（工商管理专业论文）基于时间与成本的tpo公司生产排优化研究.pdf

0 6 2 0 2 5 2 7 2 吴琨甚于时间j 成本的t p o 公；d 生产安排优化研究 摘要 在液晶显示器生产行业中，市场变化快，交货期要求严格。同时，行业的需求有 较大的周期波动性：淡季时需求不足，生产能力相对充足，保证按时交货的前提下减 少设备的空转率来减少能耗是生产安排的重点；而旺季时生产任务重，市场的需求大 于设备的生产能力，主要考虑如何有效利用生产时间多生产产品。统宝光电上海有限 公司( t p od i s p l a ys h a n g h a il t d 以下简称t p o 上海) ，每周需要生产几十个型号的产 品，生产计划的安排较复杂。安排不当造成生产混乱无序，所以需要制定一个操作性 强的生产计划安排方法来提高生产安排的科学性，满足客户的交货期要求与最小化公 司的成本。 本文根据t p o 的生产安排状况提出综合利用e d d ( e a r l i e s td u ed a t e ：交货期最 早) 、s p t ( s h o r t e s tp r o c e s st i m e ：平均流程时问最短) 、s t r ( s l a c kt i m er e m a i n i n g ： 缓冲期最小) 的排序原则束解决t p o 公司的生产安排排序问题。建立了基于时间与 成本的生产排序的整数规划模型，并对其求解，达到最大化利用生产时间，最小化 生产成本的目的。 运用排序理论建立了淡、旺季不同情况下生产安排的优化模型，分别以成本最 小化与时间最大化为目标函数，应用模型与综合的排序原则进行实例排序。通过计 算，在旺季里优化的排序方法将使生产线总切换成本与当前状态相比下降了 1 7 5 7 ，切换时间降低了1 6 6 7 ；在淡季里总的生产线切换时间与当前状态相比 减少了4 4 4 4 ，总的生产线切换成本减少了3 6 8 3 ，每年预计可为公司节约成本 超过一百万元。i 文章对生产线异常停顿时的排序结果作了敏感性分析，分析表明该类异常在旺 季里对最终的排序结果具有较大影响，在淡季里影响较少。综合起来，建议对此问 题设一个5 小时的保险期来确保产品的按期交货。作者对旺季与淡季的排序适用范 围与特点作了比较，指出各自的优势与局限性，使该方法有着很强的可操作性。 关键词：生产计划安排，单机排序，生产成本。 中图分类号： a b s t r a c t l c dm a r k e ti saf a s tc h a n g i n gm a r k e t ，i tr e q u i r e so nt i m ed e l i v e r y , a tt h es 锄e t i m e , t h i sm a r k e th a sb i gp e r i o d i cc h a r a c t e r i s t i c s ，t h ed e m a n di s w a v i n gi no n ev e a r t p o ( t p od i s p l a ys h a n g h a il t d ) n e e dp r o d u c em a n yp r o j e c t si na w e e k ，t h ep l a i li s c o m p l i c a t e d a c m a lp l a ni si nd i s o r d e ra n dc a u s e h i g hc o s ta n ds h i p m e n td e l a s oi t n e e da l lo p t i m i z e dm e t h o dt om a k ep r o d u c t i o n l i n ei no r d e r , a n de n s u r eo nt i m e d e l i v e r ya n dm i n i m i z em a n u f a c t u r i n gc o s t a f t e r a n a l y z et p o “p r o d u c t i o nl i n e ，t h i sa r t i c l eu t i l i z e e d d ( e a r l i e s td u e d a t e ) ，s p t ( s h o r t e s tp r o c e s st i m e ) ，s t r ( s l a c kt i m er e m a i n i n g ) s o r t i n gm e m o dt 0 s o i v ep r o d u c t l o np l a np r o b l e m ；c r e a t eai n t e g r a l p l a nm o d e lt om e e tt h et 鹕e t0 f m i n i m i z et h ec o s to f s w i t c h i n gp r o d u c t i o nl i n e u s es o r t i n gm e t h