（控制理论与控制工程专业论文）面向订单型服装企业生产计划调度的研究.pdf

r e s e at h e s i ss u b m i t t e dt o s o u t h e a s tu n i v e r s i t y f o rt h ea c a d e m i cd e g r e eo fm a s t e ro f e n g i n e e r i n g b y x i e l i u q i n s u p e r v i s e db y f e is h u m i n s c h o o lo f a u t o m a t i o n s o u t h e a s tu n i v e r s i t y m a r c h ，2 0 1 0 东南大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。 尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过 的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我 一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 研究生签名：惮日 东南大学学位论文使用授权声明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印 件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质 论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布( 包括 刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权东南大学研究生院办理。 ：型年砂 摘要 摘要 随着市场的发展，面向订单生产逐渐成为企业的主要的生产模式。提高客户满意度，缩 短产品交货期是适应形势快速发展、提升竞争力的重要环节，因此，合理制定订单生产排程 和车间调度是生产企业管理的一个重点。 从服装企业的实际情况出发，首先对面向订单的服装企业的订单生产计划排程的活动流 程和要求进行了分析和研究，确定了订单排程与车间作业调度的主要步骤，研究了基于层次 分析法的订单优先级确定的方法。根据服装企业不同时期的生产目标，建立相应的数学模型， 并分别应用遗传算法和约束理论的知识进行求解。论文主要工作包括： 按照准时化生产的理念，面向订单生产的服装企业要按客户要求的交货日期来安排生产 排程，由此建立了基于提前拖后成本的生产计划排程模型，并采用遗传算法来求解。 在约束理论知识的基础上，建立了最大流程时间最小化的数学模型，并采用了启发式算 法进行订单的生产排程。接着，讨论了企业的紧急订单的插入问题和订单变更的问题。 讨论了裁剪车间的带有工艺约束并行机调度问题和缝制车间流水线排程问题，分别建立 相应的数学模型，并采用了遗传算法来求解。 最后，结合宁波某服装企业的生产计划管理系统，介绍了生产订单排程的应用及相关功 能的实施。 关键词：面向订单，订单排程，车间调度，交货期，层次分析法，遗传算法，约束理论，启 发式算法 ar e a s o n a b l ep r o d u c t i o ns c h e d u l i n ga n ds h o ps c h e d u l i n gi sa k e yp a r ti nm a n u f a c t u r i n ge n t e r p r i s e s f i r s t l yt h es e a r c hi n t ot h ec o n t e n t so ft h eo r d e rp l a n n i n gi sa n a l y z e di nt h et h e s i sf r o mt h ef a c t o ft h ec l o t h e se n t e r p r i s e t h e nt h em a i ns t e p so fo r d e rs c h e d u l i n ga n ds h o pa c h e d u l i n ga r e d e t e r m i n e d a n dt h em e t h o db a s e do na n a l y t i ch i e r a r c h yp r o c e s si su s e dt oc a l c u l a t et h eo r d e r p r i o r i t y t h ec o r r e s