（系统工程专业论文）生产计划的模糊多目标决策.pdf

华中科技大学硕士学位论文 摘要 随着现代管理理念和计算机技术的普及，企业资源规划( e r p ) 越来越成为辅助人们更 好管理企业的工具。主生产计划( m p s ) 是e r p 核心，生产计划( p p ) 作为制定主生产计划的 依据，其合理性和优劣性已经得到了学术界的格外重视。本论文就是以长丰( 集团) 有 限责任公司生产计划决策的实际需要为应用背景，讨论一类较为广泛存在的模糊生产计 划问题。提出了一种运用模糊理论和多目标决策方法建立柔性模型的思路，使实际计划 决策问题得到较满意的解决。 本文提出的模糊多目标模型和模糊多目标决策方法，用于解决部分参数如产成品单件 价格、成本系数、设备生产能力、产成品市场需求模糊的多目标生产计划( p p ) 问题。人 机交互界面允许决策人修改模型参数，以达到满意的生产计划。本文所提出的方法较确定 模型更能反映实际情况，并能有效的减少建模的成本费用。 全文共分为六章，主要内容为： 论述了课题研究的目的和意义，综述了与课题研究相关问题国内外的研究概况； 通过介绍e r p 系统，探讨了生产计划的功能、能力平衡以及产品品种决策的两种方 法一一象限法和收入利润顺序法； 介绍了长丰e r p 系统概况，生产计划子系统的模块结构，提出制定柔性生产计划的 重点及难点； 接着，研究和比较了各种生产计划模型，主要围绕实际情况，考虑销售、生产、供 应上的不确定因素，建立了针对各货型企业的模糊多目标模型； 然后，提出了一种新的基于模糊序关系的非线性模糊决策方法。通过近似变换以及 目标化约束条件把模糊模型确定化，再利用加权满意性测度优化确定的多目标问题。并 将本论文所提出的方法与以往的方法做了比较分析。 生产计划的制定主要解决了一个企业的市场产品结构的问题，以上四个部分具体讨 论了品种和产量的决策方法。 最后，对全文进行了总结，并提出了有待进一步研究的问题。a 7 、 关键字：e r p 主生产计划生产计划隶属函数多目标决策模糊多目标决策7 二，、 l 4 p _ - _ _ 一_ - 一一 一一 华中科技大学硕士学位论文 a b s t r a c t a l o n g w i t l lt h er a p i dd e v e l o p m e n to ft h et h o u g h to fm o d e m m a n a g e m e n ta n dc o m p u t e r t e c h n o l o g y , e n t e r p r i s er e s o u r c ep l a n n i n g ( e r p ) i sb e c o m i n ga ne s s e n t i a lt o o lf o rp e o p l ew h o r u na n e n t e r p r i s e 。m a s t e rp r o d u c t i o ns c h c d u l e ( m p s ) i s t h ec o r eo fe r ea st h ef o u n d a t i o no f n i p s ，p r o d u c t i o np l a n n i n g ( p p ) sr a t i o n a l i t yh a sb e e nt h o u g h tm u c ho f b ya c a d e m e t h i st h e s i s b a s e so nt h ea c t u a ld e m a n d so f p pd e c i s i o n m a k i n go f c h a n g f e n gl i m i t e dl i a b i l i t yc o m p a n y , a n d p r e s e n t sa t h o u g h t o f b u i l d i n g a f l e x i l e m o d e l t o d e s c r i b eas e r i e so f f u n y p r o b l e m s w h i c h e x i s t e x t e n s i v e l y a n dt h e n , t h em e t h o dd i s c u s s e dw i t hf u z z yt h e o r y a n dm u l t i o b j e c 廿v e d e c i s i o n - m a k i n g m e t h o d sh a sb e e ng i v e nt os o l v et h ep r o b l e m t h i st h e s i sp r e s e n t san o v e lf u z z ym u l t i = o b j e c t i v ed e c i s i o n - m a k i n g ( f m o d m ) m e t h o dt o s o l v eam u l t i - o b j e c t i v ep pp r o b l e mw i t hf u z