（机械制造及其自动化专业论文）面向烟草行业的生产管理系统研究与开发.pdf

浙江大学硕 学位论文 摘要 i i i 摘要 本文结合8 6 3 项目“杭烟e r p ”为解决生产管理系统在国内烟草行业的应用闻题，在 参加项目调研、设计和开发的基础上，重点研究了烟草行业的生产计划技术、生产调度技术 及其他相关支持技术，并根据项目给出部分应用实例。 第一章首先分析企业当前面临的各种竞争，介绍了几种先进制造技术与生产管理系统软 件实施成果；然后对企业生产管理存在的问题及烟草行业生产管理研究的必要性进行探讨， 结合本文的研究内容分析了生产管理中的几个关键问题及其研究现状，提出了本文的主要研 究内容和论文结构。 第二章对烟草生产的特点进行了总结，在对杭州卷烟厂生产管理现状分析的基础上，提 出了面向烟草行业的生产计划制定过程模型和生产过程模型。 第三章针对烟草行业生产管理系统的需求，提出了面向烟草行业的生产计划和生产调度 的总体功能框架，并设计了主要模块的功能；然后提出生产管理的数据流模型，并实现部分 数据库设计。 第四章首先分析了烟草行业生产计划制订的特点；然后对烟草行业的生产能力计算方 法、月度生产计划的制订方法、周生产计划的制订方法和物料需求量的计算方法进行了研究 探讨；最后，针对生产计划优化提出了一套理论方法。 第五章在分析了生产调度计划制订核心流程的基础上，针对卷包调度计划、制丝调度计 划和配叶调度计划的制订全过程提出了一套解决方法；并对制丝和卷包车闻其他关键闼题进 行研究。 第六章对全文的工作进行了总结，并对进一步研究做了展望。 关键词：生产管理，烟草行业，生产计划，生产调度，制丝车间。卷包车间，调度计划 a b s t r a c t b a s e do nt h e a n a l y s i so ft h e r e s e a r c hs t a t u so fs o m ei m p o r t a n t p r o b l e m i n p r o d u c t i o n m a n a g e m e n ta n dt h ec h a r a c t e r i s t i c so ft o b a c c oe n t e r p r i s e s ，t h es o l u t i o nt ot h ei m p l e m e n t a t i o no f p r o d u c t i o nm a n a g e m e n ts y s t e mi nt o b a c c oe n t e r p r i s e si sp r o p o s e d c o m b i e dw i t ht h eh c f - e r p p r o j e c ts p o n s o r e db yt h en a t i o n a l8 6 3p r o g r a m s ，s o m ep r o b l e m so fp r o d u c t i o nm a n a g e m e n ti n t o b a c c oe n t e r p r i s e ss u c ha sp r o d u c t o n p r o c e s s ，t h ef u n c t i o nf r a m e w o r ka n dr e a l i z a t i o no fs o f t w a r e s y s t e m ，p r o d u c t i o np l a n n i n g ，p r o d u c t i o ns c h e d u l i n g ，e t c a r es t u d i e di nt h i sd i s s e r t a t i o n c h a p t e ro n ee x p l a i n st h ec h a r a c t e r i s t i c so f t h ep r o d u c t i o nm a n a g e m e n ta n dt h en e c e s s i t yo f t h er e s e a r c hb yd i s c u s s i n ga l lk i n d so f c h a l l e n g e st h a tt h em o d e me n t e r p r i s e sh a v et of a c ea n d r e v i e w i n gt h ed e v e l o p m e n to ft h ea d v a n c e dm a n u f a c t u r i n gt e c h n o l o g y t h e nt h i sp a p e rf u r t h e r s u m m a r i z e ss e v e r a lc r i t i c a lp o i n t sa n dt h e i rp r e s e n t r e s e a r c h ，e x p l a i n st h en e c e s s i t yo f t h i sk i n do f r e s e a r c ha n dp o