p o n d i n gm a t h e m a t i cm o d e l sa r ee s t a b l i s h e db a s e do nt h ed i f f e r e n ta i m so ft h e e n t e r p r i s e t h em a i nr e s e a r c hw o r ki nt h i st h e s i si n c l u d e s ： i na c c o r d a n c ew i t ht h ec o n c e p to fj u s ti nt i m e t h em t o e n t e r p r i s es c h e d u l et h eo r d e rt o s a t i s f yt h ec u s t o m e rd u ed a t e t h et h e s i su t i l i z e s 恤ea d v a n t a g e so f1 o ct 0d e a lw i t hb o t t l en e c k st op l a nt h eo r d e r s c h e d u l i n g a f t e rt h a t ，t h eo r d e ri n s e r t i n ga n dt h eo r d e rc h a n g i n ga r es t u d i e di nt h et h i r dc h a p t e r a f t e r , t h eg e n e t i ca l g o r i t h mi ss t u d i e df o rs o l v i n gp a r a l l e lm a c h i n es c h e d u l i n gp r o b l e m si nt h e c u t t i n gw o r k s h o p sa n dp i p e l i n ep l a n n i n gi ns e w i n gw o r k s h o p f i n a l l y ，c o m b i n e dw i t ht h ep r o j e c to fp r o d u c t i o ns c h e d u l i n gs y s t e mo fan i n g b oc l o t h e s e n t e r p r i s e ，t h ea p p l i c a t i o no ft h eo r d e rs c h e d u l i n gi sd e s c r i b e d k e y w o r d s ：m a k e t o - o r d e r , o r d e rs c h e d u l i n g ，s h o ps c h e d u l i n g ，d u ed a t e ，a n a l y t i ch i e r a r c h yp r o c e s s ， g e n e t i ca l g o r i t h m , t h e o r yo fc o n s t r a i n t s ，h e u r i s t i ca l g o r i t h m i i 目录 目录 摘要i a b s t r a c t i i 第一章绪论1 1 1 引言。l 1 2 生产计划相关技术研究现状2 1 3 订单型的企业生产特点及要求4 1 3 1 生产企业的分类4 1 3 2 面向订单的服装企业生产特点4 1 3 3 订单生产对生产计划的要求5 1 4 本文主要研究内容及结构安排6 第二章面向订单的服装企业生产计划7 2 1 企业生产计划排程7 2 1 1 订单排程总体目标7 2 1 2 数据信息8 2 1 3 生产排程及调度功能需求8 2 1 4 企业生产计划排程流程9 2 2 订单优先级的确定1 0 2 2 1 层次分析法11 2 2 2 订单优先级确定步骤l1 2 3 生产计划排程问题的研究方法1 5 2 4 遗传算法。1 7 2 4 1 遗传算法思想来源。1 7 2 4 2 基本遗传算法描述。18 2 4 3 遗传操作1 9 2 4 4 遗传算法的特点2 1 2 4 5 遗传算法的应用2 1 2 5 基于提前拖后成本的生产计划排程2 3 2 5 1 问题描述及建模。2 3 2 5 2 遗传算法求解2 4 2 5 3 编码及解码2 4 2 5 4 适应度函数的选取。2 5 2 5 5 选择机制的确定2 5 2 5 6 交叉算子和变异算子2 5 2 5 7 应用实例2 6 2 6 基于约束理论的启发式生产排程2 7 2 6 1 约束理论定义2 7 2 6 2 基于最大流程时间最小化的模型2 8 2 6 3 基于约束理论的启发式优化算法。