制造企业的排程及优化的分析.doc

毕业论文学 院: 专业年级: 学生姓名: 论文题目: 指导教师: 评阅教师: 2016 年 6 月摘 要众所周知，制造企业作为我国国民经济来源的核心产业之一，工业总产值约占全国GDP的40%以上，它的发展直接影响我国工业华发展的进程。然而近年来不论我国还是欧美国家制造业都发展缓慢了下来。企业以求得生存和发展的必经之路必然是保持良好的客户关系，通过实施客户关系管理项目来获取满意的客户关系。获得和维持竞争优势是企业生存与发展的基础，对于制造企业而言，在今天，一个制造企业建立CRM系统，不仅仅是便于管理客户，挖掘客户，从管理层面上来说，这也是一场全新的管理理念变革。传统大批量的生产方式，已经很难适应目前的以销定产的多种产品，少批量的生产模式。在生产各过程中存在很多浪费，严重削弱制造业的利润。因此，通过灵活的生产计划以及拉动的生产方式满足客户需求已经是企业体现其市场竞争力的关键途径之一。关键词： 生产计划排程； 调度调节； 流程优化The analysis and research of manufacturing enterprises production plan control and optimization studyAbstrct: As is known to all, manufacturing enterprises as one of the core industry of the national economy source, Gross industrial output value accounted for over 40% of GDP in China.It directly affects the development of Chinas industrialization process.In recent years, however, whether in China or in Europe and the united national manufacturing industry development to slow down.Enterprise to survive and develop only way is to keep good relationship with customers, through the implementation of customer relationship management (CRM) project to obtain satisfactory customer relationship. Gain and maintain competitive advantage is the foundation of enterprise survival and development,For manufacturing companies, today, establishing CRM system, a manufacturing enterprise is not only convenient to manage customers, mining customers, from the management on the surface, it is also a new management idea change. Traditional mass production mode, has been difficult to adapt to the current manufacturing-according-to-sale a variety of products, small batch production mode. There are a lot of waste in the production process, severely weakened manufacturing profits. Thus, by means of flexible production planning and stimulating production to meet customer needs is one of the key ways to reflect the market competitiveness of enterprises.Key words: manufacturing enterprise; plan control; optimization study目 录1 引言11.1 生产计划排程的背景11.2 国内外研究现状21.2.1 国外研究现状21.2.2 国内研究现状32 生产计划排程分析52.1 排程的战略意义52.2 排程生产计划的用途52.3 