i n t so u tt h er e s e a r c ha s p e c t s ，t h e nt h em a i ni d e a sa n dt h ef r a m eo f t h e p a p e r a r ep u t f o r w a r da tl a s t c h a p t e rt w os u m m a r i z e st h ec h a r a c t e r i s t i c so ft h et o b a c c op r o d u c t i o n ，a n do nt h eb a s i so f t h ea n a l y s i so f t h e p r o d u c t i o nm a n a g e m e n t s t a t u sq u o o f h a n g z h o ut o b a c c oe n t e r p r i s e s ，s u g g e s t s t h em o d e l so f t h e p r o d u c t i o np l a n n i n gm a k i n gp r o c e s sa n dp r o d u c t i o np r o c e s sm o d e l s c h a p t e rt h r e e ，a c c o r d i n gt ot h en e c e s s i t yo ft h ep r o d u c t i o nm a n a g e m e n ts y s t e m so ft h e t o b a c c oe n t e r p r i s e s ，p u t sf o r w a r dt h eb o d yf u n c t i o n i n gf r a m e so ft h e p r o d u c t i o np l a n n i n ga n d s c h e d u l i n g ，d e s i g n sm a i nf u n c t i o n s ；t h e nb r i n g sf o r w a r dt h ed a t af l o wm o d e l sa n dr e a l i z e sp a r t i a l d a t a b a s ed e s i g n i n g c h a p t e rf o u ra n a l y z e st h ec h a r a c t e r i s t i c so ft h ep r o d u c t i o np l a n n i n gm a k i n go ft o b a c c o e n t e r p r i s e s ，t h e ne x p l o r e s t h e a c c o u n t i n g m e t h o d so ft h e p r o d u c t i o nc a p a c i t y a n dm a t e r i a l r e q u i r e m e n t s ，a n dm o n t h l ya n dw e e k l yp r o d u c t i o np l a n - m a k i n gm e t h o d s c h a p t e rf i v e ，o nt h ea n a l y s i st h ec o r ef l o wo fp r o d u c t i o ns c h e d u l i n gp l a nm a k i n g ，p u t s f o r w a r das e to fr e s o l v i n gm e t h o d so ft h ew h o l e p l a n - m a k i n gp r o c e s so f t h ep a c k i n g s c h e d u l i n g ， t o b a c c o m a n u f a c t u r i n gs c h e d u l i n ga n dl e a v e s - m a k i n gs c h e d u l i n g ；a n dr e s e a r c h e so no t h e rc r i t i c a l p o i n t so f t h et o b a c c o - m a n u f a c t u r i n gw o r k s h o p sa n dp a c k a g i n gw o r k s h o p s c h a p t e rs i xs u m m a r i z e st h ew h o l ep a p e ra n dp u t sf o r w a r dt h ep r o s p e c t so ft h ef u t u r e r e s e a r c h k e yw o r d s ：p r o d u c t i o nm a n a g e m e n t ，t o b a c c oe n t e r p r i s e s ，p r o d u c t i o np l a n n i n g ，p r o d u c t i o n s c h e d u l i n g ，t o b a c c o - m a n u f a c t u r i n gw o r k s h o p ，p a c k a g i n gw o r k s h o p l l 浙江大学硕一l 学位论文第一章绪论 第一章绪论 【摘要】本章总结了当今企业面临的各种挑战。