2 8 2 7 本章小结31 3 1 2 插单处理流程一3 2 3 1 3 插单算法3 3 3 2 订单变更3 4 3 3 本章小结3 5 第四章车间调度一3 6 4 1 裁剪车间裁剪作业调度3 6 4 1 1 问题描述。3 6 4 1 2 基于遗传算法的优化方法。3 7 4 1 3 应用算例3 9 4 2 缝纫车间流水线调度3 9 4 2 1 模型的建立一3 9 4 2 2 算法的设计4 0 4 3 本章小结4 2 第五章计划系统实现4 3 5 1 系统整体架构4 3 5 2 系统开发工具4 3 5 2 1 系统软件开发工具的选择。4 3 5 2 2 数据库建模工具的选择4 4 5 2 3 数据库开发工具的选择4 5 5 3 系统实施与介绍4 5 5 4 本章小结5 0 第六章总结与展望。51 6 1 总结5l 6 2 展望5l j 敦谢5 3 参考文献5 4 作者在学期间发表论文5 6 i v 第一章绪论 1 1 引言 第一章绪论 服装工业是我国传统的工业，自从入世以来，我国服装行业面临的机遇与挑战同时存 在。依据我国纺织原材料资源和劳动力成本较低的优势，以及原有的规模和基础，服装工 业仍将是我国出口创汇的支柱产业。但由于对原料资源和劳动力的依赖，其仍然处于劳动 密集型产业。当今贸易全球化发展，全世界的纺织服装企业的生产和供应都处在同一产业 链中竞争。由于时尚流行的周期变化越来越短，服装行业进入了小批量、短周期、快交货、 零库存的制造时期，信息的收集、交流、反应以及快速的决策将成为企业竞争能力的关键 因素。因此，我国纺织服装企业急需增强开发创新能力、提高市场营销能力和管理水平。 目前世界成衣订单交货期已缩短到6 0 天之内，国际市场瞬息万变，竞争激烈。在这信息 化迅猛发展的时代，我国纺织服装企业的信息化建设已成为当务之急，刻不容缓。 在服装生产领域，由于客户需求的多样性和不确定性，订单的产品内容和接到订单的 时间往往不能确定，存在着各种各样的变化；并且订单中的产品往往是一次性需求，无法 事先对计划进行安排，也不能采用线性规划法进行品种和产量的优化；同时客户对质量、 交货期的要求也越来越严格。因此企业只能按照随机到达的客户订单来编制计划，组织生 产。订单需求源头上的不确定使得按照订单制定的生产计划很难灵活而较准确地完成，而 企业的生产活动的稳定性又需要生产计划来支持，因此这些因素造成企业生产计划的稳定 性与订单的不确定性之间存在着一定的矛盾。在实际的生产管理中主要依靠经验丰富的管 理人员和调度人员采用手工编制生产计划，效率低、准确度不高、易延误交货期，无法实 现订单的快速生产，也无法达到比较优化的计划与生产控制结果，因此手工编制方式已经 不能适应快节奏的现代化生产和激烈的市场竞争。服装企业只有加强生产管理水平，才能 拥有较高的客户满意度，维持较强的市场竞争力，因此迫切需要对生产计划进行研究。实 现面向订单的计划排程与车间调度系统是企业生产管理信息化的一个核心，以达到对客户 订单需求的快速响应。 生产计划管理包括粗略产能计划、主生产计划、物料需求计划、产能需求计划、生产 计划排程和现场车间调度与监控等主要几个部分。生产计划排程是生产计划管理的重要组 成部分，是企业为实现一个生产目标所进行的一系列的预测和决策活动，它的主要任务是 确定企业在一定时期内要生产的产品和生产这些产品所需的资源如设备、人力、财力等， 其目的是为了获得高的经济效益。车间调度也称车间作业计划，简称为调度，是在企业大 的生产计划的基础上，并且在满足活动完成时间要求和有限资源共享的约束条件下，为每 个活动分配资源和时间。生产计划和调度问题都是在给定的时间范围内分配资源来完成任 务。计划定义了必须做什么，并对怎么来做加以约束。计划考虑时间估计、每种行为所需 东南大学硕士学位论文 资源、行为之间的优先关系以及约束，在对计划问题进行研究时，都需要建立对应的数学 模型以及综合目标集。调度是指任务的时间安排和按照计划实际执行要求的行为，更偏重 于时间概念，需要在工厂或者公司的范围内将问题分解为更小的规模以便于求解，同时要 与企业的组织层和决策层相关联，实现生产高效率和高可靠性。 1 2 生产计划相关技术研究现状 在发达国家，自动化的管理体系和智能化的决策支持，以及电子商务的应用已经十分 广泛，供应链信息化管理软件的发展及应用已经非常成熟。一些服装行业的知名企业早就 在e r p 的基础上构建了先进的物流供应链管理、商业智能、全面预算管理等一系列更为先 进的信息化管理系统，而我国在这方面还有着比较大的差距。据统计，我国比较大型的服 装企业对财务软件、c a d 设计软件、e r p 软件的应用已经比较普遍。