o dc r e a t et h eo p t i m i z e dm o d e lo f l o ws e a s o na n dh i g hs e a s o n s e t t a r g e t f u n c t i o nf r o m i n i m i z i n gp r o d u c t i o nc o s ta n dm a x i m i z i n gt h ep r o d 耐i o n e f f i c i e n c y , u s et h em o d e la n dm e t h o dt os o l v ea c t u a l p r o b l e m ，b a s e dt h er e s u l t p r o d u c t i o nc o s tw a sr e d u c e d17 5 7 ， a n dp r o d u c t i o n s w i t c h i n gt i m e r e d u c e d 16 6 7 ，y e a r l yc o s ts a v i n ga m o u n t i sr m b 1 ，17 6 ，6 9 2 4 i nt h el a s tp a r to ft h i sp a p e r , s e n s i t i v ea n a l y s i si s m a d et od i s c o v e rt h ei m p a c to f a b n o m l a ll i n es t o p i ts h o w st h a ta b n o r m a ll i n e s t o ph a ss o u n di n f l u e n c eo nt h es o n i n g r e s u l t t h e r e f o r e ，t h i sp a p e rs t r o n g l yr e c o m m e n d sk e e p i n gaf i v eh o u r sa s s u r a n c ep e r i o d f o re a c hp r o j e c t t h e na l ld e l i v e r ys c h e d u l e sw i l lm e e tt a r g e t k e yw o r d s ：p r o d u c t i o n p l a n ，s i n g l es o r t i n gm e t h o d ，m a n u f a c t u r i n gc o s tr e d u c t i o n ， 中图分类号： 2 0 6 2 0 2 5 2 7 2吴琨甚于时问o j 成奉的t p 0 公列生产安排优化研究 1 1 研究背景 第一章引言 t p o ( t p od i s p l a ys h a n g h a il t d 统宝光电有限公司) 是由统宝光电及飞利浦m d s 于2 0 0 6 年6 月合作成立，专攻l c d ( 液晶显示器) 面板生产领域，是世界最大的中小 尺寸面板制造商之一。能提供t n 、s t n 、tf 1 三个系列涵盖行动电话、汽车导航系统 及后座影音系统及其它娱乐及生产性的l c d 产品。主要客户包括诺基亚、摩托罗拉、 大众汽车、宝马等。 t p o 上海主要提供t n 与s t n 两个系列的产品：t n 产品主要提供给汽车行业，需 求的主要特点是订货量比较稳定，产品的生命周期较长，由于汽车流水生产线的特点， 客户特别重视产品的交货期，延期交货会面临每天二十力美金的赔偿：s t n 产品主要 提供给手机或其他娱乐行业，需求的主要特点是市场变化迅速，产品的生命周期较短， 产品更新换代特别快，所以l c d 生产厂家需要特别注意控制库存量，一般都是在收到 订单后才开始生产。 液晶显示器生产行业的需求有较大的周期性，不同月份需求的波动性很大，淡季 时需求不足，生产能力相对充足，在保证按时交货的前提下，需要利用减少设备的空 转率减少能耗束降低成本；在旺季时，生产能力相对不足，主要考虑如何有效利用生 产时问多生产产品，避免因出货延期造成的赔偿损失。 t p o 上海的生产设备是一条自动化的流水生产线，不同产品所用物料，模具与生 产参数都存在不同，生产不同产品时生产线的切换都会造成物料与生产时间的浪费。 t n 与s t n 两个系列的产品分别包括多个型号，每周的生产的型号都在三十个左右，造 成生产安排工作比较复杂，所以特别需要做好生产顺序的安排来满足客户的交货期要 求与降低公司的成本。 1 2 研究目的及现实意义 由于目前生产安排缺乏一个恰当的方法，一般由计划员根据个人经验来安排， 缺乏系统性和科学性，造成了以下问题： 1 ) 生产安排一般以交货的先后顺序安排，生产线频繁切换，浪费了大量的 人力与物力，严重时影响产品的出货。 2 ) 由于安排的随意性，造成生产的物流不均匀，有些时候生产线空跑在等 产品，有时候却在生产线上存有大量库存。 