介绍了几种先进制造技术。阐述了烟草行业生产管理的特 点和研究的必要性：然后结合本文的研究内容分析了生产管理中的几个关键问题及其研究现状，指出了研 究方向，给出了本文的主要研究内容和论文的结构。 1 1 引言 随着科学技术不断进步和经济不断发展，企业间竞争也日趋白热化。为了能在激烈的市 场竞争环境中生存并取得发展，各国企业开始关注并加快对企业管理信息系统的应用，特别 是生产管理系统。上世纪6 0 年代以后。计算机和信息技术的飞速发展将企业管理信息系统 带进入了一个新的时代，各种先进生产管理思想不断涌现并在企业生产中广泛应用，其中包 括：物料需求计划( m r p ) 、制造资源计划( m r p i i ) 、准时生产( j i t ) 、最优生产技术( o p t ) 、 约束理论( t o c ) 和全面质量管理 t q m ) 等。进入9 0 年代企业间竞争围绕新产品而展 开，这就要求企业能够对市场需求做出更加迅速的响应并开发出满足用户个性化需求的产 品。在这种新形势下，企业信息化工作必将作进一步的改善，以适应企业面i 隘的新挑战。| 4 1 【7 】 1 2 论文研究的背景 1 2 1 企业面临的竞争 科学技术不断发展和经济稳步增长使得需求多样化和产品寿命周期不断缩短，企业要通 过缩短产品交货周期、提高产品质量、降低成本等来提高自己的市场竞争力，所有这些除了 要有顺畅的供销系统外，最重要是企业的生产管理要能够适应快速多变的市场环境，尽量减 少浪费、提高生产效率、降低生产成本，这将成为将来企业能否生产出具有竞争力产品的决 定性因素之一。而且企业之间的竞争在未来会更加激烈，中国在加入w t o 后所有国内企业 将面临来自全球范围的竞争，企业成败最终决定因素必将取决于时间、质量和成本，企业品 质的竞争则在于企业的学习能力、敏捷度、创新能力等。它们之间的关系如图1 - 1 。 浙江大学硕上学位论文第一章绪论 图1 一l 企业竞争因素关系示意图 具体地说，企业间的竞争主要有以下几个方面5 删： 1 ) 产品的交货周期：科技日新月异使产品的更新速度大大加快，而且产品的结构日益复杂 功能越来越强大，因此这个问题成为决定胜负的关键因素。当今企业间竞争的主要推动 力是时间，以时间为基准的竞争将是一个突出的特点。与此适应的企业制造战略主要是 在最短的时间内开发和生产出市场需要的产品。能否更快、更好、以更低的成本制造出 新的产品投入市场，将是企业生存和发展的关键。市场占有率的大小在很大程度上取决 于产品的上市时间，时间已经成为决定竞争胜负的最关键因素。 2 )产品成本和质量：作为产品的两个重要评价指标，成本和质量仍然是企业竞争的主要因 素。 3 )对市场需求变化的响应速度：市场的需求变化归根结底是客户需求的变化，客户不再像 以前一样满足于企业提供的千篇一律的产品，希望厂家能够按照自己的需求进行生产， 科技发展也使厂家有可能达到这个要求。 4 )高新技术和先进管理理论的应用：在未来的企业间竞争中高新技术和先进管理理论的进 一步应用也将成为一个重要的特色。当今高新技术如c a d 、c a m 、f m s 等已经在世界 各国尤其一些工业发达国家的企业中得以应用，与不断应用先进技术相对应的许多先进 管理模式也被不断地被引入到企业运作中并不断地被完善。这些技术不断应用的一个目 的就是提高企业对市场需求的响应速度，缩短对用户需求的响应时间。这种趋势在将来 还会不断加强。 1 2 2 先进制造技术综述 面临如此严峻的挑战，企业究竟该采用仟么措施，才能够在激烈的市场竞争中脱颖而出， 是所有企业面临的一个永恒的问题。实践证明，企业竞争力仅仅靠单个小方面改进不可能从 本质上使企业的性能得到根本性的提高。必须在企业总体策略优化的基础上加以实施。现代 科学技术为创造这种整体解决方案提供了可能性，建立更科学的生产制造系统，能根据市场 2 浙江大学硕士学位论文 第一章绪论 迅速变化对资源实现总体协调和控制，对企业进行整体化管理已成为当今企业界和学术界关 心和研究的热点。近十几年来相继问世的生产方式和管理模式主要有：计算机集成制造、准 时生产、制造资源计划、精良生产、敏捷制造和虚拟制造等1 7 ) 一。 1 ) 柔性制造系统( f l e x i b l em a n u f a c t u r i n gs y s t e m ，f m s ) f m s 是2 0 世纪6 0 年代提出并在7 0 年代后得到了迅速发展的高度自动化控制单元，是 计算机技术结合了物流和信息流使系统具有较高的“柔性”，从而可以高效率地制造中、小 批量的多品种产品，在增强企业生产的灵活性和应变能力、提高设备使用率和工人劳动效率、 改善产品质量、缩短产品加工周期等方面具有明显的优势。