z yp r i c e ，f u z z yc o s t ，f u z z yp r o d u c t i o nc a p a c i t y a n df u z z ym a r k e td e m a n d s t h es p e c i f i cf m o d mm o d e li sp r o p o s e d m o r e o v e r , d e c i s i o n m a k e rc a nu s et h ei n t e r a c t i v es y s t e mt om o d i f yt h ep a r a m e t e r se v e nm o d e lt oa c h i e v et h e s a t i s f i e ds o l u t i o n t h ee x a m p l e sa r ep r e s e n t e di nt h i sp a p e rt od e m o n s t r a t et h ee f f e c t i v i t yo f p r o p o s e d m e t h o d t h i sm e t h o di sn o t o n l ym o r ea p p r o p r i a t e i nt e r m so f r e a ls i t u a t i o n st h a nt h e c e r t a i nm e t h o d sb u ta l s ow i t hl e s si n f o r m a t i o nc o s t s t h e r ea r es i xc h a p t e r si n c l u d e di nt h i st h e s i s ，i nw h i c hc o n t e n ti sa sf o l l o w i n g s ： t op r o p o s et h eg o a la n ds i g n i f i c a n c eo ft h i ss t u d y , a n dc u r r e n t l yi n t e r n a t i o n a lr e s e a r c h s t a t u so nr e l e v a n t p r o b l e m s ； t oi n t r o d u c ee r p , s t u d yf u n c t i o no fp p , a n dt w om e t h o d st od e c i d eb r e e d s - - - - q u a d r a n t m e t h o da n dm e t h o d o f i n c o m e p r o f i ts e q u e n c e ； t op r e s e n tg e n e r a ls i t u a t i o no fc h a n g f e n ge r p , s t r u c t u r eo fp ps u b s y s t e m , a n dt h e n p r o p o s ek e y s t o n ea n dd i f f i c u l t i e s a b o u tl a y i n gp pa c c o r d i n gt ot h ea c t u a l i t yo fc h a n g f e n g c o m p a n y a n d t h e n ，b ys t u d y i n ga n dc o m p a r i n g v a r i o u sp p m o d e l s ，c o n s i d e r i n gu n c e r t a i nf a c t o r si n s a l e s ，p r o d u c t i o na n ds u p p l y , t h ef u z z ym u l t i - o b j e c t i v e m o d e li sg i v e ni nt h i st h e s i s ； t op r e s e n tan e wn o n l i n e a rf u z z yd e c i s i o n - m a k i n gm e t h o db a s e do nf u z z ys e q u e n c e i l 华中科技大学硕士学位论文 r e l a t i o n s h i p t h a ti s t om a k ec e r t a i nt h ef u z z ym o d e lb ya p p r o x i m a t et r a n s f o r m a t i o na n d m a k i n g t h er e s t r i c tc o n d i t i o na s o b j e c t i v e s ，a n d s o l v et h ec l e a r m u l t i - o b j e c t i v e d e c i s i