3 ) 频繁的切换生产线需要做设备清洁与参数的重新调整，使设备更容易出 0 6 2 0 2 5 2 7 2吴琨基于时问0 成奉的t p o 公i d 生产= ；c ：排优化研究 现故障。 4 ) 频繁的切换生产线浪费了大量的物料与工时，增加了公司的成本。 所以，需要合理的安排好生产计划，给相关的作业人员以清晰的生产指令，从 而使生产能井井有条的进行：使相关人员对生产的进度有着清晰的预期，方便他们 据此做好物料准备、产品质量检查、人员安排、设备保养、出货等各方面的准备； 满足交货期的要求，使生产的成本不会因为计划安排的原因造成无谓增加，从而提 升产品的竞争力与赢得良好的市场信誉，增加公司的盈利能力。 1 3 研究思路和主要内容 在本文中，作者以t p o 面板工厂的生产安排作为研究对象，研究了l c d 产品 生产流程特征与生产订单周期性特点，分析了目前t p o 公司生产安排时碰到的问 题与原因，利用排序理论原理与方法解决生产管理出现中的实际问题。 本文所做的主要研究工作有： 1 ) 研究了排序理论在生产计划安排中的应用，根据产品的生产特点与交货 期的要求，将t p o 公司生产安排的问题简化为流水线生产时的单机排序 问题，探索了旺季生产时以有效利用生产时间，淡季生产时以成本为目 的生产计划安排模型，并对延迟时间，成本等因素进行分析比较。 2 ) 提出综合利用e d d ( e a r l i e s td u ed a t e ：交货期最早) 、s p t ( s h o r t e s tp r o c e s s t i m e ：平均流程时间最短) 、s t r ( s l a c kt i m er e m a i n i n g ：缓冲期最小) 的排序原则来解决t p o 公司的生产安排排序问题，并以总费用最小化或 最大化利用生产时问为目标函数，根据交货周期、不同系列产品的切换 时间、总生产工时等限制条件构建了研究对象的模型。 3 ) 使用e x c e l 编制了相应的计算方案，得出排序结果最优的方案。分析了 生产计划到达时间，生产线期望实际生产能力等因素发生变化时对排 序结果、成本、工时利用率的影响。 4 ) 根据本文的分析结果，对不同模型的利弊做出比较，对其他条件发生 变化时的模型应用作出了分析，使模型与排序方法在实际工作中的应 用更为清楚与简便。 4 0 6 2 0 2 5 2 7 2 吴现 幕于时问j 成本的t p o 公j d 生产安排优化研究 第二章t p o 公司生产状况研究 2 1l c d 行业的发展状况 t p o ( 统宝光电有限公司) 是一家世界最大的l c d 中小尺寸面板制造商之一，l c d 是l i q u i dc r y s t a ld i s p l a y ( 液晶显示器) 的缩写。液晶显示器具有低功耗、超薄、 平板型显示结构、图像彩色丰富、电磁辐射低、使用寿命长的特点。在9 0 年代以 来迅速取代c r t 显示器成为电子产品实现显示功能的首选，广泛应用在液晶电视、 电脑显示器、手机、p d a 、数字相机、电子表、计算器等。按液晶的物理结构分类： 扭曲向列型( t n ) 主要应用于电子表、计算器等低端市场；超扭曲向列型( s t n ) 主要应用于手机、p d a 、数字相机、车载显示系统等中端市场；薄膜晶体管型( t f t ) 主要应用于液晶电视、电脑显示器、手机、p d a 、数字相机、航空显示面板等高端 市场。 中、低端的t n s t n 市场由于技术含量低和劳动力密集的原因，市场份额主要 集中于中国大陆的l c d 供应商手中。t f t l c d 市场的主要供应商来自同本、韩国 和中国台湾。t n s t nl c d 面对新兴的t f t 、l t p s - t f t 、o l e d 等的强力竞争，由于色 彩呈现及反应速度方面居于劣势，市场占有率逐渐下滑，以中国市场为例，参考表 2 1 ： 表2 1 ：中国l c d 市场的规模与份额( 资料来源：1 2 1 ) 5 0 6 2 0 2 5 2 7 2 吴琨皋于时间j 成奉的t p o 公d 生产安排优化研究 可以发现：2 0 0 7 年t f t l c d l c m 市场规模达到2 2 5 3 3 亿元， t n s t n c s t n l c d l c m 仅1 5 9 5 9 亿元。就市场增速来看，2 0 0 6 年- 2 0 1 0 年 t n s t n c s t n l c d l c m 年增长率为7 5 ，中小尺寸tf ，i 一l c d 则超过2 4 ( 这种增长 7 0 以上来自彩屏手机应用的推动) ，同样也反映出t n s t n c s t n 市场的不济，越来 越多的市场份额归属于技术领先的t f t 产品，在2 0 0 7 年，t f t 产品已经占有整体市场 份额的5 7 。 总体说来，l c d 市场的发展态势是：s t n t n 产品技术成熟，是劳动力密集型产品， 总体市场份额逐渐减少，中国大陆的供应商占有大部分的市场份额，产品供应过剩， 产品附加值低，主要表现在价格竞争激烈。而t f t 技术发展快，市场份额逐渐增加。 