但是，f m s 的应用需要较高的 投资，且组织变革和管理模式较难很好的适应，并使整个系统很难达到期望的效果。 2 ) 计算机集成制造( c i m ) c i m 是2 0 世纪7 0 年代由美国的j o s e p hh a r r i n g t o n 博士首次提出，主要强调系统的观点， 在企业内部借助计算机将企业中各种与制造有关的技术系统集成起来，进而提高企业的竞争 力。 3 1 敏捷制造( a g i l em a n u f a c t u r i n g ，a m ) 敏捷制造是由美国里海( l e h i g h ) 大学向美国国会提交的一份报告中提出的。主要目标 是：能在不可预测的持续变化竞争环境中使企业繁荣和成长，并具有面对由顾客需求的产品 和服务驱动的市场作出迅速响应的能力。企业间在面向不同的市场需求时，可以通过信息高 速公路进行企业联合形成不同的“虚拟企业”，通过多个企业间相互合作获得某种优势互补 从而以一种更优的方式组织生产，以此来获取企业的竞争优势。 4 ) 分散化网络制造 分散化网络制造的特点是企业功能上的不完整性、地域上的分散性和组织结构上的非永 久性，即功能、组织和地域的虚拟化。分散网络化制造的目标是利用不同地区的现有资源， 把它们迅速组合成为一种没有围墙的、超越空间约束的、靠电子手段联系的、统一指挥的经 营实体，以便快速推出高质量、低成本的蔌产品。 5 ) 仿生制造系统 该模式的系统的主要思想是模拟生物器官的自组织、自愈合、自增长与自进化等功能， 以迅速响应市场需求并保护自然环境。 6 )自主分布制造系统 该模式由多个模块组成，每个模块具有智能，各模块独立运行并通过信息网络相互合作， 形成虚拟的制造系统。 7 )有限能力计划( f c s ) f c s 是当前谈论的热门话题。与传统m r p i i 的无限能力相比，f c s 在实际能力约束条 件下模拟车间作业的实际流动过程，产生一个更现实的计划，对m r p 的计划进行跟踪和控 制。同时它也是m r p l l 闭环生产控制中的一个重要环节。使用f c s 能快速反映制造信息， 更有效地承诺交货时间并按时交货。 浙江大学硕士学位论文第一章绪论 这些先进制造技术的引入极大地改变了制造业的面貌，并为实现企业整体化管理奠定 了良好的基础。企业间的竞争也是新产品间竞争，而产品是企业生产过程的最终产物，因此 企业生产管理的效果直接决定了企业的生死存亡。为了更好的解决这个问题，很多的研究者 进行了不懈的努力，展开细致和深入的研究，也产生了大量的研究成果，并从管理的、技术 的和组织的角度采取许多措施，提出了许多提高企业竞争能力的有效方法。生产管理系统理 论发展过程可以如图1 2 所示。 c r m r pi i7 7 弋 e o q ， p e r t c p m l p t o c f c s 2 一b i n 图1 - 2 生产管理系统演变示意圈( 来源于f c s 作者g e r h a r dp l e n e r t ，b i l lk i r c h m i e r ) 在生产管理系统的演变过程中，最早是e o q 经济订货点系统，2 - b i n 双位系统，l p 线 性规划。美国学者从提高人工效率的角度，提出了基于无限约束的m r p 物料需求计划，日 本学者通过开发j i t 看扳拉式系统来减少物料的浪费。p ”以色列学者为提高关键资源、瓶颈 资源提出了t o c 约束理论。p w 针对那些时间较长的生产项目( 如造船) ，美国海军设计出 p e r t 计划评审技术c p m 关键路径法。为了优化企业制造资源，m r p 系统与财务系统的相 结合产生了m r p i i 。e r p 的出现为企业整合生产、采贿、销售和财务等各个系统提供一个 有效的手段。但是，以上的系统都没有很好的解决企业生产管理的基本问题一一能力约束。 f c s 有限能力计划利用t o c 的原理，全面进行多重资源约束的优化计划。但是，仅仅能力 约束还是不够的，还要考虑物料的约束，需求的约束，供应商资源约束，运输资源的约束， 分销资源的约束，财务资金的约束，即产生了a p s 高级排产计划系统，结合j i t 和t o c 的 优势产生d f m 需求流制造系统。 1 2 - 3 生产管理软件的实施效果 m r p i i 创始人之一o l i v e r 曾对美国成功实施m r p i i 的企业进行了认真而详尽的调查， 发现m r p i i 可以为企业带来如下效益：( 1 5 l 1 6 1 1 )降低库存。包括原材料、在制品和产成品的库存。 4 浙江大学硕士学位论文 第一章绪论 2 )合理利用资源，缩短生产周期，提高劳动生产率： 3 1按期交货，提高客户服务质量； 4 1降低成本，如降低采购费，减少加班费： 5 1m r p i i 同财务系统集成，可减少财务收支上的差错或延误，减少经济损失； 可见，m r p i i 是一种成功的生产计划与控制体系，是实现企业整体效益提高的有效的、 先进的现代企业管理模式。