排程生产计划的基本原则52.4 生产计划排程的基本内容63 制造企业的生产计划排程的总体方法83.1 制造企业的生产计划作用83.2 分析法83.2.1 层次分析法83.2.2 物料需求分析93.2.3 主生产计划MPS103.2.4 ERP（企业资源计划）104 制造业生产计划排程现状134.1 制造企业生产管理现状134.2 制造企业制造企业生产流程134.3 当前生产线排产模式155 制造业生产计划排程问题的描述175.1 生产计划问题的特殊性175.2 生产计划问题的分析175.3 生产计划约束因素分析186 制造业生产计划排程优化206.1 生产计划编制原则206.2 生产系统约束因素优化分析206.3 生产系统核心工序216.4 生产计划系统编制流程优化226.5 优化后生产计划编制过程236.6 优化效果25参考文献23总 结27参 考 文 献28致 谢30 中南林业科技大学 2016届学士学位论文 第 30 页 共 25 页 1 引言生产计划与生产调度环节是企业生产管理的核心，生产调度控制既是先进制造技术的核心也是现代管理技术的主要内容，在现有的技术水平和生产条件下如何在保证交货期的前提下降低产品生产成本以及控制产品生产质量，成为模具制造企业能否适应多变的市场需求首当其冲的问题。生产调度研究成为企业提高经济效益、增强综合竞争力的重要途径，因而研究制造企业多订单单件小批量定制化生产过程的生产调度问题与方法对于企业管理水平的提高、综合竞争力的提升乃至行业的进步与发展都有十分重要的意义。制造企业车间生产调度问题以其复杂性、随机性、多约束性成为企业生产运作管理难题，目前人们己经摸索出了许多有效的生产调度方法，但主要凭借调度人员根据以往经验手工定制实施调度计划依然是大部分模具制造企业目前生产调度的现状，对于简单的调度任务这种办法基本可行，但随着企业规模的不断发展壮大必将导致企业的订单业务量增加，这种调度方法无法做到对外部多变的市场环境快速反应，实施手工调度的企业需要花费大量的劳动力成本培养调度管理人员且随之面临着经验丰富的调度管理人员流失的问题，因此在目前理论研究成果之上，引入科学的管理方法实施企业信息化管理对于改善车间生产调度问题，提高企业排产效率有着重要的现实意义。1.1 生产计划排程的背景 制造企业作为我国国民经济来源的核心产业之一，工业总产值约占全国GDP的40%以上，它的发展直接影响我国工业华发展的进程。随着全球经济一体化进程的加快和竞争的加剧，在产品质量、供货及时性等方面，很多企业已经没有多少潜力可挖。越来越多的企业要求提高销售，营销和服务的日常业务的自动化和科学化，这是客户管理应运而生的需求基础。以及信息技术，计算机的快速发展。数据仓库、商业智能、知识发现等技术的发展，使得收集、整理、加工和利用客户信息的质量大大提高。很多制造企业由于没能更新传统管理理念，不能适应社会科技发展而献身，客户关系管理资源的有效利用这也是大多数企业正要寻求的突破口。经过二十多年的发展，市场经济的观念已经深入人心。当前，一些先进企业的重点正在经历着从以产品为中心向以客户为中心的转移。有人提出了客户联盟的概念，也就是与客户建立共同获胜的关系，达到双赢的结果，而不是千方百计地从客户身上谋取自身的利益。随着中小型企业目前市场多样化需求的持续增加，而各行业产能过剩 的情况还在继续，这就越来越迫使企业的生产模式朝着多品种生产发展以满足大规模个性化定制的市场需求。企业为了获得更多的竞争优势，扩大利润的重点已不再 是仅仅扩大市场销售份额，而是通过对生产过程中产能的合理控制以及生产计划的合理安排来降低生产成本，从而以大规模生产的成本和迅速的市场反应来满足客户需求。1.2 国内外研究现状1.2.1 国外研究现状传统的计划和排程源于二十世纪六十年代，伴随着物料需求MRP的出现，当然，在其之后有MRP II及最后演变而来的企业资源计划与管理ERP系统的车间管理出现。MPS计划变成MRP计算的输入，计算也会根据主计划的采购订单和所有物料的协同展开。在当时，制造业的需求与当今的制造业需求是大相径庭的。在ERP系统里，MPS主生产计划被用来制定计划，用以工厂结合库存和供给水平来平衡计划，销售需求（订单，预测或这两者的结合）。在过去，那时的计划主要是从各方面协调将即将延迟的交货或已经滞后的订单，并根据所有订单的交期，结合采购部件的到达时间来设定一个既定的目标交期。计划过程的主要投入是物料清单，工艺流程以及库存和在制品。制造商可用ERP里面的APS功能满足其当时的商业的需求。自从那时，ERP系统就被重新定义，但他们仍建立在同一个概念上及之前的重复过程上。ERP系统里的计划引擎是与二十世纪七十年代的在本质上是一样。既然MRP计算假定无限的生产产能，其他的条件是被加至排程过程中，包括粗排程计划（RCCP）和产能需求计划（CRP）。在其给计划过程增加条件的时候，传统的CRP就变得有点格格不入。