o n - m a k i n gp r o b l e mb yu s i n gw e i g h ts a t i s f y i n gd e g r e e a n dt h e nt h em e t h o di nt h i s t h e s i si sc o m p a r e dw i t l lo t h e r s r e s e a r c h p ps o l v e st h ep r o b l e mo fa ne n t e r p r i s e sp r o d u c t i o ns t r u c t u r e ，t h ef o u rp a r t sb e f o r e d i s c u s st h ed e c i s i o n - m a k i n gm e t h o do f o u t p u t t o g i v et h ec o n c l u s i o na n d f a r t h e r - r e s e a r c hp r o b l e m s ，i ti se n d e d k e y w o r d sse r pm a s t e rp r o d u c t i o ns c h e d u l e p r o d u c t i o np l a n n i n g m e m b e r s h i p f u n c t i o n m u l t i - o b j e c t i v ed e c i s i o n - m a k i n g f u z z ym u l t i - o b j e c t i v ed e c i s i o n - m a k i n g i i i 华中科技大学硕士学位论文 i = l = 自i i _ - 目_ i _ 自目目口= = = = ；= _ 自= e = ；= = = i $ = j = = i = = = 自= = 目= ；= = = = g = = = # 1 1 课题来源与背景 1 绪言 本课题来源于长丰集团企业资源计划e r p ( e n t e r p r i s er e s o u r c e sp l a n n i n g ) 系统 ( 简称c fe r p ) 是华中科技大学控制系于2 0 0 0 年5 月份开始承建的信息管理项目。长 丰( 集团) 有限责任公司是国家大型企业，多次荣获国家级和军区级企业管理、质量等 先进单位称号，主要产品有：猎豹( - - - 菱) 系列轻型越野汽车、汽车沙发座椅、汽车动 力转向器、汽车改装及军械修理。 长丰( 集团) 有限责任公司经过4 0 多年的建设，为国家做出了重大贡献，为今后的 发展打下了一定的基础，然而面对新的形势，特别是国际、国内市场竞争的严峻形势， 企业在经营和管理各方面还存在着许多与市场竞争不适应的薄弱环节和瓶颈问题，有待 通过移植现代企业管理制度和e r p 的建设来解决。 e r p 系统是一种以计划控制为主体的计算机辅助企业管理系统，计划有许多种类， 如战略性计划、生产计划( 规划) 、主生产计划、物料需求计划等。如图1 1 所示。 战略性计划是一种目标计划，是决定企业总体 战略目标的要求、体现企业发展方向和基本策略， 以及获取并使用分配资源的准则。战略性计划设计 现在决策的未来效果，而不是未来的决策。它的重 点在于整个企业，而企业的市场营销、制造、工程 设计及财务部门都有各自的战略计划，这些计划必 须是相互支持的。 生产计划p p ( p r o d u c t i o np l a n n i n g ) 是一个企 图1 1 计划系统 业在一段时间内总的活动，它将整个生产产出即其他活动调整至最佳状态以满足现行销 售计划的功能，同时能实现整个业务计划中的效益、生产率以及具有竞争力的交货期等 目标。由于生产制造是一种动态环境。在正常业务过程中。频繁的变化会使计划被打乱。 生产计划可以是稳定的计划，并对生产过程中发生的销售变化、设备损坏、供应商交货 情况，有关管理部门的控制、新生产线等地动态变化起到一定的缓冲作用。生产计划的 华中科技大学硕士学位论文 周期一般为6 2 4 个月。 主生产计划( m a s t e rp r o d u c t i o ns c h e d u l e ，简称m p s ) 是一个重要的计划层次。m p s 主要说明企业计划生产什么( w h a t t os c h e d u l e ) ，计划什么时候生产( w h e n t os c h e d u l e ) 和计划生产多少( h o w m u c ht os c h e d u l e ) 2 1 ，它将生产计划转换为产品计划，它是一个 详细的进度计划，它必须平衡物料和能力的需要，解决优先度和能力的冲突。n i p s 在制 造业中广泛应用，它驱动了整个生产和库存控制系统，是物料需求计划m r p ( m a t e r i a l r e q u i r e m e n t sp l a n n i n g ) 不可缺少的输入，起了从宏观计划向微观计划过渡的作用【”。 本课题的生产计划子系统模块包括生产计划p p 和主生产计划m p s ，本文围绕长丰 公司生产计划的制定，展开讨论。