2 2t p o 上海的s t n 产品状况 t p o 上海面板厂主要的产品属于s t n 系列，在l c d 产业中，s t n 产品主要应用于手 机、p d a 、数字相机、电子表、计算器等中小尺寸应用领域，由于中国本土的企业 在中小尺寸l c d 行业的s t n 市场中占有绝对优势地位，并且目前t n s t n c s t n l c d 通讯终端供应商中居前五的国内供应商有四家均己在香港或国内上市，具有很强的 资金与技术实力，与他们相比，t p o 面临着很大的竞争压力。 据l c d 行业发展报道，与2 0 0 7 年相比，全球的l c d 生产厂家在0 8 年将增加5 6 的资本投入，参考表2 2 ： 表2 2 ：世界l c d 市场的产量增长情况( 资料来源：1 8 1 ) 表二、0 8 年全球新增煮壕将以7 5 代缘以上鹚主 全球面板廒虚缘嗣出晴黠 2 0 0 42 0 0 52 0 0 62 0 0 7 2 0 0 8 ( f )2 0 0 9 ( f ) o l i q 2 i q 3 l q 4q 1q2 i q 3 i q 4q 1q 2 1 q 3 i q 4q i l q 2 1 q 3 1 q 4 q i l q 2 i q 3 1 q 4q 1q 2 1 q 3 1 q 4 友建i 剑 g 8g 5 l g 7 5 g 7 sg 8 5 奇美雹 g 5 g 5 f i g 7 i s j g 8g 7 。鑫 g 8 5 莘姨 g 6 影。矗 l g s l 鲥 g 5g 6 爱鲁l g 6 i l g 8 g i o l p s a l p h a i g 6 。己星 g 7g 7 g 8g 8 l p l i g 6 g 7 到 g 8 京襄方 g 5 上臻落 g 5 范瞬龙i e l g 5 矗刘光： g 5 资料采源：各公司、i e k 6 0 6 2 0 2 5 2 7 2 吴琨基于时问j 成奉的t p o 公d 生产安 j | ：优化研究 根据各厂家的大尺寸面板生产线投资计划，新增产能很大，原有的中尺寸面板 生产线转而与小尺寸面板生产线竞争，必然造成整个市场的生产能力过剩，挤压小 尺寸面板生产线的盈利能力。t p o 如果不能在市场变化时迅速适应，提高自己的生 产速度，降低成本，在市场中占据有利地位，将面临着生存的问题。 2 3t p o 上海的发展目标 统宝光电是由l c d 产业界的两大领导厂商统宝光电及飞利浦m d s 于2 0 0 6 年6 月合作成立，专攻中小尺寸面板的领域。为通讯、消费电子、汽车及航空的领域提 供l c d 产品及技术组合，拥有t n 、s t n 、t f t 、l t p s t f t 及o l e d ( o r g a n i cl i g h t e m i t t i n gd i o d e 完整的显示技术组合) ，在整个l c d 市场中具有高度竞争力。但是， 在t p o 集团中，上海面板厂的产品并非其主打产品，公司的发展重点在t f t 行业， 公司的目标是稳定目前的s t n 市场，利用降低成本，加快生产速度，减少库存，提 高反应速度来参与市场竞争，重中之重是成本与速度。 2 4 生产流程 上海面板工厂的生产线是一条2 0 0 0 年投产的自动化作业流水生产线，由于生 产线较长，共分为三段，我们将他们依次命名为a 、b 、c 三段，其中a 与b 段的生 产设备完全相同，只是执行工艺目的存在差别，由于参数设定的差异，a 与b 段的 设备没法通用。 t p o 的流水生产线具有以下特点：自动化程度高，可生产多种产品，每个工作 单元固定完成一道工序，所以局部地方的生产异常都会造成全线的停滞；工艺过程 是封闭的，生产对象在流水线内完成其全部工序；工作单元按工艺过程的顺序排序， 生产对象在生产线内单向移动；按照统一的生产速度进行生产，具有确定的节拍时 间，设备的节拍时间为3 6 秒片；各工作单元之间由传送装置连接。 每段之间允许有库存，但库存的量与时间有一定的限制，因此，生产安排时会 把a 、b 、c 三段作为一个整体来安排，具体的工艺流程如下图2 1 ： 7 0 6 2 0 2 5 2 7 2 吴琨恭f 时间j 成奉的t p o 鼬d 生产安 l 优化研究 图2 1 ：t p o 上海的工艺流程 上海面板工厂的产品有两种产品类型，依次命名为：p 1 、p 2 ，同一产品系列下 又有不同的产品型号，。在生产线切换不同系列的产品时，各段的不同部分都要改 变参数并进行设备调试或转换模板，调试的工作可平行进行。 2 4 1 不同系列产品的切换时间 a 与b 段各部分需要调试的部分与时间为： 1 ) 清洗：2 0 分钟； 2 ) t c 或p i 印刷：3 0 分钟； 3 ) 高温固化：1 2 0 分钟。 瓶颈时间为高温固化的1 2 0 分钟，所以，a 与b 段切换不同系列产品时需要时 间为1 2 0 分钟。 c 段各部分需要的调试时间为： 8 l 贴合 i l 0 厂、 l 结束 j 0 6 2 0 2 5 2 7 2 吴琨皋十时间j 成本的t p o 公- d 生产安排优化研究 1 ) 摩擦：3 0 分钟； 2 ) 丝印：2 5 分钟； 3 ) 喷粉：5 0 分钟； 4 ) 贴合：l o 分钟。 