此结果能告知生产经理工厂是否产能负荷过重，甚至可追溯到加工至哪个工站及问题出现在哪个工战。但生产计划人员仍需尽力应付订单所出的故障，在传统的系统里，模拟排程的功能，即便是有，也是很少的。最终，在ERP系统里，MPS主生产计划被用来制定计划，用以工厂结合库存和供给水平来平衡计划、销售需求（订单，预测或这两者的结合）。最终，MPS计划变成MRP计算的输入，计算也会根据主计划的采购订单和所有物料的协同制造来展开生产。经证实，有效的过程能给全球的厂商带来许多益处。此外，选择计划的比较成本尚未考虑，计算也忽略了其他产能限制的条件，比如劳动力技术，优先的生产顺序，上模和下模损失时间等，以及具体行业的排程的有效周期等问题。然而，传统ERP计划的主要不足是制程的迭代需求的重复性质及针对变化的调整时间。MPS, RCCP, MRP和CRP的计划过程都是分开的，串行的，重复的。但是去调查产能缺陷，做变化-通常都是手动调整的-然后去重复所有的过程去重新检查可用性。从根本上来讲，系统是用来发现问题，而不是解决问题。重叠新订单导入的频率，将简单的发现昨日尚好的计划为何今天不再不能满足动态的供应链的挑战的原因。1.2.2 国内研究现状大多数旨在获取利润的制造企业有三个目标：最大的客户服务、最小的库存投资、高效率（低成本）的工厂作业。达成这些目标的过程中主要问题是这些目标基本上是互相冲突的，若把库存水平提得很高而且不惜通过改变生产水平与生产日程去满足客户需求的变化，就可以提供最大的客户服务。但这种做法要以牺牲第二，第三个目标为代价来达成第一个目标。若生产水平难得更改，不发生加班加点，机器一旦调整好之后就长期运转，只生产某一特定产品，则工厂作业可以保持在很高效率这一水平线上；然而，其结果却是在达成最高工厂效率这一目标的同时反而带来了巨大的库存量还有不良的客户服务。倘若使客户等待而且强迫工厂对客户需求的变化与生产的中断迅速做出响应，则库存在可以维持低水平。在现实生活当中，由于上述的三种目标对于持久的成功几乎同等地重要，很少有哪家公司能当得起只顾全其中一个目标而排斥另外两个目标。生产与库存的控制基本上就是同为在工厂作业中协调这些目标所需要的入场决策所来提供的信息这件事情打交道。对于拥有自己的小小制造企业公司的一名经理，这些目标基本冲突这一事实是明摆着的。他对工厂中的机器设备投入了他的资金，他控制着自己的制造日程，他又是他自己的销售代表。当一家客户要求立即交货是，他的对策是清晰明了的，或者化钱去搞调整机器与加班加点，或者让客户等待着。他也可以采取为未来的生意持有库存成品、零件或原材料的对策，以便有可能给他的客户提供更好更完善的服务。在如今的国内制造企业的现状中，为客户服务的责任落在组织的一个部门，即销售部，它很少考虑提高工厂效率或者降低库存水平的责任。另一方面，制造部门的人员通常对库存感有不多的责任，对客户服务也许有稍微多一点的责任。事实上，许多车间经理与建工人员恐怕从来也不是从客户的观点来看待他们的活动的。往往这些人员的绩效并非是以他们在公司的总体目标来衡量的，而是以他们达成他们被委派的有限目的的能力来衡量的。在排程方面有难度，有一些尚未解决的问题：（1）复杂多约束的生产现场，因为复杂的工艺路径对各种设备的特殊需求各不相同，有限产能的生产设备， 物料、工装模具及人员的约束。（2）多品种小批量的复杂生产模式，因为多品种并行、资源共享易出现瓶颈、定单变化和生产周期的不确定性、计划排程、应变能力、监控订单进度难、物料变化多变，导致缺料与采购延迟严重。（3）动态变动的生产环境，临时订单改变、紧急插单的情况经常出现。实际进度和计划排产的不吻合。产品流程不断变化，新产品研制流程的不确定性，机器设备故障检修，员工生病请假等。（4）精益生产的多品种混排模式，导致排序需要根据节拍优化顺序，既要考虑客户的交期，又要考虑上游供应的均衡和JIT/JIS准时、顺序、同步化。制作生产计划需要平衡四个矛盾：满足客户交货期与生产成本之间的矛盾、产能最大化与浪费最小化之间的矛盾、库存成本最小化与客户需求的矛盾、批量采购与库存最小化之间的矛盾。在计划方面的难度：（1）客户交货期与生产成本之间的矛盾，为了满足具有竟争力的交期，可能需要投入很多的产能成本。既要在既定的成本下，最优的客户服务。（2）产能最大化与浪费最小化之间的矛盾，为了满足资源利用最大化来提高效率，但是又要考虑过量生产带来的浪费。（3）批量采购与库存最小化之间的矛盾，大量的采购带来的低价，但会导致库存溢出。2 生产计划排程分析2.1 排程的战略意义生产计划与排程一直是工业工程理论研究的热点，也是供应链环境下 企业生产计划管理实践的基本问题。随着竞争加剧和生产方式的转变以及市场的变化，制造业传统的生产计划系统面临着巨大的挑战。 本文的研究围绕国内离散制造企业生产中需求变化与波动下的生产计划与排程管理粗放的问题。