从目前国内成功实施m r p i i e r p 系统的企业实际情况来看，通过 生产管理系统的实施，可以为企业带来以下直接好处： 1 )改善了企业生产计划的能力和对市场的应变速度，增强了企业准时交货的能力：通过周 密的各级计划的安排使工作有条不紊，使产品质量也得到了提高： 2 )改变了企业只能较多地依靠现场人工管理来完成生产任务的状况，提高了劳动生产率和 资源利用率； 3 )减少了生产过程中的物料短缺，从而减少了生产和装配过程中的频繁中断； 4 )提高了生产管理水平，降低了生产管理成本： 5 )降低了生产系统的不稳定性，使加班加点时间大幅减少： 6 )缩短了产品的加工周期，减少了车间在制品资金占用： 7 )由于均衡了负荷，消灭了由于瓶颈资源带来的卡脖子现象。 同时，伴随着系统实施过程中在管理方式上的改良和相关业务流程的重组，还为企业带 来了以下潜在效益： 1 )使企业的组织机构设置更加合理改变了传统国有企业组织机构臃肿、人力使用不当的 局面： 2 )摸清楚了企业的库存等家底，为高层管理提供了有效的决策信息； 3 )零部件的配套率大大提高，现场工作环境大大改善； 4 )提高了员工的素质，员工在工厂中集体工作的能力和意识得以提高。 面临着中国加入v u i 0 带来的巨大压力，国内企业意识到企业的信息化建设是企业可持续 发展的重要保证，现正以前所未有的热情投入到企业信息化建设的大潮中去，通过企业自身 的努力，再加上国内软件产业的逐渐成熟，可以预见，m r p i i e r p 将会给中国制造业带来更 大的效益。 1 3 烟草行业生产管理中存在的问题及其研究现状 1 3 1 企业生产管理存在的问题 企业生产计划调度控制是决定企业竞争力的一个重要环节，它的好坏要影响到企业的各 个环节。因此企业生产计划调度管理有效性就很难保证其他的相关部门工作的效率。但是现 在企业中生产管理还面临很多问题这些问题无疑从各个方面影响了企业的竞争力和发展。 浙江大学硕士学位论文 第一章绪论 现在企业中面临的问题大体如下【1 7 l ： 1 )很多企业生产中还存在一些非科学化、非理性化、非程序化、非严格化和非规范化等管 理现象。 2 1当前的许多先进管理模式，如c i m s ，m r pi i ，e r p 等都是在西方工业化完成之后提出 的，强调物流、信息流和价值流的集成，以及信息集成、过程集成和企业间集成。由于 社会文化与机制体制上的差异，完全照搬西方管理模式是不行的，许多企业实施m r p e r p 没有取得成功就说明了这一点。 3 )现有大部分生产管理系统无法从根本上解决生产中的随机性、不确定性问题，也无法实 现按过程、面向客户的管理模式。如在e r p 系统中，一旦交货期发生改变，系统很难 迅速地做出调整，也不能适时根据实际生产环境调整批量提前期等参数因而无法有效 地实现面向客户的过程跟踪和优化。 4 )生产计划制定凭借经验制定，很多东西要靠个人进行把握，随机性大，考虑问题有时不 全面。对车间调度中的问题根据经验去处理，不去寻找根本的原因，满足当前的方法， 对生产中存在的瓶颈没有明确的认识。 5 )在复杂多变的市场竞争环境下，企业的许多生产系统是处在不断变化的环境中运行，具 有许多不确定因素。这些不确定性既有外部的，又有内部的，具体表现为：订单的随 机性、突发性和原材料供应市场的不规范性；设备故障及产品质量废品率超出预期 目标；各种辅助资源不能及时到位；加工时间、工时定额的不确定性以及人为因素。 制造加工日益趋向复杂化。这些复杂性、不确定性和随机性，严重地制约了常规的控 制和调度方法( 大多数是集中式或递阶式控制方法) 的有效应用。 6 )除了上面企业管理面临的问题，作为企业中重要部分生产系统的组成的相对复杂性也是 企业在生产管理时面临的一个问题。很多的生产系统组成复杂实体间的关系也是错综复 杂。如图1 - 3 表示生产系统的组成单元间的复杂的关系。因此现代生产管理不但要尽量 避免和解决企业面l 临的那些问题，同时要想把这么关联复杂的系统能够很好的理顺关系 使他们能够有条例、有效率的顺利进行也是要重点关注的一个方面。 图l 一3 生产系统的基本成员及其相互关系 在对杭州卷包厂调研中发现其生产管理还存在一些其他问题，具体如下 1 )生产计划目前主要靠手工编制，工作量很大且有时间限制的问题。 6 浙江大学硕士学位论文 第一章绪论 2 )编制计划需考虑的因素很多而且不确定，易造成考虑因素不全且计划员劳动强度过 大。 3 )编制方法没有文档化，对于日计划由于其调度的灵活性、复杂性，难以总结出系统 的处理逻辑，不利于培养新的调度员。 4 )不能实时查询生产计划完成情况、设备保障情况、原辅材料和各储丝柜烟丝结存情 况( 烟叶仓库库存要能指示所需物料的物理位置和虚拟位置，质量状况) 、设备轮 保计划、设备运转情况( 除尘) 、综合配套供应情况( 水、电、气、汽、空调等) 。 5 )不能根据调牌信息进行预测，生成配方组发料单、香精、香料需求表、配方组投料 日报表、牌别调换信息表、日生产线各掺配明细表、梗丝、薄丝、薄片日需求表、 火柴厂梗丝、薄丝、薄片日供应计划表、嘉兴分厂日生产计划表。 6 )生产调度计划编制考虑的因素很多而且不确定，依靠人的经验来进行易造成考虑因 素不全，很难保证制定的计划为最优且计划员劳动强度过大。 7 )没有一套完整的计划使全厂根据生产进行调度和协调。 8 1车间数据的自动采集、生产情况统计报表的实时生成等问题有待解决。 9 )车间信息集成有待于进一步加强，各个应用系统之间相互独立，存在着数据重复录 入和处理的现象。 