世纪五十年代以来，随着系统科学、运筹学和计算机技术的发展，生产系统的 优化管理这一课题在国际上开始了迅猛的发展。并逐渐形成了当前两种较为成熟的生产计 划与控制系统一m r p i i 系统和j i t 系统。近年来，这两种生产管理技术被引入我国，促进 了我国制造企业生产管理水平的提高。m r p i i 系统的推动型模式是一种集中的控制方式， 是在传统生产模式基础上不断改进的结果；j i t 系统的拉动型模式是一种分散的控制方式， 是由日本企业创造和推动的准时生产方式。 2 2m r p i i 的应用及问题 2 2 1m r p i i 的原理 制造资源计划( m r p i l l 系统是二十世纪八十年代在物料需求计划( m r p ) 的基础上发 展起来的，它是一种广泛的资源协调系统，不仅仅涉及到物料，而且涉及生产能力和企业 内部的一切制造资源。作为一种先进的生产管理思想，被广泛应用于大批量生产以及多品 种，中小批量的生产。m r pi i 的基本思想就是把企业看作一个有机整体，从系统整体最 优的角度出发，通过运用科学的管理方法和手段，对企业各种制造资源和产、供、销、财 各个环节进行有效的计划、组织和控制，使物流、人员流、信息流和资金流得以协调发展， 并充分的发挥作用，实现按需要准时生产口”。 m i 冲i i 可分为生产计划与控制( 计划、制造) 、物流管理( 分销、采购、库存管理) ，财 务管理( 帐务、成本、资金) - - 大子系统。生产计划与控制子系统按照预测的销售前景，并 考虑销售订单的实际情况来编制生产大纲；再按主生产计划，编制物料需求计划，据此采 购原材料和零件，并安排生产，使在制品数量、原材料数量及成品数量控制在最优水平上。 此外，根据物料需求计划的结果来核算能力，调整主生产计划，尽量维持生产平衡。生产 线( 车间管理或重复生产) 的信息反馈也与财务系统、物流管理系统集成。物流管理系统 向供销部门和库房管理部门提供日常业务处理功能，并自动将信息转达到财务部门和其他 有关部门。财务管理系统除对各往来帐和日常发生的货币支付帐进行处理外，还向管理人 员提供目前库存资金占用情况和企业运营情况。 m r p i i 的计划层次体现了由宏观到微观、由战略到战术、由粗到细的深化过程，属 于典型的阶梯式计划模式1 3 6 】，其逻辑流程如下图2 1 所示： 图中，m r pi i 实际上从横向和纵向两个角度体现了其管理思想。在纵向上，一方面 向下体现出：从决策层、计划层到控制执行层对企业经营计划的层层分解，迅速下达，并 具体落实到车删和班组，责任明确；另一方面，通过向上反映，从控制执行层、计划层到 决策层的计划执行情况信息的及时反馈，为计划的及时调整提供依据。在横向上，体现出 企业的核心业务“计划摔制系统与财务系统集成关系”，它们之问的联系桥梁是信息 的箭j 哩乍，2 肇础( 信息流) 米体现。从m 整个m r pi i 系统形成一个物流，资会流和信 武汉科技大学硕士学位论文第9 页 息流的统一的集成环境。 综上所述，m i 冲1 1 关于生产计划的可执行性、数据共享性、动态应变性、模拟分析 性和系统集成性等方面的特点，决定了m r p i i 在生产控制与计划方面是一套相当成功的 管理系统。 财务系统基础数据计划控制系统 图2 1m r p i i 逻辑流程图 决 策 层 计 划 层 执 行 控 制 层 2 2 2 基于m r pi i 的生产计划与控制系统 m r p1 1 编制计划的思想是：按预先制定的提前期，采用无限能力排产法来编制生产 作、业计划。m r p i i 的优终蟊i 于其中长期计划能力，注重的期规划，用尽可能周密的计划 集中安排各环节的人、物等资源以，支乍产加工，以麻对，i 三产的不确定性。m r p1 1 着眼j 二 食、i p 内部乍r 。、i k 务，通过。个以m r p 为骸心的闭环中产汁划。拎：剐系统，含州安排乍广： 第1 0 页武汉科技大学硕士学位论文 时间和平衡生产能力，以达到减少库存、提高生产效率和取得最佳收益的目的。相应地， 基于m r pi i 的生产计划与控制系统存在如下问题： ( 1 ) 变型产品问题 m r p i i 的基石是产品的结构文件( b o m ) ，其原理是对每一个确定的产品建立一个的 产品b o m ，再根据产品内的零部件关系进行拆分。m r pi i 为每一种产品确定一个b o m ， 有多少种产品就有多少种b o m 。需求多样化使变型产品数急剧增加，如果以变型产品为 最终产品项编制产品出产计划，则产品的出产计划也将大大复杂化，而且很难预测每种变 型产品的需求量。 ( 2 ) 提前期与批量问题【3 7 1 在m r p i i 系统中，把批量和提前期都定为一个固定值，致使加工前后的等待时间被 固化在m r p i i 软件中。m r p i 的提前期是推式计划的结果，需要提前设定，很可能造成 与实际情况不符。另外，为了避免生产的波动，保持能力的平衡，m r p i 不得不在提前期 等指标上加大裕度，在制品库存大幅度增加。同样生产批量和采购批量如果设成一个固定 的值显然也是不合理的，因为批量的大小应与需求的数量有关，如果需求量很大而生产和 采购批量很小或需求量很小但生产和采购批量却很大都是不合理的也是不经济的。提前期 和批量造成了生产系统的不稳定。而且每一个提前期都会受到批量的约束，批量变化了， 提前期就必须跟着改变，做出的计划就得重来。 ( 3 ) 有限生产能力问题 m r p i i 从诞生之初，就没有考虑能力问题。正如m r p 创始人之一j o s e p h o r l i c k y 所 认为的那样“m r p 是与能力无关的系统，它的功能仅仅是确定为实现主生产计划需要什 么物料、需要多少和什么时间需要”。m r p 在作计划时，假设工厂能力是无限的，忽视了 计划的可行性问题。m r p i 从m r p 发展而来的，而m r p 并未考虑能力约束问题，虽然 m r p l i 加入了粗能力平衡( r o u g h c u tc a p a c i t yp l a n n i n g ，r c c p ) 和细能力平衡( c