瓶颈时间为喷粉工序的5 0 分钟，所以，c 段不同系列产品切换时需要的时间为 5 0 分钟。 2 4 2 同系列不同型号产品的切换时间 在同系列不同型号的产品切换时，各段的不同部分也要改变参数并进行设备调 试，但需要调整的部分少于不同系列产品的切换的部分，调试的工作可同时进行， 各部分需要的时间为： a 与b 段各部分需要的调试时问为： 1 ) 清沈：不需要： 2 ) t c 或p i 印刷：3 0 分钟； 3 ) 高温固化：不需要。 瓶颈时间为t c 或p i 印刷的3 0 分钟，所以，a 与b 段切换不同系列产品时需要 的时间为3 0 分钟。 c 段各部分需要的调试时间为： 1 ) 摩擦：3 0 分钟； 2 ) 丝印：2 5 分钟； 3 ) 喷粉：不需要； 4 ) 贴合：不需要。 瓶颈时间为摩擦工序的3 0 分钟，所以，c 段不同系列产品切换时需要的时间为 3 0 分钟。 2 4 3 流程时间 由于a 、b 、c 段的生产线较长，单片产品依次在生产线中流动，除非整条生产 线停止，否则单片产品不可在生产线中停止。产品从每段的开始投入到结束都需要 较长的时间，我们利用设备的节拍时间与整个流程中作业的次数计算各段的流程时 间如下： a 与b 段的流程时间为5 0 分钟； c 段的流程时间为4 0 分钟。 我们将各段流程时间、换型号时间、换产品系列的时间总结列于下表2 3 ： 9 0 6 2 0 2 5 2 7 2 吴现綦十时问o j 成本的t p o 公d 生产安排优化研究 表2 3 ：产品切换时间 生产段单片产品在各段的同系列不同型号产品切不同系列产品切换所需 编号生产时问换所需时问时问 a5 0 分钟3 0 分钟1 2 0 分钟 b 5 0 分钟3 0 分钟1 2 0 分钟 c 4 0 分钟3 0 分钟5 0 分钟 2 5 产品切换所需的物料 产品类型变化进行生产线切换时需投入一定量的物料才能使生产正常开始，不同 系列的产品在做生产线切换时需要作彻底的清洗以避免污染，原来在使用的物料会被 清洗掉从而造成这些物料的浪费，a 、b 、c 三段生产线被切换时会被浪费的物料品种如 下表2 4 ： 表2 4 ：产品切换时的物料 一 abc 生产段编号 p 1t c - 1p i - 1s p - 1r - 1 p 2t c 一2p i - 2s p - 2r - 1 2 6 生产线的人员配备 由于流水生产线上的员工主要负责监控和搬运的工作，生产操作都由设备自动完 成，开线时的人员配备如下表2 5 ：总的直接生产人员数量为1 0 人班。 l o 0 6 2 0 2 5 2 7 2 吴琨幕于时间j 成奉的t p o 公d 生产安j j i = 优化研究 表2 5 ：生产线人员配备 生产线编号所需生产 人员数量 a3 b3 c4 总计 l o 2 7 生产线切换时成本分析 每次做生产线的切换时需要停线做清洁，需要停止生产一段时间，但动力一直维 持供应。综合以上切换时的停机时间对应的能源损失、物料损失、人员工时损失三方 面的情况来计算每次生产线切换时发生的成本。 2 7 1 不同系列产品间切换时的成本 从下表2 6 可知每次切换生产线去生产另系列产品时会浪费r m b9 8 2 2 8 0 ( 元) 。 表2 6 ：单次产品系列切换的成本 类别生产段abc累计 切换所需时间( 小时) 22o 8 3 切换时每小时间对应 的能源成本( 元) 1 8 0 0 2 0 1 8 0 0 2 0 8 7 9 4 0 设备单次切换的能源成本 3 6 0 0 4 03 6 0 0 4 0 7 3 2 8 07 9 3 3 6 0 工人数量 334 单位小时_ 1 ：资 8 o o8 0 08 0 0 人工 人工成本 4 8 0 0 4 8 o o 3 2 0 01 2 8 0 0 p 1 转p 25 6 5 2 08 7 0 3 02 9 1 2 0 p 2 转p 1 6 9 3 9 01 0 4 4 9 02 7 6 9 0 物料平均 6 2 9 5 09 5 7 6 01 4 2 0 01 7 2 9 2 0 各段成本总和 4 2 7 7 9 04 6 0 6 0 09 3 8 9 09 8 2 2 8 0 0 6 2 0 2 5 2 7 2 吴琨皋十时间j 成奉的t p o 公d 生产安排优化研究 2 7 2 同系列不同型号间切换时的成本 在同系列不同型号问进行生产线切换时只需要更改模具，不需更改物料。从下 表2 7 可知每次切换生产线去生产同系列产品时会造成浪费总计r m b2 2 7 9 9 0 元。 表2 7 ：单次同系列产品切换的成本 类别 生产段a b c累计 切换所需时间( 小时) 0 50 5o 5 切换时每小时间对应 的能源成本( 元) 1 8 0 0 2 01 8 0 0 2 08 7 9 4 0 设备单次切换的能源成本9 0 0 1 09 0 0 1 04 3 9 7 0 2 2 3 9 9 0 ：r 人数量 334 单位小时1 ：资 8 o o8 0 08 o o 人：r ： 人工成本 1 2 0 01 2 0 01 6 0 04 0 0 0 各段成本总和 9 1 2 1 09 1 2 1 04 5 5 7 0 2 2 7 9 9 0 备注：一 1 ) 在计算设备成本时，由于设备切换时处于待机状况，需消耗电力与水等， 表中所列为具体的消耗量对应的成本，与生产什么产品没有关系。 