但是服装生产企业在 生产计划管理中经常出现很多问题，比如各生产部门信息流通不畅，不能高效率配合工作； 生产计划工作缺乏及时有效的数据，错误的计划造成生产失控，不能按时交货；生产过程 中常常出现短缺物料，造成生产中断；各生产工序之间进度不统一，出现某些生产线加班、 空等的情况，诸如此类问题还有很多。这种现象反映了大多数企业都没有一个科学合理的 生产计划核心管理和控制的方法。目前多数的服装企业的生产计划和控制大多是由人的经 验做判断，而依靠人的经验和计划能力去安排生产对企业来说是一个很危险的事情。也有 企业使用了计划排单的软件系统来帮助做生产计划，但有些软件只是简单替代手工计算的 工具，如何安排生产计划还需要人去做判断，远远没有发挥计算机智能预测和排单的作用； 有些软件则是适用于其他生产制造行业的计划排程系统，用到服装行业却有许多不顺手和 不合理的地方，难以获得实际的效果。 目前，生产计划主要包括企业资源计划( e r p ) 、准时化生产( t ) 、约束理论( 1 o c ) 、 高级计划与排程( a p s ) 等等。 e r p 是在物料需求计划( m r p ) 和制造资源计划( m r p h ) 的基础上发展起来的【。 m r p 基于无线产能假设，m r p i i 在m r p 的基础上引入能力需求计划，具有了闭环控制能力。 e r p 进一步扩展了m r p 的管理范围，将资源从物料扩展到人力、资源、设备等，涉及企 业的整个生产经营活动。e r p 是一个典型的由上向下的推动式的计划系统，包括主生产计 划( m p s ) 、粗能力计划、能力需求计划、物料需求计划及车间级作业计划。在需求预测 准确、生产能力平衡和生产过程稳定的条件下，e r p 能够实现在正确的时间内生产正确的 产品。但是在实际生产环境中存在很多不确定的因素，e r p 按照确定的物料清单、提前期、 批量、工艺路线计算出来的排程方案很难直接使用。e r p 典型的分层计划逻辑使各层计划 之间缺乏必要的沟通，往往由于顶层计划的微小改动而造成下层计划的紧张，虽然理论上 可以通过反复的能力平衡进行调整，但是实际操作中难以实现。 j i t 起源于日本的丰田汽车公司，它以降低成本、快速响应市场需求为基本目标，实现 j 1 t 的基本手段包括优化生产过程( 生产同步化、生产均衡化、生产柔性化) 、建立柔性生 产机制、全面质量管理、模块化设计与并行设计等【l 】。j 玎系统以平滑的生产、标准的工作、 2 第一章绪论 快速的准备和更换时间、合理的设备布局、自动化的加工过程等为前提条件，适合于重复 制造的环境。 t o c 3 】的发展经历了最优生产技术、鼓缓冲器绳子理论、t o c 理论三个阶段，它的计 划控制逻辑为：划分系统的瓶颈资源和非瓶颈资源，根据瓶颈资源的生产能力制定主生产 计划，并根据瓶颈资源的生产节奏安排其它非瓶颈的环节生产。为了获得最优的有效产出， 可以在瓶颈资源处设置缓冲保护。t o c 软件比较适用于离散生产、机群型布置多品种批量 生产、有多种产品搭配组合的订货生产及订货组装等生产类型。 a p s 是2 0 世纪5 0 年代发展起来的一种管理技术，它的核心是约束理论，最显著的特点 是层次性计划体系。a p s 是整个供应链的综合优化计划，涵盖了采购、分销、生产等供应 链的整个业务流程。 在供应链环境下，a p s 的研究热点主要集中在计划与排程集成模型的建立于求解算法 方面。供应链环境下的计划与排程问题可以描述为：为完成特定的生产任务分配共享的资 源，并使得预定的某些生产指标最优。通常每个生产任务由一组操作组成。 a p s 与e r p 的不同之处在于：( 1 ) e r p 是基于固定的提前期，而a p s 则是对提前期进行 动态计算；( 2 ) e r p 强调计划的可行性，只限于生产和采购领域，只考虑能力约束而不做 优化，因此是一个运作层面的连续计划系统。而a p s 试图在考虑瓶颈的同时，找到一个跨 越整个供应链的最优计划。a p s 提供了集成的优化方法，但是只是局限在计划决策领域， 它需要从e r p 、j 系统中获取所需的数据，因而通常是将a p s 嵌入到e r p 系统中，以提高 e r p 的优化能力。 进入2 1 世纪以来，随着i n t e m e t 技术的飞速发展和敏捷制造、虚拟制造、动态联盟等先 进制造技术哲理的提出，使得网络化制造模式下的调度研究以及企业异地生产调度研究等 成为调度领域新的研究方向。 研究人员对开发更先进的计划和调度系统的理论和方法从来没有停止，目前的研究重 点主要在以下几个方面： ( 1 ) 寻求新的算法。对解决更大规模的问题、探寻更先进的搜索策略和更快的计算速度 都是新的优化算法的研究者们迫切需要解决的目标。 ( 2 ) 生产计划与车间调度的集成问题。在实际的生产管理中，生产计划和车间调度一般 是分属不同层，这会引发计划与实际调度脱节而不可行的问题。如何将生产计划层和车间 调度层做到无缝连接，进行集成优化，获得整体最优的调度系统需要进一步的研究。 ( 3 ) 动态调度问题。生产过程中，各类事件随机到达，需要调度能够实时地做出反应。 传统的调度算法都是“开环”调度算法，调度一旦形成了，就不能够通过连续反馈做出调 整。针对实时环境不可预测的特点，提出“闭环 控制或者基于反馈控制的实时调度的要 求，这就是动态调度方法。 现代经济市场环境发生了巨大的变化，作为企业生产管理的重要手段和工具，计划和 调度系统已经成为一个多要求、多目标的生产规划体系，它接受来自企业内外的各类信息， 动态地调整企业的生产运作，满足生产目标多元化的要求。 东南大学硕士学位论文 1 3 订单型的企业生产特点及要求 1 3 1 生产企业的分类 激烈的市场竞争要求产品的交货期越来越短，建立适合本企业实际生产情况的生产管 理系统是企业适应市场和自身发展的需要。不同的企业有着不同的生产模式。企业的生产 模式，按照生产环境和计划方式，主要可分为面向库存生产( m a k e - t o s t o r e ，简称为m t s ) 、 面向订单生产( m a k e t o o r d e r ，简称为m 1 o ) 以及同时兼有这二者的混合型生产三大类【5 】。 1 ) 面向库存型企业 该类型的产品是在客户订单到达之前己经开始生产，通过库存来满足顾客的需求。典 型的情况是，产品放在仓库里等待客户订单。在这种情况下交货提前期短，通常销售量也 很大。这种企业一般是生产标准件或进行原料的简单加工。m t s 型企业采用成组技术和专 用生产线，影响因素相对较少，比较稳定相关技术已经比较成熟。 2 ) 面向订单型企业 该类型的企业是在客户订单到达之后，才开始组织生产过程。由客户提供产品资料， 企业根据客户的要求来进行生产，主要包括：面向订单设计( e n g i n e e r - t o o r d e r ，简称为e t o ) 和面向订单装配( a s s e m b l e t o o r d e r ，简称为a r o ) 。e t 0 是一种在接到客户订单后，依照 客户指定规格，由工程师开始设计产品的生产环境，首先定义产品规格，然后开出物料清 单，订购所需物料并保留生产能力。整个交货提前期包括设计时间、物料采购时间和生产 时间。这种生产计划方式主要用于高度客户化的订单。a t 0 则是在接到客户订单后开始组 装最终产品的生产环境。装配产品所需的主要组件在客户订货之前就计划、生产并储存入 库的。接到客户订单之后，依照客户指示的规格领取组件并装配成完成品。当产品有许多 可选特征，而客户又不愿意等备料及生产所需的时间时，就可采用这种生产方式。随着市 场需求的变化，“面向订单生产这一领域以惊人的速度在发展。 3 ) 混合型生产 这是一种同时存在m t s 和m t 0 方式的生产，一方面根据一定的市场预测，保留较大 的库存量来满足后来的客户订单，另一方面以一定的实时生产能力来满足高度客户化的订单。 1 3 2 面向订单的服装企业生产特点 面向订单的服装企业是以市场为导向，紧紧围绕客户订单而展开各个部门的业务流 程，通常是先接受客户订单然后转化为生产定单，制订出生产计划，再通过发放物料采购 单采购物料，最后依据生产计划来组织车间任务的生产，直至完成产品发送等最后步骤。 在制定生产计划时，以满足客户交货期为主要目的，考虑均衡生产，选择合适的生产方案 是需要解决的主题。在面向订单生产的整个过程中，要对订单进行全方位的跟踪，了解订 单的生产完成情况，对生产现场的实时汇报进行分析，并对紧急订单的插入等特殊情况进 行处理，从而及时对生产计划进行有效的调整，保证计划的可行性。 4 第一章绪论 ( 一) 面向订单的生产模式的主要特点如下： 1 ) 严格按照客户的订单要求生产。订单式生产是一种拉动式的生产模式，仅当消费 者对某种产品有需求时，这种产品才被生产。如何在满足客户要求的前提下，降低成本、 提高利润成为企业所面临的紧要问题。 2 ) 每次订单的要求都不同，产品的原辅料都需在接单后才能安排采购，前置期较长。 3 ) 生产任务随客户订单的变动而变动，生产波动性较大，需要动态调整订单投产顺 序和生产进度，实现均衡生产。由于生产能力有限，必要时需外协加工，生产成本加大。 4 ) 产品品种较多，较少标准件制作。不同的产品有不同的工艺路线，其制造期也不 同。这就要求制造系统能够及时对这种定制信息做出反应，高质量地完成个性化产品的定 制生产。 5 ) 阶段生产系统一般相对独立，结构完整。 ( 二) 面向订单生产服装企业的车间运作有其自己的特点，表现为： 1 ) 计划是滚动式的，紧急订单必须能进入计划中，并得到处理。 2 ) 生产能力不是无限的，计划的制定受到能力的约束。 3 ) 生产的提前期要根据车间的实际生产情况来确定，不是一个定值。 4 ) 生产能力受到交货期的约束。 ( 三) 订单式生产常见的问题有： 1 ) 各工作中心产能大小不等，负荷分配不均，无法做到均匀生产；设备产能随订货量 的变动，常有负荷不足或负荷过多现象 2 ) 紧急订单、订单的交期或数量常有变更，造成生产和交期脱节。 3 ) 生产作业排序方法落后，造成物料加工时间长，设备利用率低。 4 ) 因生产变更频繁，常因无标准作业程序及工时资料，使实际作业日报不够正确，造 成进度管理不佳、交期延误。 1 3 3 订单生产对生产计划的要求 面向订单的生产计划管理除了具备计划的一般指导功能外，按订单生产对生产计划的 要求还有： ( 1 ) 快速响应客户需求 要求生产计划可以随时接受各种具有个性化需求的客户订单，确保企业能够对客户订 单做出快速响应，适应客户对产品品种、交货期、批量多样化的要求，并能够降低成本、 高质量地进行采购和生产。 ( 2 ) 生产计划的柔性 制定生产计划要对保证实现生产活动的各个环节进行仔细研究，使其相互配合，对企 业内外因素变化响应灵敏度高，能够适应内外因素的变化状况，使得生产计划从时间和空 间协调好各项生产工作，以柔性生产计划实现面向订单生产。 各级计划的变化要协调一致，能够根据订单变更和企业内部因素的变化加以修改、调 东南大学硕士学位论文 整和控制，适应面向订单生产时不断变化的情况。 1 4 本文主要研究内容及结构安排 本文根据面向订单的服装企业的生产特点及该类型的服装企业生产计划管理面临的 问题，进行生产排程的研究，提出适合订单型的服装企业生产计划管理的方法，并结合宁 波申洲针织有限公司实际的生产情况，将订单生产排程应用到管理中，来辅助计划人员的 决策。 具体内容安排包括如下几个方面： 第一章：概括了当前国内外对各种生产计划与调度问题的研究现状和趋势，分析了面 向订单的生产模式对企业的生产计划调度的要求，阐述了本课题的研究意义、主要内容。 第二章：分析服装企业生产排程的活动和要求，采用了层次分析法确定订单优先级。 建立基于提前拖后成本的订单排程模型和约束理论的订单排程模型，并应用遗传算法和 启发式算法分别求解。 第三章：研究企业的紧急订单的插入问题和订单变更的问题。 第四章：讨论裁剪车间的带有工艺约束并行机调度问题和缝制车间流水线排程问题， 分别建立相应的数学模型，并采用了遗传算法来求解。 第五章：介绍了生产订单排程在宁波某服装企业的生产计划管理系统中的应用，以及 相关部分功能。 第六章：总结了论文的主要研究工作，对论文中有待进一步研究的问题进行了展望。 6 图2 1 企业部门结构图 计划排程子系统主要实现的目标是根据各个生产部门车间的资源状态，将订单安排到 适合的车间进行加工生产，一方面要力求各个部门之间的协调，另一方面就是要保证订单 按时交货。 ( 1 ) 生产计划排程管理 一般情况下，根据企业的目标，将客户订单安排到各个生产车间，先制定开始加工时 间和结束时间，再由车间的调度员安排生产。在遇到紧急订单和订单变更的情况时，能够 7 东南大学硕士学位论文 找到比较好的插单方法和变更处理方法。 ( 2 ) 合同订单的跟踪 对客户订单的动态跟踪，方便查询客户订单的状态。掌握订单的生产情况：合同要求 的产品数量、实际生产数量、已完成的数量、未完成的数量；合同的交货期、合同已加工 时间、还需要的加工时间；订单处在哪个生产部门，还需有哪些工序的没有加工。 2 1 2 数据信息 一般而言，生产计划调度所需要的信息包括静态信息和动态信息。针对服装加工企业 实际情况，计划调度系统主要的需要信息有： ( 1 ) 订单信息：订单号( 合约号与货号) ，客户名称，客户代号、产品数量、产品价格、 利润估算、产品工艺要求、交货日期。 ( 2 ) 工艺加工信息：完成订单生产的过程中，所需要的工艺方案，每个工艺工序需要的 标准加工工时是多少。 ( 3 ) 客户信息：这里主要涉及客户重要度。 ( 4 ) 车间状态信息：车间加工能力，现在有多少任务正在进行，还有多少任务没有j j n - r ， 以及车间人员等状况。 图2 2 数据信息 2 1 3 生产排程及调度功能需求 系统针对企业日常生产运作、管理的实际情况，充分利用计算机信息处理与管理方面 的优越性，以实用性、先进性为实现目标。