改进作业的计划与控制在今天的角度上说是被认为一家企业或者公司保持力量或者恢复的不可或缺的需求需要。早就从1970年代中期开始，采用现代的计算机的一体化系统的项目来达到这一目的。在许多公司里面都采用这种叫做物料管理的组织结构。虽然具有有着许多不同的做法，典型的做法为：无聊经理负责交通、采购、库存与生产的计划与控制、收发货、分库、存货仓库以及厂际卡车运输。2.2 排程生产计划的用途生产的依据；产能需求计划的依据；其他相关计划的依据等。企业的生产计划是企业生产管理的依据。对于销售部门来说，生产计划管理要配合客户的紧急插单与订单变更，做好有足够库存的准备；对于生产采购部门来说，要满足尽可能使生产线稳定的需求，尽量使生产需求提早确立，以利于生产和物料的准备，尽可能使生产线稳定，不要过多因订单而临时变化；对于高层管理来说，要尽可能增加产销业绩，降低生产成本，尽可能控制库存，避免经营风险。若生产计划不当会导致可能的库存积压，一方面不能及时满足出货需求；也会导致生产准备不充分，供应商供货不及时；以及导致生产负荷不均衡，质量不稳定；交期延误造成销售机会损失等。因此研究这一课题的生产调度及生产流程对于企业生产计划的排程对整个企业对调度运转起着承上启下，平衡与调节的作用。2.3 排程生产计划的基本原则交货期先后原则：交货期越短，交货时间越紧急的产品，越应该安排在最早的时间生产；客户分类原则：客户有重点客户，一般客户之分，越重点的客户应该让其排程更文蔚受到重视；产能平衡原则：各生产线生产应顺畅进行，半成品生产线与成品生产线的生产速度应当相同，机器负荷应考虑，不能生产的瓶颈，出现停线待料的事件； 工艺流程原则：工序越多的产品，制造时间越长，应重点给予关注。制定生产计划原则：（1）最少项目原则：用最少的项目数进行生产计划的安排。如果生产计划中的项目数过多，就会使预测和管理都变得困难。因此，要根据不同的制造环境，选取产品结构不同的级，进行生产计划的编制。使得在产品结构这一级的制造和装配过程中，产品（或）部件选型的数目最少，以改进管理评审与控制。（2）独立具体原则：要列出实际的、具体的可构造项目，而不是一些项目组或计划清单项目。这些产品可分解成可识别的零件或组件。生产计划应该列出实际的要采购或制造的项目，而不是计划清单项目。 （3）关键项目原则：列出对生产能力、财务指标或关键材料有重大影响的项目。对生产能力有重大影响的项目，是指那些对生产和装配过程起重大影响的项目。如一些大批量项目，造成生产能力的瓶颈环节的项目或通过关键工作中心的项目。对财务指标而言，指的是与公司的利润效益最为关键的项目。如制造费用高，含有贵重部件，昂贵原材料，高费用的生产工艺或有特殊要求的部件项目。也包括那些作为公司主要利润来源的，相对不贵的项目。而对于关键材料而言，是指那些提前期很长或供应厂商有限的项目。（4）全面代表原则：计划的项目应尽可能全面代表企业的生产产品。反映关于制造设施，特别是瓶颈资源或关键工作中心尽可能多的信息。 （5）适当裕量原则：留有适当余地，并考虑预防性维修设备的时间。可把预防性维修作为一个项目安排在生产计划中，也可以按预防性维修的时间，减少工作中心的能力。 （6）适当稳定原则：在有效的期限内应保持适当稳定。生产计划制订后在有效的期限内应保持适当稳定，那种只按照主观愿望随意改动的做法，将会引起系统原有合理的正常的优先级计划的破坏，削弱系统的计划能力。 2.4 生产计划排程的基本内容生产计划排程的目的是为车间生成一个详细的短期生产计划。排产计划(Production schedule)指明了计划范围内的每一个定单在所需资源上的加工开始时间和结束时间，也即指出了在给定资源上定单的加工工序。排产计划的计划间隔可以从一天到几周，取决于具体的工业生产部门。合理的计划长度取决于几个因素：一方面，它至少应当涵盖与一个定单在生产单元中最大的流动时间(flow time)相对应的时间间隔；另一方面，计划间隔受到已知顾客定单或可靠需求预测的可用性限制。很显然，只有当排产计划适度稳定时，在一个资源上进行定单排程才是有用的。也就是说，它们不应受不期望事件经常变化的影响(如定单数量改变或中断)。（1）相互冲突的生产计划排程的目标-满足客户交货期与生产成本之间的矛盾-产能最大化与生产周期最小化之间的矛盾-库存成本最小化与客户需求的矛盾-批量采购与库存最小化之间的矛盾（2）复杂多约束的生产现场-复杂的工艺路径对各种设备的特殊需求各不相同-有限的生产设备，物料，库存，人员的约束-小批量多品种的生产模式-精益生产的多品种混排模式（3）动态变动的生产环境-临时订单改变，紧急插单的需求-产品流程变化，新产品研制流程的不确定性-机器设备故障检修，员工生病请假等3 制造企业的生产计划排程的总体方法3.1 制造企业的生产计划作用 (1)工序 生产调度的最小单位，在没有生产计划时，因为没有具体的工序开始、结束时间，生产调度是盲目的，同时也导致资源准备和资源配送的盲目性。