2 ) 工人的工资按小时工资计算。 3 ) 在计算物料的损失时，不同产品系列的物料价格不一样，所以算出的成 本有差异。 2 8 实际的产量计算 生产设备的节拍时间固定为3 6 秒片，所以理论生产数量为1 0 0 片d , 时。在 现实的生产中，生产中会因异常的问题如设备故障，产品质量等原因停止，造成实 际产量低于理论产量。我们需要对此偏差的情况作分析，得出实际生产能力，使我 们在作生产计划安排时可以据此估计，对每批产品的出货时间有一个准确的估计。 在实际生产中，由于工艺与产品质量要求的差别，p l 与p 2 在生产时单位时间的 实际产量存在差别，我们需要分别对他们进行计算。 1 2 0 6 2 0 2 5 2 7 2 吴现基于时间j 成本的t p o 公d 生产安排优化研究 2 8 1p l 单位时间产量 下表2 8 是我们利用m i n i t a b 对2 0 0 8 年四月份p l 实际产量与理论产量的差值 的分析： 实际产量与理论产量差值的均值为5 3 2 片每小时。说明期望的实际产量为： 1 0 0 片每小时一5 3 2 片每小时= 9 4 6 8 片每小时； 实际产量与理论产量的差值的标准差为2 5 片小时； 一周内期望的实际产量的标准差：必胛何甥红25 2 ) = 3 2 4 片周。 其中7 为每周七天，2 4 为每天2 4 小时。 2 8 2p 2 单位时间产量 下表2 9 是我们利用m i n i t a b 对2 0 0 8 年四月份p 2 实际产量与理论产量的差值 的分析： 0 6 2 0 2 5 2 7 2 吴毗基十时问j 成本的t p o 公；d 生产安排优化研究 表2 9 ：p 2 的实际产量 实际产量与理论产量的差值的均值为7 3 9 片每小时，就是说期望的实际产量 为： 1 0 0 片每小时一7 3 9 片每小时= 9 2 6 1 片每小时； 标准差为3 6 片每小时； 一周内期望的实际产量的标准差= 卿7 1 伪乒融6 2 ) = 4 6 7 片周 我们发现部分批次的实际产量低于理论产量较多，经查为该系列产品对点状坏 品的质量要求较高，造成生产线需要停止作清洗从而浪费了部分生产时间，使得实 际产量小于理论产量。 1 4 0 6 2 0 2 5 2 7 2 吴现基于时问j 成奉的t p o 公- d 生产安排优化研究 第三章排序理论的应用 3 1 排序理论在t p o 公司生产安排中的应用 生产能力是指在理想状况下，在一定期间内一个系统的最大产出量，在实际的 生产中，我们很难达到理想的生产能力，所以需要加强生产管理与计划来提高的生 产能力的利用率。这就需要对影响生产能力的因素做出分析与改进，影响生产能力 的因素主要有：生产设施、生产的组织、工艺方法、设备( 数量、工作时问、生产 效率) 等。管理的职能就是针对这些影响因素采取适当的措施，通过计划、组织、 领导、控制等管理手段，充分利用设备的生产能力，提高公司的运营水平。在公司 的同常工作中，恰当合理的计划无疑是做好工作的前提，对于复杂的生产计划安排 工作，用一种有效的理论来作为指导将大有裨益，排序理论就是应用非常广泛的一 种方法。 生产排序是指安排工件在机器上的加工顺序。排序理论主要应用于生产组织与 计划方面，研究如何通过合理的安排生产顺序来提高资源的利用和缩短生产周期。 作业排序系统可以假定车间生产能力为无限负荷或有限负荷。无限负荷是指当将工 作分配给一个工作中心时，只考虑它需要多少时间，而不直接考虑完成这项工作所 需的资源是否有足够的能力，也不考虑在该工作中心中每个资源完成这项工作时的 实际顺序。在t p o 上海公司由于生产计划的安排有一定的提前期，通过物料管理系 统，物料的安排有充分的保障，所以t p o 上海公司生产计划安排可以看作无限负荷。 通过排序理论的应用，可以使企业满足交货期要求、在制品库存最小、平均 流程时间最小、提高机器工人的时间利用率、减少调整准备时问、使生产和人工成 本最低，从而提高公司的竞争能力。 3 2 生产安排的基本情况 对于每一个准备排序的生产计划安排人员都需要两大类信息：有关加工要求和现 在的状况。加工要求信息包括预定的完工期、工艺路线、标准的作业交换时间、加工 时间等；现状信息包括工件的现在位置( 在某台设备前排序等待或正在被加工) ，现 在完成了多少工序( 如果已开始加工) ，在每一工序的实际到达时问和离去时间，实 际加工时间和作业交换时间，各工序所产生的废品( 它可以用来估计重新加工量) 以 及其它的有关信息。 下面我们介绍t p o 公司的生产需求情况，l c d 行业是一个订单量在一年中有较大波 动的行业，下表3 1 是t p o 的2 0 0 7 年需求趋势图： 1 5 j 占十t t t i i 】j 成本的7 r l ，oi ? 川生j “攻排优化 j 了 表3 1 ：t p o 上海的产品需求统计( 2 0 0 7 年) 乍产线每，j 的期望j ：量在6 0 0 0 片左右，实际上有些川份的产量低于期掣产量，彳j 些_ j 份的，、量i 山h i 。