为此，系统应满足的功能需求如下： ( 1 ) 实现加工订单的下达，并实现订单状态的查询； ( 2 ) 实现任务或机器加工工时的统计、汇总、查询； ( 3 ) 辅助生产管理人员准确、及时地进行订单排程； ( 4 ) 能及时反映生产在线动态，并对排程结果予以调整； ( 5 ) 统计订单交货准期率，生成订单制衣交货期的考核，查询订单的部门跟踪； 第二章面向订单的服装企业生产计划 2 1 4 企业生产计划排程流程 面向订单的企业生产由订单拉动，生产订单转化为生产计划一般需要经历以下几个步 骤【6 】： ( 1 )接受订单前先需要对生产企业的生产能力和资源进行检查，以判断订单是否能够完 成。若是，此订单才能够被接受，进入订单库成为生产计划中的候选生产项目。 ( 2 )企业根据订单的交付日期以及产品要求，从订单库中筛选出订单，进行订单分解处 理，获得订单中所有与生产有关联的信息，从订货项目中将这些信息抽取出来，构成用于 生产计划制定的原始数据。这实际上是一个将客户订货转换为生产需求的过程，在对这些 生产需求处理之后，就可以进行生产计划的制定，确定计划期所要完成的生产项目并安排 生产时间。 ( 3 ) 对计划期的生产任务进行计划和调度的优化，通过有效的优化方法来确定产品投产 的顺序，以满足生产中各指标约束要求。 本文主要讨论生产计划的排程问题，其三个主要阶段如下图所示。 + 一 生产能力 订单交货日期h 厂 1 l 确定生产订单 中 生产计划 紧急订单h ，人 k 调整叫 机器故障 订单变更 卜j 、 一， ； 窗口订单集 串 否 动态生产调度 上 新的生产计划 图2 3 生产排程的关键阶段 9 订 萱 的 选 择 与 协 调 生 产 计 划 排 程 动 态 计 划 重 排 东南大学硕士学位论文 生产部门制定生产计划的最终目的是合理安排订单生产，充分利用现有的资源，消除 生产瓶颈，实现准时交货与均衡生产以提高经济效益。具体表现在提高车间或设备利用率、 缩短生产周期、保证按时交货、提高产品质量和降低产品成本、准确而又及时地为上级主 管部门提供可靠的各种统计数据等方面。生产计划调度的主要任务就是接受外销部门下达 的订单任务，然后根据优化目标来编制生产计划，再把计划下达到生产车间，并把生产任 务完成情况及时地反馈给计划管理人员和上级部门，以便根据车间的实际生产情况对特殊 情况进行调整。可以将从接受订单后到完成订单出货整个过程划分为三个阶段：订单的选 择与协调、生产计划排程、动态计划调度( 如图2 3 所示) 。 ( 1 ) 订单的选择与协调：根据订单交货日期及其重要程度，从众多的销售订单中选出在 下一时段安排生产的部分。 ( 2 ) 生产计划排程：根据产品的工艺路线，确定计划期内选择的每一个订单在每个工艺 阶段的加工开始时间和结束时间，即给出订单的加工车间及其加工顺序。 ( 3 ) 动态计划调度：在实际生产中，经常因出现紧急订单、订单变更等异常情况，造成 执行结果与原生产计划的偏差。对于出现的一般问题，如果可以通过加班进行解决， 就可以保持原计划不变。如果偏差过大，则需要重新驱动计划排程，以确保订单按 时交货。 2 2 订单优先级的确定 在面向订单生产的企业中，生产优先权的确定是制定生产计划排程的关键问题。关于 企业中每个部门都有不同的标准。销售部门要求能够按照顾客的重要性和交货期需求来安 排生产，希望给予市场效益高的订单更高的优先权；财务部门则希望根据订单利润大小来 确定优先权；生产部i - j 贝0 希望尽可能均衡生产。各个部门均从其部门利益出发考虑问题， 难以获得整个企业生产计划的整体效益的优化。 订单优先级的确定就是对现有订单按照一定的规则进行排序，规则涉及订单交货期、 数量、质量、利润等方面，通过某种算法得到订单的综合优先级，从而得到订单之间的排 列顺序 7 - 8 。 订单优先级的确定起到了两个重要作用：( 1 ) 由于企业的生产能力有限，如何从签约的 合同订单中决定哪些订单先进行排产时，不仅考虑交货期也要考虑订单的重要程度即订单 优先级，因为在近似交货期的一段时间内可能有许多订单，要在有限的能力内做出选择； ( 2 ) 在紧急订单需要插单时，首先要进行所有插单的优先级计算，选择待插订单中优先级最 高的先插入生产。选择已排订单中优先级最低的先抽出或暂停，而且要比较值不值得插单， 这些都要通过优先级来比较得出。 由于订单生产安排的优先级不仅仅取决于交货期，还受订单金额、利润、产品复杂度、 质量要求、订单物料满足度等众多因素的影响，且各个因素的影响权重也各异，是一个多 指标多权重的决策问题，而层次分析法( 触口) 正好解决类似问题。因此本文采用基于多指 1 0 第二章面向订单的服装企业生产计划 标权重决策的解决方法一层次分析法“姐巴) 实现订单优先级排序。 2 2 1 层次分析法 层次分析法( a n a l y t i c h i e r a r c h y p r o c e s s ，a h p ) 1 0 q 2 ，在2 0 世纪7 0 年代中期由美国运筹 学家匹兹堡大学教授萨蒂正式提出，它是一种定性和定量相结合的、系统化、层次化的 分析方法，特别适用于那些难于完全定量分析的问题。