主要研究议题有： ( 1 ) 生产计划子系统在整个c fe r p 系统中的举足轻重的作用。 ( 2 ) 模糊决策理论在生产计划问题中的应用。 ( 3 ) 提高企业利润、降低加班费用的多目标调优。 1 2 本文研究的目的和意义 从2 0 世纪6 0 年代在美国提出的物料需求计划m r p ( m a t e r i a lr e q u i r e m e n t sp l a n n i n g ) 到后来的制造资源计划m r pi i ( m a n u f a c t u r i n gr e s o u r c e sp l a n n i n g ) ，再到现在的e r p 系 统，主生产计划始终处于极其重要的地位。它是m r p 的输入，是m r p n 的核心，也是 e r p 的生产协调控制中心。而生产计划是主生产计划的纲领，其重要性可见一斑。 1 2 1 本文研究的目的 ( 1 ) 企业对稳定的生产计划的迫切需要。众所周知，采购计划比生产计划有一定的 提前期，生产计划经常性的不正常变动必将导致采购的盲目性和库存的积压，造成整个 生产系统的混乱和生产效率的低下。 ( 2 ) 结合长丰集团有待解决的生产计划问题进行理论上和方法上的探索，以开发一 个有实用价值的子系统，从而把理论和方法的研究与实际应用紧密结合，相互促进，共 同发展。 ( 3 ) 关注销售、生产和供应的不确定和概念化因素的影响，着重研究模糊集理论与 多目标规划的思想，为生产计划问题建立适当的可行模型。 ( 4 ) 探索用模糊多目标决策的方法以及人机交互方法为多目标决策问题寻求满意解 的途径，为实际存在的大量多目标问题的模糊决策开拓一种新的求解方法。 华中科技大学硕士学位论文 1 2 2 本文研究的意义 ( 1 ) 生产计划的制定包括产品品种和产量这两个方面。本文对产品品种确定的研究 避免了对品种决策的盲目性。使企业能够掌握市场的变化，并提前一步改变企业的产品 结构，在市场竞争中处于不败之地。 ( 2 ) 将生产计划和库存计划一起考虑为综合生产计划，其中生产计划针对产品的生 产过程，生产多少和如何组织生产，库存计划决定企业库存的多少及库存补充准则，其 目的是缓冲生产和市场消费在时间和数量上的不协调。本文建立了符合企业实际情况的 综合生产计划模型。 ( 3 ) 对模糊数序关系提出了自己的看法，并应用到求解方法中。并引入了满意性测 度的概念，提供了一种新的为模糊多目标模型寻求满意解的方法，从而将对多目标优化 技术的发展起到一定的推动作用。 ( 4 ) 在本系统中引入人机交互技术，使决策者加入求解过程，有益于系统的智能化， 增强了系统的功能与活力。 1 3 生产计划问题的研究动向 由于生产计划在生产指挥协调中的主导地位，使得制定生产计划的合理性和优劣性 得到学术界的格外重视。 国内外对生产计划的研究主要注重了以下几个方面： 1 3 1 建立贴近企业实情的生产计划模型，选择适当的求解方案 已有的研究针对生产计划的确定和优化问题，提出了许多不同的解决方案( 如 h a n s s m a n na n dh e s s ，1 9 6 0 ：g o o d m a n ，1 9 7 4 ：e l i o n ，1 9 7 5 ：m a s u da n dh w a n g ，1 9 8 0 ) 1 4 - 6 1 ， 其中，线性规划l p ( l i n e a rp r o g r a m m i n g ) 模型是使用得最多的。国内也有不少这一领 域的研究成果1 7 1 。 针对生产计划需求和供应的不确定性，文献f 9 l 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。i , c c ( 1 9 9 3 ) 【l o l 提出了一个交互式模糊线性规划f l p ( f u z z y l i n e a r p r o g r a m m i n g ) 模型来解决生产计划参数不确定的问题，其中参数，包括设备能力、 产品单件售价、单件成本等。然而，这个模型仅考虑到单目标。但一般生产计划问题涉 及到相互冲突的多个目标( m a s u da n dh w a n g ，1 9 8 0 ) i l l 。w a n g r c 【1 2 “1 修改了多目标 华中科技大学硕士学位论文 t = = = 日a l _ e = 目e = = = = = z = = = = = = 一= 的f l p 模型，并给出了模糊求解方法。 文献嗍将主生产计划作为动态系统，采用b p 网建立了主生产计划的神经网络模型， 依据梯度算法建立了优化器，对主生产计划日报的调度进行了研究。 1 3 2 注重了人机交互功能的研究 系统工程发展到今天，越来越强调人的作用，实际上，在处理复杂问题的过程中， 有主观能动性、有创造能力的人或者人群往往起着决定性的作用。 从决策者的角度来看，系统采用人机对话的方式，决策者可以介入求解的全过程， 能使他们在人机反复的交互对话中，逐步深入地了解决策问题，深化他们对复杂决策对 象运行机制、发展规律乃至趋势走向的认识，激发他们的直觉判断力和思维创造力1 1 4 1 ， 并为超越认识极限问题的处理提供适用技术手段f j 5 j 。