于期耀产最。刈1 ：般需求比较稳定的公司，我们可以存低谷时多t l 二 产口鼍产。铺j 车存起来供高峰时米孙1 7 补产能的不足，通过这种削峰填谷米平衡需求，保 旺产能的允分利用与客户需求的满足。可是在l c d l j ： l k ，山于市场的变化人快，经常 是很畅销的产品在其它新广：品的竞争卜迅速的被市场产淘汰了，通过增h i l l 4 - 仔来、f 衡 生产1 ：j 需求尢疑足饮鸩i 卜渴，具有很高f r ：jj x l 险，所以在l c d , i y 业都是确定订巾的状况 以后爿会进行生产，以免过量生产造成报废。 现阶段，1 、p 0 上海的生产安排足。项日常的l ：作，由于，i i 产的产品较多，每个产 品在每剧内都有数黾1 ：定的订单，这些产品义分属p 1 ，p 2 两个产品系列，在质量要求、 生产参数设定、所用物料方面有明显的差别，同时，每个订单的数量都有确定的交货 i i 寸l h j 要求，如果对p 2 系列的产品的交货延期，将面临着每天2 0 万美金的巨额赔偿，一叮 是，由j 二每次生产线的切换会浪费有效的生产时问，使得每周总的牛产数量减少，在 旺季时会给公司的出货造成很大的危险；i 司时，每次 t - j 髓线的切换也会增加公司的生 产成本。所以我们需要合理的安排生产线的切换，在保证交货的基础上减少z i - ：j 矗线的 切换的次数。 3 3 生产计划产生的流程 i t 划部门存每周四将下周要生产的项l 二 ，数量与交货f 1 期发到生产部门，一旧i 产 嗣5 的计划员负责安排生， ：计划。具体的内容如f 表文2 所示： 1 6 0 6 2 0 2 5 2 7 2 吴琨苯j 二时间j 成本的t p o 公；d 生产安 优化研究 表3 2 ：t p o 上海的生产计划样板 编号类别型号数量开始生产时间出货时间 1p 2p 9 4 2 6 6 0 0 s 6 5 - 1 1 2 p 2p 9 4 5 93 0 0 5 6 5 1 2 3匿p 9 4 7 035 - 6 5 1 2 4 浚慰磊p 9 4 2 6 1 5 0 05 6孓1 2 5p 2p 9 4 9 34 4 05 击孓1 2 6 隧臻p 8 9 8 1 6 0 05 6孓1 3 计划员需要将每周的数个产品型号按顺序排在上表中，并将投入数量、投入闩 期、出货闩期分别填入表中，物料员会按生产计划的要求准备生产物料，生产操作 人员按此计划进行生产，货仓会按计划收货并交给外包的物流公司发运。 3 4 生产计划安排的方法 生产部的计划员在拿到计划部门的出货计划后，会按出货计划将型号排序，然后 看当时生产线在生产的产品是属于什么系列，在开始下一周的订单生产时仍然继续生 产上周相同的产品系列的产品，到一定的时问后再转去生产另一产品系列的产品，_ 般是在另一产品系列的产品中最先需要出货的产品型号的出货时问前两天左右进行 生产线的切换，到另一系列产品需要出货前两天再进行生产线的切换。由此可见，生 产的安排有着很大的随意性，可能是白班的计划员安排好的计划没过几小时又被晚班 的计划员修改了，由于安排的混乱，整个与生产相关的人员有时很忙，有时却很闲， 由此造成的浪费也十分的惊人。 3 5 生产计划安排的问题与分析 现在生产计划安排的问题主要体现在以下几方面： 1 ) 生产安排一般以交货的先后顺序安排，生产线频繁切换，浪费了大量的 人力与物力，在旺季时会严重的影响产品的出货总量使公司不能充分的 抓住市场机会。 2 ) 周与周之间的计划缺乏连贯性，也增加了生产线切换的次数，经常是这 周刚生产的项目生产线切换后又发现在下周开始时又要生产。 3 ) 计划刚安排的时候很忙，每周快结束时又比较闲，生产线的人员多有怨 言，影响员工士气，造成员工的流动性大。 1 7 堆j 对问o ，成小的t p o 公州生产发排优f t 1 , j f 。， 4 ) 由j ：安排的随意性，造成牛产的物流1 i 均匀，一j 些时候q - i 也：线空跑存等 ，“品，有时候去在乍产线卜仃存人过胙仃。 5 ) 频繁的切换7 i - ：产线需要傲i 殳备；m 。i1 孑参数的巫新州繁，他没箭容易现 r 故障。 6 ) t 1 1 于经常有紧急的订，讧需求；7 寺婴满足，需要临i r , i - d n 入，卜产计划，造成坞i 订 生产计划受到影吼需要红术米对此类扛j j 题的发! l 做好，卜，_ 力能力的预 钟，使原来的计划也能按时完成。 7 ) 频繁的切换生产线浪费了大量的物料j - l i i , i ，愀执 公- 1 j 收集到的信息， 我们t 要竞争对于的堆位t - ：i 虹成小4 n5 元片 i 右，而t i j ( ) 的牛产：成本远 远高丁j 他们。如下表3 3 ：存六川，t l ij j ：量较低，l 产的消卡e 却没有随 产量的减少而减少，坼位产品的成小达到了9 1 c ，远远岛于竞争对= 。 成本的劣势弱化了f p o 存，_ l i 质n t - t ! 一j 公- 刁f 卉誉方l f i f 的优势，使 p o 伍市场 竞争中处于1 i 利的地位。 