l o ) 车间领导不能及时全面掌握车间信息。 1 1 ) 无法随时地以计算机方式向企业高层领导提供车间生产情况报告。 1 3 2 烟草行业生产管理系统研究与开发的必要性 针对企业生产管理中存在的这些问题，很多的研究人员做了大量的试验和理论探讨，但 是大部分都是面向传统制造业的研究，对流程企业的探讨多是围绕化工企业进行，对于烟草 行业生产管理研究比较少。烟草行业是一个同时受国家计划经济和市场经济影响的特殊的行 业，所以生产计划制订要充分的考虑到两方面的因素。在生产组织形式上，卷烟企业多采用 流水型组织方式，强调设备的利用率与工艺连续性，产品生产周期预期性好。由于产品结构 与制造技术基础及生产组织方式等的差异，不能用通用的w r p i i 系统的主要方法或模型，而 只能作为一种设计思想或技术处理方法。 烟草企业计算机应用发展相当迅速，以卷接包数据采集、上位机监控管理系统、制丝线 段控管理软件等为代表的一些应用系统相继投入使用。但是随着企业不断发展，各部分相互 之间协调性的要求不断提高，原有系统的局限性越来越明显。主要表现在：信息系统未能充 分反映烟草行业的特色和管理要求：信息系统不够完整、功能不全面、可扩展性差，不能适 应业务不断发展的要求：应用系统闻的集成性差，“信息孤岛”现象严重，信息交换与共享 存在严重障碍等等。要解决上述这些问题，必须有一个生产控制、分析决策等有效集成的生 产管理系统。 杭州卷烟厂在深入调查其他卷烟企业e r p 实施情况和分析多家软件厂商提供的软件产 7 浙江大学硕士学位论文 第一章绪论 品特点的基础上，认为现有的e r p 系统中的生产管理子系统不适合烟厂生产的实际情况。 经过招投标工作，最后决定采用“委托定做”的方式来进行企业的信息化建设，以求开发出 的管理软件能够适合本企业的业务需求和发展需要。 1 3 3 国内外相关研究现状 近年来，生产管理系统方面的研究涉及范围很广，除了在j i t 、m r p i i 和t o c 等领域 的应用研究【3 3 】【3 6 1 f 3 8 】【4 9 】瞰i 之外，在生产计划管理、生产调度管理和烟草行业生产管理等 方面也做了一些研究。具体内容如下： ( 1 ) 生产计划管理的研究现状 中山大学的陈志祥等对建立基于模糊控制理论的生产计划中模糊提前期和模糊需求量 下的生产计划与控制模式进行研究。并对提高m r pi i 系统中主生产计划的柔性进行研究， 指出现行的m r p i i 系统的生产计划缺乏动态响应性，总结出增自i m r p i i 系统的动态响应主 要措施是提高主生产计划( m p s ) 的柔性。在生产计划中引入柔性变量、提出了需求柔性和供 应柔性的概念，并建立了相应的算法模型”7 艘1 。 宋华岭等对处于动态、随机、模糊环境下的企业如何决策自己的发展规划、制定合理的 计划并确保计划目标实现这个关键问题进行研究，提出应用多阶段决策理论结合随机与模糊 理论，构造了企业多阶段动态发展模型，建立了全状态转移矩阵并提出了随机熵权等概念 1 1 3 1 。 周根贵，翁潇彬提出了一种新的进化计算方法用以解决多阶段生产计划问题，该方法不 仅对单目标的多阶段生产计划问题有效，而且对多目标的多阶段生产划问题也是有效”1 。 熊红云等对有限能力分批计划问题( c a p a e i t a t e dd y n a m i cl o t - s i z i n gp r o b l e m ，c l s p ) 进行研究，通过引入罚函数将有能力约束的转化为无能力约束( u n c a p a c i t a t e dl o t s i z i n g p r o b l e m ，u l s p ) 的问题，应用一种改进的遗传算法求解转化后的u l s p 。熊红云等根据不同 类型给出在实际生产中典型生产批量计划问题的数学模型。对有限能力分批计划方法进行了 分析和比较，指出了其中存在的问题、解决的途径及发展趋势1 4 7 i f 4 8 1 1 i 。 杨红红等研究了用加班能力惩罚的约束生产批量计划问题，提出基于遗传算法的求解方 案。采用启发式方式产生初始解，并通过在遗传算法中嵌入供求一致平衡算法与能力平衡算 法束保证解的可行性即i 。 东北大学王玮等通过建立批量制造业模糊交货期下准时化生产计划模型，将隶属度函数 引入到生产计划问题，拓宽了准时化生产计划问题的研究范围，但是该方法仅限于批量生产 i n 4 。 东南大学严洪森、张晓东等根据实际需要建立关联方程以正好满足产品需求为约束条件 的车间生产计划与控制约随机非线性规划模型，即一种求解动态优化问题的静态优化模型， 为求解方便将其转化成线性规划模型。提出分别用卡马卡算法和基于卡马卡算法的关联预测 法来求解柔性自动化车间( f a w ) 最优随机生产计划与控制问题，并编制了相应软件通过算例 8 浙江大学硕士学位论文第一章绪论 i i i i i i i i i 研究7 聊t 。 除此外，黄景平针对单件小批生产企业生产计划提出一种设计与优化方法；朱岚，张钢 等对流程企业生产管理：m e lh a f s i ，s x b a i 等针对市场价格与需求变动情况给出一种多 级生产计划制订方法h 6 1 【8 8 】【2 2 i 2 7 1 1 5 8 胆m l 【6 3 1 。 ( 2 ) 生产调度管理的研究现状 王军等分别针对连续生产行业生产调度的特点提出应用网络模型进行生产过程结构的 分析和求解，阐明了生产调度系统的实现策略，并在总结连续生产行业的生产方式及市场特 征基础上给出了连续过程的四类基本模式f 。 清华大学的丁锋等则用“过程优化”与“系统优化”相结合的方法，研究连续过程生产 调度系统的优化问题将系统优化的结果反馈给过程模型，指导局部装置优化的思想为大系统 的总体优化探索了一个新方法，开辟了一条新思路。并给出了生产调度系统的框架结构、大 系统的优化原理和应用实例脚j 。 中科院自动化所的耿兆强等对同时考虑模糊加工时间和模糊交货期的模糊流水车间调 度问题进行了研究，模期加工时间采用三角模糊数表示，模糊交货期梯形模糊数表示。应用 遗传算法搜索最优排序，在适应度函数处理中引入模糊数处理方法，以平均满意度最大作为 优化目标【i 。 西安交大曹承煜、李人厚等针对车间调度问题，提出了一种改进的拉氏松弛算法。在增 加辅助目标函数的基础上通过对于问题的限制和搜索策略的改变，使拉氏算法的计算量减 少。近优解的搜索能力有很大改善。并提出了一种基因优化算法，充分利用拉氏算法得到多 个近优解。可以进一步优化结果i “。 上海交大的徐智、韩兵等研究了一类有分段式生产任务并带缓冲区约束的连续生产最早 完工指标调度问题。对积分形式约束和专注生产的约束进行有效转化，将原调度问题转换为 线性规划问题【3 7 1 。 清华大学的王江、杨家本等设计了一种通用的面向连续生产过程生产分析和调度的原型 系统，以及实现这类系统的一些思想、技术和方法。提出了一种连续生产装置抽象模型，并 基于此模型通过面向对象编程( o o p ) 方法，建立了通用的生产装置分析调度平台。 在生产调度研究方面。何霆、熊锐等分析了车间调度问题的类型与特点，总结了调度问 题的建模、调度方法与策略以及车间调度研究中存在的问题与发展趋势1 2 i 】f 5 7 】。 ( 3 ) 烟草行业生产管理的研究现状 对于烟草行业生产管理方面研究的文献很少。 m a r c u sp a t t l o c h 等研究了当不同烟牌的两个任务在一台机器顺排时怎么样分批分配到 生产设备使变化次数最少。探讨了启发算法在一台或多台设备的情况下的应用情况。p e r t e r v a nd a m 等以烟草企业卷包车间生产为例，讨论了在卷包生产排产系统设计中的些重要的 基本概念。 用友、金蝶等的烟草行业解决方案主要集中迸、销、调、存、运等流通领域各个环节的 9 浙江大学硕士学位论文 第一章 绪论 信息管理，没有一个完整的针对烟草行业生产管理的解决方案。浪潮在烟草行业的解决方案 中把生产计划与销售计划、采购计划相关联使生产尽量反映市场变化，使采购根据生产需求 进行操作，但是没有针对烟草生产调度特点给出解决方案“”“。 清华大学国家c i m s 工程技术中心的李秀等在分析了淮阴烟厂的实际情况下，给出了烟 草企业应用工程的体系结构和功能模块，设计和实旖中的几个关键技术及解决方法。涉及了 设计、生产、销售、供应、库存、财务、备件、质量管理、人事劳资、图文档案、办公自动 化和综合查询等系统”。 1 4 本论文工作和结构 1 4 1 课题的研究背景 在参与课题组研究工作的一年半时间中，我主要参与了国家创新基金项目“面向制 造企业供应链管理系统集成平台”软件的系统分析、设计、编程等研发工作。在2 0 0 1 年初 我参与了国家烟草行业现代集成制造系统中的杭烟e r p ( 8 6 3 计划资助项目，课题编号 2 0 0 1 a a 4 1 1 1 6 0 ) 的调研。从2 0 0 1 年9 月到2 0 0 2 年9 月一年的时间在杭州卷烟厂( 以下简 称：杭烟) 进行系统的设计和开发工作，先后参与了库存、销售、运输等模块的设计和开发 工作，期间作为主要成员参与了杭烟生产管理系统详细调研、设计和开发初期的工作。在充 分考虑国内烟草行业生产管理实际需求的基础上，对面向烟草行业的生产管理系统中涉及的 许多关键技术进行了深入研究，并形成了本论文的主要框架。 1 4 2 课题的研究内容 本论文结合了杭烟e r p ，围绕面向烟草行业生产管理系统的设计与实现中的几个关键 问题，综合国内外相关研究的基础上，对烟草行业生产管理系统框架、生产计划与生产调度 实现、优化进行了研究。具体内容如下： 1 )首先对烟草行业生产的特点和杭州卷烟厂生产管理现状进行分析总结，并归纳了烟草行 业各生产计划制订流程和企业生产流程：然后据此建立生产计划制定过程模型和生产过 程模型，为烟草行业生产管理系统设计与实现奠定基础。 2 )从分析烟草行业生产管理系统需求入手，对烟草行业生产计划和生产调度功能需求进行 总结，并建立各自功能模型；然后对生产管理中数据流分析，并形成关键数据库表的设 计方案。 3 )首先分析烟草行业生产计划制订特点，提出根据实际生产能力进行生产计划制订的方 法：然后根据这一思想具体研究了月生产计划和周生产计划的制订方法，并提出采用制 订两周滚动计划来适应市场需求变化：这些方法的应用为烟草企业制订出切实可行的生 1 0 产计戈l j f l 好了基础。 4 )针对烟草行业生产计划制订的特点分析了年度、月度和周生产计划制订所考虑的关键 约束因素以及各约束因素的不确定性，给出了一套综合各关键因素约束求解各品牌生产 计划量的模型及求解方法。 