由于它在处理复杂的决策问题上的 实用和有效性，很快在世界范围得到重视，它的应用已遍及经济计划和管理、能源政策和 分配等领域。层次分析法通过建立多层次的决策指标体系表述决策问题，并以决策者的判 断为基础确定各备选方案的优先权，是一种常用的决策方法。人们在进行社会的、经济的 以及科学管理领域问题的系统分析中，面临的常常是一个由相互关联、相互制约的众多因 素构成的复杂而往往缺少定量数据的系统。层次分析法为这类问题的决策和排序提供了一 种新的、简洁而实用的方法。 用层次分析法进行决策时，大体上应分为四个步骤进行： ( 1 )分析系统中各因素之间的关系，建立系统的递阶层次结构； ( 2 )对同一层次的各元素关于上一层中某一准则的重要性进行两两比较，构造两两 比较判断矩阵； ( 3 ) 由判断矩阵计算被比较元素对于该准则的相对权重； ( 4 )计算各层元素对系统目标的合成权重，并进行排序。 2 2 2 订单优先级确定步骤 订单优先级排序可以分为三个步骤：评定指标的确定、评价指标权重的确定、订单优 先级的计算。 ( 一) 评定指标的确定 结合企业的具体情况，选用交货期、利润估算、客户的重要程度、质量要求四个因素 作为评价订单优先权的指标。理论上具体指标由企业经营者从中选取，除了参考一般常用 的指标，企业用户也可自选特定的指标。 交货期：按时交货是体现企业信誉度及快速响应客户的主要的因素。交货期的紧迫性 是指订单的交货日期离当前日期的长短。 利润估算：是指订单的估算的利润大小对订单优先级别的影响。利润估算高的订单优先 级高，反之就低。 客户的重要度：是指当前订单的客户重要度，因为好的客户会给企业带来潜在的利益。 客户重要度大的订单优先级高，反之低。 质量要求：订单的质量要求高低。质量要求太高的订单优先级低，反之就高。 ( 二) 评价指标权重的确定 权重由企业经营者自己根据实际情况和自身的策略决定，如客户重要度评价一般可分 为很重要、重要、比较重要、一般、不重要等等级，每一等级在合适的范围内赋予一定的 东南大学硕士学位论文 权值，重要性等级高则权值大。下面具体介绍四种因素的权重确定方法： 交货期：按照交货期的紧迫程度，一般可以分为：非常紧急、紧急、比较紧急、一般、 可延期五个等级，分别取值为：l 、0 8 、0 6 、0 4 、0 2 。 利润估算：按照利润估算的大小，一般可分为：巨大、大、比较大、一般、利润很少 五个等级，分别取值为：1 、0 8 、0 6 、0 4 、0 2 。 客户的重要度：按照客户的重要的程度分：非常重要( 战略性客户) 、重要( 黄金客户) 、 比较重要( 利润客户) 、一般重要( 普通客户) 、不重要( 零散客户、小客户) 五个等级，分别 取值为：1 、0 8 、0 6 、0 4 、0 2 。 质量要求：按对产品的质量要求分，一般分成：很高、高、比较高、一般、低五个等级， 分别取值：0 2 、0 4 、0 6 、0 8 、1 。 ( 三) 订单优先级的计算 用层次分析法( a h p ) 来计算订单优先级的主要步骤如下： ( 1 ) 层次构建。根据公司的实际情况，对层次构建的层次选择如下： 目标层：订单优先级； 准则层：为评价订单优先级的各个指标； 方案层：是要排序的订单； 准 方案_ | 昙c 图2 4 订单优先级计算的结构模型 ( 2 ) 构造成对判断矩阵。构造成对判断矩阵是层次单排序的前提。假设现在要比较 指标因子泞k ，而) 对目标的影响大小，即比较 交货期、利润、客户重要度、质量要 求) 等指标对目标“订单优先级 的影响大小，可以采取对因子进行两两比较建立成对比 较矩阵的办法。即每次取两个因子琦和而，以口藏示而和而对的影响大小之比，全部比较结果 用矩黼= 砌 删表示，称为之间的成对比较判断矩阵( 简称判断矩阵) ，且而与面对的影响 之比应为a j f l a 打。 判断矩酌： 第二章面向订单的服装企业生产计划 a = ( 嘞) 。= a na n a 2 1a z 2 a n la n 2 q 。 吒。 表2 1 唧的值 标度值含义 l 表示因素确锄比较，具有同等的重要性 3 表示因素而与誓比较，而比妒肖微重要 5 表示因素旎与刁比较，而比习明显重要 7 表示因素研与习比较，蔚比强烈重要 9 表示因素知与而比较，而比弓极端重要 2 ，4 ，6 ，8 2 ，4 ，6 ，8 分别表示相邻判断1 - 3 ，3 5 ，5 7 ，7 , - 一9 的中值 倒数 表示因素却与习比较，得判断呦，a o = l a l i 此表格需要企业内部计划主管人员对某个订单各个指标进行打分判断的。首先由企业 人员判断打分，确定每个指标的可取的值为( 0 2 ，0 4 ，0 6 ，0 8 ，1 ) ，然后两两