这样，能充分发挥他们在有效决策 中的作用，提高他们的认知、决策水平。 从系统的角度来看，决策者的介入，有利于系统更多、更有效地利用决策者的专业 知识、经验和聪明才智。对一些非数学计算的定性分析的问题，对一些需采用试探性启 发式规则求解的具有创造性和直觉性的问题，对于一些需要通过逻辑和非逻辑推理求解 的问题，决策者的介入可形成一个高性能的人机共同思考系统i “1 ，从而大大扩展系统的 支持功能。 1 3 3 控制计划系统的不稳定性或俗称为“神经质” 研究发现冻结比例、费用结构、能力松紧度、计划方法和计划长度对生产计划的不 稳定度有较大影响，且交互作用显著。在实践中根据不同生产条件，选择最佳冻结参数 和计划算法，可以使生产计划的不稳定度得到一定程度的降低 1 - 1 8 i 。 1 4 论文的篇章结构和各章的内容概要 本论文是根据对长丰( 集团) 有限责任公司生产计划编制的研究来立题和展开的。 对有多目标决策问题，其决策过程为： 确定目标( 对决策环境进行认真的探查，确定问题之所在) 专模型的建立( 各种模 型的探讨，选择适合的模型) _ 模型的求解辛实施方案( 实施选定的方案并在此过程中 对原有决策进行检查或修正) 。 本文的研究过程也是以多目标问题的决策过程为主线，加入了模糊多目标决策所必 4 华中科技大学硕士学位论文 须要解决的问题： 确定目标_ 基于对问题本身的理解，分析存在的那些模糊信息以及出现的形式和方 法一采取适当的形式描述与表达模糊信息_ 采用适当的数学工具和方法，建立模糊多目 标模型_ 转化为清晰的优化模型一清晰型优化模型的求解，根据等价的清晰型优化模型 的特点，采用合适的的算法实现生产计划的多目标优化。 全文各章的内容概要如下： 第一章为绪言，通过参与实际课题的研究，提出“生产计划的模糊多目标决策”的 研究课题以及研究生产计划问题的国内外动态。 第二章介绍了e r p 系统，探讨了生产计划的关键作用、编制过程中的生产能力平衡 以及产品品种决策的两种方法一一象限法和收入利润顺序法； 第三章介绍了长丰e r p 系统概况，生产计划子系统的模块结构，提出制定柔性生产 计划的重点及难点： 第四章研究和比较了各种模型，主要围绕销售、生产、供应具有不确定因素的实际 情况，建立了生产计划的模糊多目标模型。 第五章探讨了各种模糊多目标决策方法，然后提出了一种新的基于模糊序关系的非 线性模糊决策方法通过近似变换以及目标化约束条件把模糊模型确定化，再利用加 权满意性测度优化确定的多目标问题。并将本论文所提出的方法与以往的方法做了比较 分析。 第六章是全文的总结和研究展望。 华中科技大学硕士学位论文 t 目t = 目日_ _ j _ 自= = ；目= = = = 。# = j 自= 2 1e r p 系统的原理 2 e r p 系统 企业资源规划( e n t e r p r i s e r e s o u r c ep l a i l i l i i l g _ e r p ) 是将企业所有资源进行整合， 对其进行集成化的管理，简单的说就是将企业的三大流( 物流、资金流、信息流) 进行 全面一体化管理的管理信息系统。它主要宗旨是：将企业的人力、资金、材料、设备、 方法、信息和时间七项资源实现综合优化管理，使企业在激烈的市场竞争中全方位地发 挥足够的能力从而取得最好的经济效益。 2 2 e r p 系统体系结构 2 2 1 体系简介 罱罱 l 供应商 i i 计划、财务、生产臂理 一分悄禽用户i - i l 咿i i 、j i t ) i 供应链系统 l i c 口f b ( 傀 ) 滩由 士 鼬 种 图2 1e r p 体系结构 6 华中科技大学项士学位论文 e r p 与m r p i i 相比，一个重要特点是对决策的支持，体现供应链的管理模式，另外 新增了如人力资源、设备的管理等；从支持环境上，强调集成的概念，与企业内生产技 术系统的集成，与企业外实体的集成。e r p 与m r pi i 的区别在于一个以市场为核心，一 个以生产为核心【l ”。 图2 1 的构架，总体看形似一个“十”字，横向分析从供应商到生产企业到分销售 商，客户，体现了供应链的管理思想。在现代市场环境中。企业不能一切以自我为中心， 其它供应商与销售商并不是自己理所当然的服务者而应看作平等等的合作伙伴，在制 定自己的生产计划时必须考虑到伙伴的生产能力与计划，这样，企业计划的范围扩大了， 计划平衡不再是仅仅考虑自己生产能力的平衡，更应考虑到供应与销售的平衡，这充分 体现了e r p 以市场为核心的思想。也反映出m r pi i 以生产为核心的不足。 从纵向分析，以m r pi i 为中心。功能上增加质量管理、设备管理以及人力资源与决策 支持，这是对m r pi i 的应用范围的扩展。在生产模式方面，体现在对备货型生产m t s 、 订货型生产m t o 等混合生产模式的支持：生产管理方面，婶与j i t 管理方式的相结 合，优势互补使计划制订与生产管理更为协调。框图纵的方向还体现出e r p 与c i m s ( 计 算机集成制造系统，c o m p u t e ri n t e g r a t em a n u f a c t u r es y s t e m ) 的相互关系。