这对想要实现精细化管理的企业来说无疑是难以接受的。 (2)设备 生产制造的主要载体，有些设备贵重，折旧费高昂，需要日夜工作提高其利用率，有些设备功能特殊，其它设备不可替代，也需要尽最大的能力工作才能确保生产任务。如果没有详细的生产作业计划，无法预估资源的利用率和负荷，无法让瓶颈设备发挥出最大的能力。物料，成品的来源，物料的采购时间是能否确保交货期的最重要因素，因为设备故障可以更换设备来临时调整，重要的工序可以调整优先级让其它工序让路来保证交货期，但是如果物料无法按时就位，那么一切努力的机会都没有，所以对物料的到货情况进行预测，并准确预测生产现场何种物料将在何时短缺是非常重要的，而详细生产作业计划可以提供对物料的库存预测和管理。 (3)降低库存 库存关乎资金的占用，是企业的负担，如何降低库存，一直是生产管理面对的难题。面对一批订单，需要多少资源，库存现在的情况能否满足?不满足还需要采购多少?何时采购?这些都无从得知，也就是说，对于库存的管理是被动的，所以也就无法实现库存控制。这种情况下，只能靠经验将库存保持一定的库存量，保证库存量就占用了流动资金，这就与追求零库存的生产管理理想背道而弛了。详细的生产作业计划能够预测资源的使用情况，可以预测哪道工序在何时使用哪些资源，何时再释放哪种资源，这样就预测了资源在每一个时刻的动态库存状态，可以发现资源库存降为零的时刻，并预先做好准备在这些时刻补充资源，按照生产计划进行资源的准备，可以将库存保持在一个接近于零的水平。3.2 分析法3.2.1 层次分析法层次分析法，是指将一个复杂的多目标决策问题作为一个系统，将目标分解为多个目标或准则，进而分解为多指标（或准则、约束）的若干层次，通过定性指标模糊量化方法算出层次单排序（权数）和总排序，以作为目标（多指标）、多方案优化决策的系统方法。层次分析法是将决策问题按总目标、各层子目标、评价准则直至具体的备投方案的顺序分解为不同的层次结构，然后得用求解判断矩阵特征向量的办法，求得每一层次的各元素对上一层次某元素的优先权重，最后再加权和的方法递阶归并各备择方案对总目标的最终权重，此最终权重最大者即为最优方案。这里所谓“优先权重”是一种相对的量度，它表明各备择方案在某一特点的评价准则或子目标，标下优越程度的相对量度，以及各子目标对上一层目标而言重要程度的相对量度。层次分析法比较适合于具有分层交错评价指标的目标系统，而且目标值又难于定量描述的决策问题。其用法是构造判断矩阵，求出其最大特征值。及其所对应的特征向量W，归一化后，即为某一层次指标对于上一层次某相关指标的相对重要性权值。3.2.2 物料需求分析物料需求计划的基本思想就是把企业作为一个有机的整体，从整体优化的角度出发，通过运用科学的方法把企业各种资源和产、供、销、财各个环节实行合理有效的计划、组织、控制和调整，使他们在生产经营过程中得以协调有序地发挥作用。系统以生产计划与控制为主线，通过信息集成，将企业各职能领域的管理联成一个整体，使企业的生产经营管理达到系统化、合理化、规范化。制造作业中使用到了大量的物料的需求是由于要生产某一种含有这些物料的物品的决定所引起的。硬货的组件、纺织品与陶瓷制品、钢铁制品以及食品中的成分、化学品与药品不是以持续匀速的速率被利用，而且在他们进入的物品被生产之前是不需要的。物料需求的逻辑如下：（1）我们何时要去制造多少这种具体产品？（2）需要哪些组件？（3）这些物品已经在手头上的有多少？（4）此外已经订了货的有多少，他们将在何时到达？（5）何时需要更多，并且需要多少？（6）这些物品应何时订货？这就是MRP的基本逻辑。他对订货的生产、客户的制定产品如船舶、建筑物或者专用机器，它对定期成批制造的小量或者大量的产品，以及它对过程工业还有重复性的大量生产都是同样适用的。物料需求计划MRP原理的逻辑关系可以用图3-1来表示。物料需求计划（物料分解）主生产计划产品结构库存信息采购计划订货日期到货日期数量加工计划开工日期完工日期数量生产什么用到什么现有什么图 3-1物料需求计划逻辑原理3.2.3 主生产计划MPS主生产计划是把综合生产计划转化为具体的产品（或独立零件）出产进度计划，它是综合生产计划的具体化与细化。主生产计划在综合生产计划与物料需求计划中间架起一座桥梁。主生产计划要满足两个约束条件：一是要保证生产总量等于综合生产计划确定的生产总量；二是在决定产品批量、生产时间时必须考虑资源的约束。主生产计划是根据实际的需求信息制定出产品的出产进度计划。主生产计划的需求信息来源主要有：（1）预测（如对光缆市场短期与长期的预测）（2）客户订货（主要为及时的订单情况）（3）库存（原材料与成品库存）（4）其他需求（如服务备件、厂际需求）。此外，制定一个主生产计划还需要产品提前期、生产能力等数据。