表3 3 ：t p o 上海厂量与成本趋势( 2 0 0 8 年1 月t 1 1 7 月) j _ 1 r _ 0 8 7 p ：每j 】成术产：茜趋势 - 牡位成小( c ) j a n f e bm a r a p rm a y j u nj u l ，日、j 问 l 里翌亡量蟹二送尘i 3 6 生产计划安排方法的改进思考 产城( 片) 9 0 0 0 0 8 0 0 0 0 7 0 0 0 0 6 0 0 0 0 5 0 4 0 3 0 2 0 10 0 生产安爿 的目的主要体现在以下几方丽： i ) 给相关的人员以清晰的指令，使他( i i i i 按i - i i i 令操作，从而使i l - s 抄能有 门u 0 0 o 0 0 0 0 0 o 0 0 0 0 o o o 0 o o o 0 o m 9 8 7 6 5 4 3 2 1 o 0 6 2 0 2 5 2 7 2 吴琨皋十时问o j 成奉的t p o 公i d 生产安排优化研究 序进行，井井有条，而不是制造混乱。 2 ) 使大家对生产的各方面有着清晰的预期，方便相关人员据此做好物料， 检查、人员安排、设备保养、产品出货等各方面的准备。 3 ) 使生产的成本受控，不会因为计划安排的原因造成产品成本的无谓增加。 从而可以提升产品的竞争力与增加公司的盈利能力。 4 ) 合理利用生产时问，最大化工厂的出货能力，使公司能按时满足客户的 需求，赢得良好的市场信誉。 3 7t p o 上海生产安排问题的归类 常见排序问题有如下四种： 1 ) n 种工件在单台设备上加工的排序。 2 ) n 种工件在两台设备上的流水型排序问题，刚示一般是使最大完成时问( 总 加工周期) f m a x 最短。 3 ) n 种工件在3 台机床上加工的流水型排序问题，解法一般采用启发式算法 ( h e u r i s t i c s ) 或关键工件法解决这类问题。 4 ) n 种工件在m 台机床上加工的流水型排序问题及解法。 t p o 的生产安排问题实际上相当于时间约束条件的经过三大工序的流水作业排序 问题，如下图3 1 所示： n 个工件全部经由一条流水生产线处理 ； 到达系统的产品 图3 1 ：单机排序的模型 t p o 生产计划安排方法有如下的特点： 1 ) 根据机器数的多少来说，由于t p 0 面板厂只有一条生产线，所以属于单台 1 9 0 6 2 0 2 5 2 7 2 吴琨缺十时问o j 成奉的t p o 公；d 生产安排优化研究 机器的排序问题。 2 ) 根据加工路线的特征来说，t p o 面板厂的生产线流水型生产线，所以属于 流水型排序。 3 ) 根据到达的特征来说，由于是为下周的生产计划做安排，所以属于 静态排序。 4 ) 根据参数的性质来说，由于产品的特征已知，不需要变化，所以属于参 数确定型排序。 5 ) 根据要实现的目标来说，我们需要兼顾出货时间，总生产时间，成本等 因素，所以属于多目标排序。 3 8 排序规则的比较与选择 对于n 种工件在单台设备上加工的排序问题，有以下几种方法与原则： 1 ) 平均流程时问最短( s p t 规则) ： 厅：流程流程( f l o wt i m e ) f l o wt i m e ) w i + t i 以；j 工件的等待时间 于j ? j 工件的加工时间 总流程：最大流程总流程：最大流程f m a xm a x = m a x ( fm a x ( f i ) 优化目标：平均流程1 t l t 2 t n 2 ) 使最大交货延期量最小( e d d 规则) d l d 2 d n f = 1 5 5d m a x = o 3 ) 缓冲期最小( s t r ) 剩余缓冲期等于目前距交货期的的时自j 减除加工时间 后的时间，按剩余缓冲时间的长短，由短到长排序。 4 ) 混合法，先按e d d 排序找出d i m a x f i 的，在按s p t 排，剩下部分继续循 环：f = 1 4 8 ，d m a x = 0 。 在进行作业排序时，需要根据实际的生产情况来选择作业排序的方法。判定 应该选择何种排序方法，需要综合考虑延迟时间、在制品库存量、工件流程时间、 全部完工时间等指标从而达到以下三个目标：完成任务的时间总和最短、按期交货 的作业项目最多、任务总的延期天数最少。 通常情沉下，这些指标不能同时达到最优，优先顺序规则就是利用这些信息的一 部分来决定工件的加工顺序，其余的信息可以用来估计工件按照其加工路线到达下一 个工作地的时间。在t p o 公司旺季时的生产安排时需要多考虑完成任务的时间总和最 短以利于多生产产品，在淡季时则需要考虑满足按期交货后成本最低。 0 6 2 0 2 5 2 7 2 吴琨幕于时问0 成本的t p o 公d 生产= f c = 排优化研究 第四章生产时间为目标的排序问题 该问题一般在旺季出现，订单的量大于我们的实际生产能力，所以核心是如何在 尽可能出货准时的f i f 提下多生产出产品。下面是0 8 年第2 0 周的出货计划和面临的一些 实际情况： 1 ) 考虑到各种因素，生产线的理论工作时间是2 2 小时，设备对应的理论生 产数量为2 2 0 0 片，参照上面2 2 的结果，考虑到异常的情况，期望的生产 数量在不间断生产p l 时为