简单说，e r p 是 企业管理灵魂，而c i m s 则是管理与技术的集成与综合。 图2 2 制造资源计划m r p l l 华中科技大学硕士学位论文 2 2 2 主要功能模块 e r p 系统主要具有以下模块”1 ： ( 1 ) 生产控制管理模块 生产控制管理模块是e r p 系统的核心，它将企业的整个生产过程有机地结合在一 起，使企业能够有效地降低库存，提高效率，使生产流程能够连贯地进行，而不会出现 生产脱节。耽误生产交货时间。 生产控制管理是一个以计划为导向的先进的生产管理方法。首先，企业确定它的一 个生产计划，再经过系统层层细分后，下达到各部门去执行。 1 ) 主生产计划 主生产计划是企业在一段时期内的总活动的安排，是一个稳定的计划，是以生产计 划、实际定单和对历史销售分析得来的预测产生的。它是安排将来的各周期中提供的产 品种类和数量的依据，可以将生产计划转为产品计划，在平衡了物料和能力的需要后， 精确到时间、数量的详细进度计划。 2 ) 物料需求计划 根据主生产计划以及物料清单，把整个企业要生产的产品的数量转变为所需生产的 零部件、原材料的数量，并对照现有的库存量，可得到还需加工多少，采购多少的最终 数量。这是整个部门真正依照的计划。 3 ) 能力需求计划 在得出初步的物料需求计划以后，将所有工作的总工作负荷与工作中心的能力平衡 产生详细工作计划，用以确定生成的物料需求计划是否是企业生产能力上可行的需求计 划。能力需求计划是一种短期的、当前实际应用的计划。 4 ) 车间控制 车间控制是随时间变化的动态作业计划，是将作业分配到具体各个车间，再进行作 业排序、作业管理、作业监控。 5 ) 制造保准管理 在编制计划中需要许多生产基本信息，这些基本信息就是制造标准，包括零件、产 品结构、工序和工作中心，都用唯一的代码在计算机中识别。 ( 2 ) 物流管理模块 物流管理主要指企业的购、销、存的管理，它主要包括分销管理、库存管理和采购 华中科技大学硕士学位论文 管理，它不仅包括企业内部的管理，更重要的是它包括对供应商、分销商的相关信息的 管理。 ( 3 ) 财务管理模块 企业的一切经济活动均反映在财务帐目中，及时、准确的财务管理是极其重要的。 e r p 中的财务管理模块与系统的其他模块有相应的接口，可以进行数据通信，其他模块 的数据变化能自动地反映在其相应的财务账上。 一般的e r p 软件的财务部分分为会计核算和财务管理两大模块。 ( 4 ) 人力资源管理模块 人力资源管理模块不仅仅只是完成对企业员工的简单的管理，它还要辅助管理人员 解决企业所需人才的规划、招聘、培训等相应的问题。人力资源管理模块基本有入力资 源规划、人员招聘管理、工资核算、工时管理等功能。 2 3 生产计划的功能 本小节主要讨论了生产计划的关键作用以及编制过程中需要确定的因素，即生产能 力平衡、各货型企业品种的确定等。 2 3 1 生产计划的关键作用 从e r p 体系结构图可以得知，主生产计划是e r p 系统的核心系统之一。 主生产计划是一个从宏观计划到微观计划过渡的层次：同时还是联系企业内部( 生 产制造) 和企业外部环境( 市场及销售) 的重要桥梁。主生产计划m p s 在e r p 系统中 的作用是： ( 1 ) 生产规划的具体化，主生产计划汇总结果应和生产规划一致； ( 2 ) 它是一种现实的可执行的目标，建立良好的生产顺序，使生产可以平稳地进行。 主生产计划的有效性取决于预测和销售的可信度； ( 3 ) 作为编制物料需求计划和关键资源计划的依据： ( 4 ) 满足客户订单的根本保证，并同时提供可供销售量信息，作为对客户承诺的依 据。 主生产计划由预测、订单和生产规划所驱动，根据能力和产品提前期的限制，来识 别生产产品品种，安排生产时间和确定生产数量。影响主生产计划的因素有优先权和能 9 华中科技大学硕士学位论文 力计划，优先权能确定产品生产的时间，决定物料需求的种类和时间，而能力确定了能 否生产，决定劳动力、设备的需求的类型和时间。 能力限制 预测 生产规划 客户订单 识别生产品种 安排生产时间 确定生产数量 产品提前期限制 图2 3 主生产计划的作用 任何一家制造工厂都应该有一份m p s ，如果没有m p s 是很难进行工作的。m p s 提 供的是一份健全的集成的正式的计划，它具有从上至下较短的视野与时间阶段，它的重 点是在制造产品上，而且通过详细的计划系统，了解所需的物料、劳力、设备及资金资 源及所需的时机。 而一般来说。主生产计划未必是各种计划的源头，在m p s 之前，要先做生产计划 p p 。在实施生产计划的公司中，主生产计划可由生产计划展开而得。 生产计划的作用如下： ( 1 ) 详细定义企业计划中的制造部分。 ( 2 ) 设定产品的产量。 ( 3 ) 为作业管理控制提供基础。 2 3 2 生产能力平衡 生产计划必须经过粗能力平衡之后才能实施。生产能力和负荷的平衡工作包括：生 产能力计算、生产负荷计算、生产能力与生产负荷平衡计算【l 】。 ( 1 ) 生产能力计算 生产能力是一定时期内直接参与生产过程中的固定资产在一定的组织技术条件下， 可能生产一定种类和一定质量产品的最高数量或者是可能加工处理一定原材料的最大数 量能力。生产能力中的计划能力是指企业依据现有的生产技术条件在计划期所能够达到 的生产能力。 