3.2.4 ERP（企业资源计划）ERP（企业资源计划）是一种企业管理的思想，强调对企业的内部甚至外部的资源进行优化配置、提高利用效率。一个由 Gartner Group 开发的概念，描述下一代制造商业系统和制造资源计划（MRP II）软件。它将包含客户/服务架构，使用图形用户接口，应用开放系统制作。除了已有的标准功能，它还包括其它特性，如品质、过程运作管理、以及调整报告等。特别是，ERP采用的基础技术将同时给用户软件和硬件两方面的独立性从而更加容易升级。ERP的关键在于所有用户能够裁剪其应用，因而具有天然的易用性。ERP的核心管理思想就是实现对整个供应链的有效管理，主要体现在以下三个方面： （1）体现对整个供应链资源进行管理的思想 在知识经济时代仅靠自己企业的资源不可能有效地参与市场竞争，还必须把经营过程中的有关各方如供应商、制造工厂、分销网络、客户等纳入一个紧密的供应链中，才能有效地安排企业的产、供、销活动，满足企业利用全社会一切市场资源快速高效地进行生产经营的需求，以期进一步提高效率和在市场上获得竞争优势。换句话说，现代企业竞争不是单一企业与单一企业间的竞争，而是一个企业供应链与另一个企业供应链之间的竞争。ERP系统实现了对整个企业供应链的管理，适应了企业在知识经济时代市场竞争的需要。 （2）体现精益生产、同步工程和敏捷制造的思想 ERP系统支持对混合型生产方式的管理，其管理思想表现在两个方面：其一是“精益生产LP（Lean Production）”的思想，它是由美国麻省理工学院（MIT）提出的一种企业经营战略体系。即企业按大批量生产方式组织生产时，把客户、销售代理商、供应商、协作单位纳入生产体系，企业同其销售代理、客户和供应商的关系，已不再简单地是业务往来关系，而是利益共享的合作伙伴关系，这种合作伙伴关系组成了一个企业的供应链，这即是精益生产的核心思想。其二是“敏捷制造（Agile Manufacturing）”的思想。当市场发生变化，企业遇有特定的市场和产品需求时，企业的基本合作伙伴不一定能满足新产品开发生产的要求，这时，企业会组织一个由特定的供应商和销售渠道组成的短期或一次性供应链，形成“虚拟工厂”，把供应和协作单位看成是企业的一个组成部分，运用“同步工程 （SE）”，组织生产，用最短的时间将新产品打入市场，时刻保持产品的高质量、多样化和灵活性，这即是“敏捷制造”的核心思想。 （3）体现事先计划与事中控制的思想 ERP系统中的计划体系主要包括：主生产计划、物料需求计划、能力计划、采购计划、销售执行计划、利润计划、财务预算和人力资源计划等，而且这些计划功能与价值控制功能已完全集成到整个供应链系统中。 另一方面，ERP系统通过定义事务处理（Transaction）相关的会计核算科目与核算方式，以便在事务处理发生的同时自动生成会计核算分录，保证了资金流与物流的同步记录和数据的一致性。从而实现了根据财务资金现状，可以追溯资金的来龙去脉，并进一步追溯所发生的相关业务活动，改变了资金信息滞后于物料信息的状况，便于实现事中控制和实时做出决策。 此外，计划、事务处理、控制与决策功能都在整个供应链的业务处理流程中实现，要求在每个流程业务处理过程中最大限度地发挥每个人的工作潜能与责任心，流程与流程之间则强调人与人之间的合作精神，以便在有机组织中充分发挥每个的主观能动性与潜能。实现企业管理从“高耸式”组织结构向“扁平式”组织机构的转变，提高企业对市场动态变化的响应速度。总之，借助IT技术的飞速发展与应用，ERP系统得以将很多先进的管理思想变成现实中可实施应用的计算机软件系统。4 制造业生产计划排程现状4.1 制造企业生产管理现状通过对制造企业的详细调研，发现大部分企业的订单较为离散，存在诸多不确定的因素。如：生产时间、原料供应、工人和生产用具资源等多方面。企业在生产管理和生产状况方面存在多数问题，主要提现于以下几个方面:（1）订单管理如何有效管理，快速准确寻找和报价是订单管理的关键。根据企业的生产状况，合理接受和安排定单。换材料如何快速核算成本系统流程图，快速回复客户。（2）成品BOM(物料清单)管理如何科学的表达和输入数据，保证其完整和准确性。（3）项目变更管理跟随材料变更(用量、用料等)阶段的产生，影响逐步扩大，开发、算料、采购、生产等各阶段如何有效合理控制应对。（4）采购管理及快速应变面对突发的生产状况，如何快速处理，最大限度优化采购。最大限度降低呆滞库存及库存积压。（5）原物料库存管理库存原材的准确记录是库存管理的关键。及时应对多送货状况降低呆滞库存，共享原料。（6）生产及用料管理生产及用料管理包括很多要素。如是否所有订单都己经合理的安排生产:生产制单和包装指令是否正常下达；生产标准材料用量的控制;外发及委外加工责任是否明确，发料如何控制执行；重点工序是否有效的统计及管控;权限下放是否可有效控制;组内人员工作安排是否公平合理等。要满足制造企业的众多且眼前急迫而又必须解决的管理问题，真正帮助制造企业快速安全协调成长。