5 )首先分析了烟草行业生产调度计划制订的核心流程；然后分别针对卷包调度计划、制丝 调度计划和配叶调度计划提出制订的方法。 1 4 3 论文框架结构 论文的各章之间的关系及整体的结构如图1 。4 所示。 图卜4 论文框架结构 第二章烟草行业的生产过程建模 【摘要】本章首先对烟草行业生产的特点进行了总结，然后对杭州卷烟厂生产管理现状进行分析，最后提 出了面向烟草行业的生产计划制定过程模型和生产过程模型。 2 1 引言 烟草行业作为计划经济和市场经济的综合产物不同于其他行业，国家对它的生产原料和 生产数量等都有限制。随着国内市场的开放，烟草生产同样面i 临来自世界上其他国家的竞争 压力。面对这些压力，大多数烟草企业采用了先进生产设备，生产自动化程度相对比较赢， 以前的生产管理方式已经不适应现有生产方式，因此在烟草行业采用先进生产管理技术显得 非常重要。而对烟草企业生产过程的研究分析，总结烟草生产过程模型是一个重要步骤。 2 2 烟草行业的生产特点 i ) 烟草行业的主要原料烟叶的价格、等级均由政策制定。烟叶采购周期长( 一年采购 一次) ，只做一个大致的采购计划，并且采购时间的相对集中，需要仓库进行仓储。烟 叶从入库到投料生产期间要经过“打叶”和“复烤”工序处理在物的形态上发生变化。 烟叶的投料生产，因其品质的差异而会影响其投料的数量，因此其出库一般是首先进行 质检。烟叶在库存管理时，物品的编号需能区分( 标明) 等级和产地。 2 ) 烟草行业生产物料除了烟叶外主要还有各种辅料，辅料主要包括：香料香精、卷烟纸、 水松纸、包装纸、塑料薄膜、滤棒等。这些辅料在采购时已经印制各不同品牌的标志， 能够作为“通用件”的辅料不是很多，大多是专用辅料，不能在各品牌之间替换。若某 个品牌被取消，则整个库存、采购的辅料都将做“报废”处理。 3 )由于卷烟本身产品的特殊性质，生产受国家限制较严，总产量不能超过国家规定，并且 指定销售绘国家烟草专卖公司。但生产品种可以按照国家规定自行调整，生产品种一般 是要根据订单和往年销售记录进行预测决定的，所以烟草行业的生产要同时考虑国家计 划和市场变化的双重因素。因此企业会在一定的时期内，根据综合因素随时调整其某( 几) 个卷烟品牌的计划产量。 4 1b o m 结构分为两个部分。一个是包装材料的，再就是烟叶辅料的配方。一个烟牌中包 括的包装材料基本稳定，而配方部分是可变的。香烟的组成成分由于烟叶的质量不同会 经常变化，要进行配方管理，而配方数据在厂内保密，只有厂内的研究所知道，生产部 门每天只是从研究所得到物料领用的数量。然后进行领料和生产。而且配方更换的额度 较高，用传统的m r p 制造理论是很难支持。 埘h ! r 人学坝卜学位论文 第二章烟草行业生产过程建模研究 s )牛产i 。艺比较复杂但接个工艺流程自动化程度相当高。设备自动化水平大同小异，均 以欧洲国家进口为主，卷烟厂产品质量的竞争，主要是工艺技术的竞争、配方技术的竞 争，制丝生产线的控制水平等控制产品质量的重点。因此，利用计算机及信息技术进 行辅助配方，提高制丝生产线的自动化与控制水平，将是诸多卷烟企业面临的重大课题。 6 )生产方式属于连续生产，对生产调度计划制订要求严格，时间单位具体到分钟；生产过 程备阶段连接紧密，调度计划制订和修改要同时考虑前后调度计划的制订和修改：对生 产连续性要求高，物料供应要准时。 2 3 杭烟生产管理的现状分析 杭烟是有5 0 多年历史的国家中型卷烟企业，生产自动程度达到比较高的程度，计算机 在企业中普及程度较高并部分的采用了一些信息管理软件。在杭烟职能部门包括：生产技 术利、市场部、供应科、技术中心、卷包车间和制丝车间等。生产管理中的生产计划和生产 渊度是由生产计划科制定并与市场部、卷包车间、制丝车间和供应科等进行协调确定。生产 技术科与其他部门联系如图2 - 1 ，生产计划科与各部门间关系说明见表2 - 1 。 图2 一l 杭烟部门关系图 浙江大学硕士学位论文第二章烟草行业生产过程建模研究 表2 一l 生产技术科与相关部门业务关系说明 i 相关序业务名称业务描述 l 部门 号 卷包 1 生产计划、工艺把生产月计划、e l 计划、调牌通知、卷包生产涉及的工艺文 车间标准下达；质量 件和质量管理标准下发给卷包车间；把滤棒成型过程的监督 检验报表下达检验结果、成品检验结果提供给卷包车间，以便车间考核： 产质耗数据上卷包车间向生产技术科上报产、质、耗数据报表和二级站检 报、质量检验报验的报表，以便生产技术科进行相关统计； 表 供应 2 生产计划下达、生产技术科把生产月计划、日计划、调牌通知、辅料涉及的 科工艺标准、检验质量管理标准下发给供应科：供应科据以遵守、备料 标准制定 库存情况、进货供应科提供烟叶、原辅材料的库存、供应情况和质量情况， 检验数据以便生产技术科编制生产计划时，及时掌握原材料的存量； 工程3 烟支钢印、编码生产技术科把新牌号的烟支钢印、编码有关使用规定( 即制 装备使用计划定的钢印应用规则及钢印质量标准) 下发给工装科：工装科 动力 安排采购，以保证工装及时供给卷包车间，保障生产对钢印 科 的需求 设备轮保、中修工装科向生产技术科提供设备轮保、中修计划，以便生产技 计划术科编制生产计划时，准确掌握机台的工作日