生产能力是针对一定的生产环节而言的，有单台设备的生产能力、工作中心生产能 1 0 华中科技大学硕士学位论文 力、车间生产能力和企业生产能力。而企业生产能力是制定生产计划的依据之一。 影响生产能力计算的因素有固定资产的数量，固定资产的工作时间，固定资产的生 产效率，劳动人员的数量，实际工作日和工时利用率。 生产能力计算主要是对生产设备能力和人员能力进行计算，它们分别由以下公式导 出： 设备能力= 设备数量x 设备有效工作时间x 设备利用率 人员能力= 人员数量x 有效工作时间x 工时利用率 ( 2 ) 生产负荷计算 在制造工业中，设备或人员所能承担生产任务，即完成生产计划所需要的实际能力 就是生产负荷。正确地计算出生产负荷，就可以确定生产计划所需要完成的工作量，合 理的安排生产和调整负荷，提高负荷的均衡性。生产负荷的计算方法如下： 计划负荷需人员能力= 计划产量x 单位产品标准工时定额 计划负荷需设备能力= 计划产量x 单位产品台时定额 ( 3 ) 生产能力与生产负荷平衡 计算了生产能力和生产负荷之后，可以根据这两个方面进行综合平衡。 生产能力一生产负荷= 负数( 能力不足) 生产能力一生产负荷= 正数( 能力多余) 生产能力不足就表示超负荷，而生产能力多余则表示有空闲，找出生产能力与生产 负荷之间的关系，目的是发现能力的余缺，采取消除薄弱环节，利用多余能力的措施， 提高负荷的均衡性。 对于单台机器来说，影响制造能力的因素有每周工作时间、准备和拆修时问、维护、 工具和材料的利用率、加工成品率、工人熟练程度、返修及机器可用时间。 对于由多种机器所组成的加工中心来说，影响制造能力的因素有劳力的分配、物料 的搬运、替代工序、支持系统。 对于由多个加工中心所组成的车间来说，影响制造能力的因素有产品组合、设备布 局、场地、发送接受能力、库存能力、供货能力、副产品处理能力。 对于由多个车间所组成的企业来说，影响制造能力的因素有车间的位置、车间布局、 卫星厂、仓库、运输、子承包能力、现场服务能力、整修和返修能力。 华中科技大学硕士学位论文 2 3 3 产品品种的确定 对于三种不同的生产方式，订货生产和装配生产都是由订单来驱动的，没有产品品 种确定的问题。而各货型生产是由市场预测和订单同时驱动，故而企业编制生产计划的 核心内容是确定品种和产量，因为有了品种和产量就可以计算产值】。 企业的市场产品结构及其影响因素是企业经营的主要对象，企业要根据市场的变化， 按产品市场寿命周期制定相应措施，确定产品的生产量及销售指标。同时，要对新产品 开发和投放市场的时机作出决策以适应市场的需要。而对多产品的生产企业，还必须 研究产品结构，研究企业对每种产品的投入、产出、创利和市场占有率、市场成长率的 关系，以决定对众多产品的资金资源分配。 产品结构是指产品组合中不同产品类型之间质的组合和量的比例关系瞄】。确定品种 可以采取象限法和收入利润顺序法。 ( 1 ) 象限法 对于一个拥有复杂产品系列的企业来说，一般决定产品结构的因素是市场吸引力和 企业实力1 2 1 。市场吸引力包括企业销售量( 额) 增长率、目标市场容量、竞争对手强弱及 利润高低等。其中最主要的是反映市场吸引力的综合指标一销售增长率，这是决定企业 产品结构是否合理的外在因素，一个产品的销售增长率可以看出其所处的生命周期阶段 及发展前途。企业实力包括市场占有率、技术、设备、资金利用能力等，其中市场占有 率是决定企业产品结构的内在因素，它直接显示出企业的竞争实力。市场吸引力和企业 实力二者相互影响，互为条件。市场吸引力大，销售增长率高，可以显示产品发展的良 好前景，企业也具备相应的适应能力，实力较强；如果仅有市场吸引力，而没有相应的 高销售增长率，则说明企业尚无足够实力，该种产品也就无法顺利发展。相反，企业实 力强，而市场吸引力小的产品也预示了该产品的市场前景不佳。 象限法l 圳是将企业所有产品以销售增长率和相对市场占有率进行再组合( 图2 4 ) 。 座标图中纵轴表示企业销售增长率，以1 0 和2 0 作为区分高、低的中点，横轴表示相对 市场占有率，以1 为分界点，将企业经营的全部产品分为四类( 象限) ，依次为“问题? ” 产品、“明星”产品、“金牛s ”产品、“瘦狗”产品在使用中，企业可将全部产品 按各自的销售增长率和相对市场占有率的大小，在座标图上标出其相应位置( 圆心) 。定 位后，按每种产品当年销售额的多少，绘成面积不等的圆圈，定位的结果即将产品划分 为四种类型。企业根据各类产品的特点，制定、实施相应的经营战略。实现产品及资源 1 2 华中科技大学硕士学位论文 t 目_ = = l l 目_ - 自l l 自= 。= = = = = _ = 目= = t 分配结构的良好循环，保证其不断淘汰无发展前景的“瘦狗”产品，改善“问题”产品， 保持“明星”产品和“金牛”产品，就有希望保持企业当前利润和长远利润的稳定，形 成合理的产品结构，维持资金平衡。 产 品 梢 售 增 长 直 ( 百 分 比 ) 2 0( 明星) ( 问息) 。o 。0qo o o o0。