4.2 制造企业制造企业生产流程 制造企业制造企业生产流程有其通性，本文通过对某制造企业整个生产流程的调研，归纳总结出了制造企业制造企业是以订单来安排加工生产的，制造企业制造企业的详细生产过程为如图4-1 生产流程图所示，图中显示的流程是正常情况下的生产流程。由于本文是以立体车库制造企业作为模型设计，而立体车库设计与生产是分离的，所以产品的设计部分在这里的流程将省去。 从图4-1 生产过程流程图中能够清楚的看出，首先管理部计划员录入已签订的订单，制定工作节点及进度要求，然后技术质量部的工艺员编制生产加工工序表及消耗，包括加工用料、工艺路线、工艺流程以及材料定额。依据技术部门编制的工序表生产部排料员进行物料需求运算并且管理部定额员制定工艺定额。结合物料需求运算结果制定备料准备计划并下发至仓库管理员检查库存，若库存不足则需采购员进行采买后入库，一切准备就绪后就到了车间具体生产加工，生产部计划员依据带有工艺定额的工序表制定生产加工计划，面向班组/职工下达生产派工单，包括领料计划，设备及人员安排，负责具体工序的人去仓库领料、加工。每加工一步的成品或半成品都需要质检部门检查，指导合格的产品入库。最后如期发货，一个订单结束。 根据制造企业制造企业以上的生产特点及生产流程，可以清楚发现企业生产管理的复杂。 图4-1 生产过程流程图同时通过流程发现每个部门的主要职责。根据流程主要涉及的部门进行层次的划分可以分为项目管理层、计划准备层、生产调度层、生产车间层的成本核算层。项目管理层主要的职责是订单的录入以及生产计划的制定。计划准备层主要的职责是工艺的编制包括工艺路线、工艺流程、材料定额的编制等，为车间生产做准备。生产调度层主要的职责是协调各个部门保证整个生产过程的顺利进行。生产车间层主要的职责是车间任务的分派、反馈、报工等。成本核算层主要的职责是用于成本的控制和核算。 4.3 当前生产线排产模式目前很多企业车间的生产管理员是以月为周期进行订单生产计划排程的。首先，管理人员会从企业原有的ERP系统中读取订单的生产计划数据，然后依据以往年度的销售数量对当月的生产计划统一安排生产。其次，车间生产的计划管理员根据往年的生产情况和订单进行下一个月的生产计划;然后，将订单分解到零件级，进行生产计划和物料需求计划排产，以及物料的采购计划。外协计划，采购计划安排和下达生产计划给生产线。分析案例企业生产排程得知其计划排产存在几个问题:(1)生产计划排产耗时长，不能实时跟踪生产过程，无法准确掌握产品的生产状况及机器设备的生产情况。(2)生产计划排程所计划的生产日期都是依据管理经验给出，不能把握订单生产的合理时间，造成资源不能充分合理利用。(3)车间详细的生产排程采用手工编写，耗时间和精力，效率极其低下，且容易出错。(4)数据来源少，准确率低;排程计划多变，控制较难做到精确。物料供应等因素依据管理经验得出，同时现场生产状况等数据主要由人工记录，不能实时反馈车间生产状况。(5)实时动态调整计划排程比较麻烦。生产过程中如果出现如设备故障、客户的紧急订单、人工问题等各种不确定情况，而要调整计划时，会带来很大的计划排程工作量，还没法保证准确率。(6)车间无法实时动态跟踪和回报产品生产的进度。产品完成进度的反馈主由文员手工录入，造成信息的滞后，并且数据的准确性受到一定影响，不能及时而又准确地将信息反馈给相关部门以支持其做出生产决策。5 制造业生产计划排程问题的描述为了分析制造业生产计划排程问题，本文以钢铁制造企业为例，对其生产计划排程进行分析。5.1 生产计划问题的特殊性钢铁企业的生产过程是连续进行的，原材料按照既定的工艺流程连续不断地通过一系列加工装备被处理成系列产品，生产系统的停机将带来巨大的经济损失。同时，钢铁企业的装备、工艺水平、人力资源等都需要大规模的资本投入，生产系统本身缺乏柔性。在此情况下，企业如要满足面向订单生产的柔性需求，其生产计划系统必须具有良好的柔性以冲抵生产系统自身刚性的约束。 在生产计划方面，作为流程工业的钢铁企业，其物流和生产方式具有特殊性，主要体现在： （1）生产流程连续，生产批量大，要求连续、及时、可靠的对物料和能量进行供给； （2）产品结构复杂，以钢铁产品为主产品，延伸出矿石、焦炭、煤气等产业副产品，钢铁产品品种系列之间、主产品与副产品之间存在较强的关联性； （3）钢铁企业生产的关键是保证生产系统安全、稳定、畅通运行； （4）钢铁企业生产系统连续化作业，对生产过程数据实时性、准确性有较高的要求。 5.2 生产计划问题的分析钢铁企业生产系统基于其生产装备等高投入的特性，对生产过程连续、产品稳定、大批量生产水平有较高要求，企业生产系统具有较强刚性。因此，钢铁企业很难以产品创新取胜市场竞争，大多数钢铁企业依托生产系统的规模优势，实现成本取胜。