0 0 0 ( 金牛) g o o ( 糊) 4 uz o1 uu5q ：强n l z 5 相对市场占有摩( 对教尺席) 图2 4 象限法 ( 2 ) 收入利润顺序法 收入利润顺序法【2 1 1 是将生产的多种产品按销售收入和利润排序，并将其绘在收入利 润图上，表2 1 所示的八种产品的收入和利润顺序，可绘在图2 5 上。 表2 1 销售收入和利润次序表 产品代号 abcdefgh 销售收入 12345678 利润大小 23165874 _ 。f g d r e h b a。 c 12345678 收入大小序 图2 5 收入利润次序图 8 7 6 5 4 3 2 1 利润大小序 华中科技大学硕士学位论文 i e = z = = = _ = = i = _ = = ；= = ；= 目= ；t = = = 自= 从图2 5 中可以看出：一部分产品处在对角线上，一部分产品处于对角线上方，还 有一部分处在对角线下方。 对于销售收入高，利润大的产品，即处于图2 5 左下角区的产品是应该生产的。相 反，对于销售收入低，利润小的产品( 甚至是亏损产品) ，即处于图2 5 右上区的产品， 需要作进一步分析。其中很重要的因素是产品生命周期。 如果是新产品，处于导入期，因顾客不了解，销售额低；同时，由于设计和工艺未 定型，生产效率低，成本高，利润少，甚至亏损，就应该继续生产，并作广告宣传，改 进设计和工艺，努力降低成本。 如果是老产品，处于衰退期，就不应该继续生产。除了考虑产品的生命周期因素以 外，还可能有其它因素，如质量不好，则需提高产品质量。 一般来说，销售收入高的产品，利润也高，即产品应在对角线上。对于处于对角线 上方的产品，如d 和f ，说明其利润比正常的少，需要考虑是售价低了，还是成本高了。 反之，对于对角线下方的产品，如c 和h ，利润比正常的高，可能由于成本低所致。可 以考虑增加销售量，以增加销售收入。 从上述的两种方法可以确定一段时期的主打品种和生产品种，对于企业生产有一定 的指导作用。 1 4 华中科技大学硕士学位论文 e = 自= = _ = = j = = = ；= = = = = = _ = 3 长丰e r p 系统实施中的生产计划子系统 3 1 实际问题的提出 长丰e r p 系统主要模块如图3 1 所示。基于生产计划在整个系统中的关键作用，长 丰集团提出制定正确的、能满足市场变化的生产计划的要求，这是一个企业生产经营活 动正常的关键。这也就是本文研究的主要问题。 图3 1 长丰e r p 系统主要模块 3 2 长丰生产计划子系统 经过两年的开发，长丰生产计划子系统已初具规模，也投入了应用生产计划子系 统是按照传统模式搭建起来的，主要由制定年目标、制定年计划、制定月滚动目标、制 定月目标、制定半月目标、制定半月计划以及制定日工作令这几个功能模块组成。( 图 3 2 ) 华中科技大学硕士学位论文 # ；= = = = = = = = = ；= ；= = = = = = = = = = = = = = = = = 一一一 图3 2 生产计划子系统主要模块 ( 1 ) 四种目标：年目标、月滚动目标、月目标、半月目标，制定过程为： 对于每一种车型有 需求量= 销售量+ 安全库存一有效库存 最小生产能力= m i n ( 焊装生产能力，涂装生产能力，总装生产能力) i fy 需求量最小生产能力t h e n 每种车型的生产数量= 该种车型的需求量； e l s e i fy 需求量 最小生产能力t h e n 每种车型的整车生产数量= 最小生产能力该种车型的需求量需求量： e n di f 但是，在系统运行过程之中出现了一个未曾预料的情况。长丰集团的制造总部原本 设立在永州，因扩大生产，于2 0 0 1 年底在长沙建立了一个总装部，也就是长沙分部的车身 也由永州总部来生产，这样就造成了在永州总部的最终产品不只是整车，还有相同车型的 车身。于是，我增加了一个“长沙总装”的标记字段来区分生产的是车身还是整车，使得 系统仍能正常运行。所幸的是，这只是一个过渡阶段，最终长沙分部会有自己的整条流水 线，而永州的系统也将能按照最初的设计来运行。 在现行系统中，求得四种目标都使用同一数学模型： 在保证运往长沙的车身的情况下，对于每一种车型有 6 华中科技大学硕士学位论文 量) ) 整车需求量= 销售量+ 安全库存一有效库存 车身需求量= 订单数量 最小生产能力= r a i n ( 焊装生产能力，涂装生产能力，( 总装生产能力+ 车身订单数 i f 需求量s 最小生产能力t h e n 每种车型的整车生产数量= 该种车型的整车需求量； 车身生产数量= 该种车身需求量； e l s e i fy 需求量 最小生产能力t h e n 车身生产数量= 该种车身需求量： 每种车型的整车生产数量= ( 最小生产能力一车身订单数量) 该种车型 整车的需求量整车需求量； e n di f 若决策人对系统输出计划仍不满意，可以人工修改每种车型的生产数量。 四种目标界面相似，下面以年生产目标作为示例： 图3 3 年生产目标 1 7 华中科技大学硕士学位论文 ( 2 ) 半月计划 半月计划的功能是根据半月目标和半月批次信息将目标产量分配至每天。其中半月 批次信息是由决策人制定的，由决策人来考虑所有批次的优先级，并依次排序。默认计 划前期剩余满足生产储运线上的理想分布，车身及其在流水线上各采集点出现的时间构 成了一个梯形分布。安排总装入库的产品计划，根据储运线上的车身分