在此背景下，钢铁企业一般采用递阶式的生产计划体系模式，在该计划模式中：以时间维度对不同层阶之间的生产计划进行纵向分解；以生产工艺流程顺序对同一层阶的生产计划进行横向分解。 不同层阶生产计划纵向分解可划分为：长期计划、中期计划和短期计划三个层级。长期生产计划是中、短期计划的基础和纲领，中短期生产计划是对长期计划的分解与执行。通常情况下，钢铁企业以月度为周期签订供货合同，并进行财务结算。所以，企业生产运营过程中，主要依托物料采购计划来保证和调节其具体的中期生产计划及短期生产计划的物流平衡。 在上述钢铁企业的生产计划体系下，中期、短期生产计划更为重要。中、短期生产计划制定的科学性和合理性，将直接影响企业生产运营和预期效益，因不锈钢生产较高的生产加工成本，这种关系在不锈钢冷轧厂中体现的尤为突出。 钢铁企业的生产计划问题是一个多品种、多阶段、多目标、多约束的动态交叉问题。经理论研究，针对不同的生产计划问题采用不同的解决方法：针对单一的多品种计划问题，采用成组技术以消除多品种对生产计划的约束；针对单纯的多阶段生产计划问题，采用动态规划法以消除多阶段因素对生产计划执行形成的约束；针对较为复杂的多目标、多约束生产计划问题，采用多目标规划法对生产计划约束条件进行消除。但针对钢铁企业生产计划问题，多方面约束因素汇集交叉，形成动态的约束问题，单一的优化方法无法实现对其约束进行消除。 由于上述钢铁企业生产计划问题的特殊性，一些被不同行业企业生产实践，不断完善成熟，形成的对企业生产运营行之有效的生产计划体系，在钢铁企业实施运用受到很大限制，无法发挥其优越性。以丰田的 JIT 拉动生产计划体系为例，该计划体系形成于汽车行业，因其成本控制、库存控制方面的优越性被广大的制造企业移植运用并取得成功。近年来，钢铁企业也在引进 JIT 生产计划体系，但在生产运营过程中，并未取得预期的效果。 5.3 生产计划约束因素分析现在，约束计划的开发已经吸引各个领域的专家高度注意，因为，它是有潜力的而且是具有非常高难度系数的问题。不仅基于很强的理论基础，而且，也广泛吸引商业利益。特别是在对变异的建模优化与满意度的问题上。无论我们是用先进的演算法还是用人机互动的仿真方式，都需要对制造业的复杂约束，多目标优化，大规模的搜索和车间的不确定性的问题进一步研究，以适应实际情况的需要。在人类努力的多大领域，约束在不断增加。他们在物理世界形成相互依赖。约束是在一些未知或变化的简单逻辑关系，在给定的领域，每一个约束取一值。约束就限制了变化所带来的可能的值，它反映部分咨询，约束也可以是不协调的，它可以在不同领域互相约束。实际上，我们都用约束来指导推理和决策，是每天常见行动的重要一部分。约束计划是基于约束规则的电脑系统的程式，约束计划的概念是详述问题的约束来解决问题的。结果是找到让所有的约束满意的方案。计划调度的实施的关键是基于约束规则，基于约束自动的调配资源，优化计划，来达到你所需要的计划目标。对离散的制造企业解决复杂的加工过程如工序，多资源，调度等，对重复式或流程式的制造行业解决顺序问题，如优化排序等。约束规则如下：（1） 瓶颈：基于次要任务选择规则的排列。向前和向后方法计划所有未分配的任务订单。重点是瓶颈的资源的工序。双向模式只计划需要指明瓶颈的资源任务。能用任何可得到的规则计划。（2） 完成日期：基于最早完成日期。（3） 先到先服务：按照订单先后，先后安排生产。（4） 升幂订单属性值：按订单的规定升幂的排序。订单的属性可以是数值，字母。（5） 优先顺序：按照最下数值优先。如果你用此规则，优先顺序栏必须在订单上定义。（6） 加工时间：按照订单最小的加工时间优先。（7） 下达如期：按照最早开始日期优先。（8） 相反优先顺序：按照最大数值优先。如果你用此规则，优先顺序栏必须在订单上定义。（9） 闲散时间：按照最小闲散时间优先。在约束理论下，企业约束分为外部约束因素和内部约束因素两部分。基于钢铁企业的特性，外部因素如原材料采购、产品销售等往往不会对企业形成约束因素。其约束因素通常存在于企业生产系统内。 对于太钢钢铁厂，冷轧工序为不锈钢加工流程的成品工序，其生产运营状况受公司生产运营的约束。钢铁厂生产系统的约束条件主要有两方面：生产系统外部约束条件和生产系统内部约束条件。 6 制造业生产计划排程优化6.1 生产计划编制原则 生产计划的编制需在企业特殊的背景下，满足企业整体的发展规划，支持企业发展的战略目标。在太钢整体发展规划及市场布局下，太钢钢铁厂生产以满足生产订单计划量为基本原则，在此原则指导下，本课题在进行生产计划方案编制时，遵循以下优先级考虑： 第一优先级：产能最大化原则。 在现行系统下，15 万吨的生产计划量为太钢钢铁厂最佳的生产能力量。但伴随太钢钢铁厂在建冷连轧及其配套原料退火酸洗线项目建成投产（预计在2014 年 7 月份），企业整体的生产能力将迈上新台阶。再加上太钢不锈钢这个市场布局，日后发展的重点为冷轧不锈钢产品，因此太钢钢铁厂生产压力将进一步加大。 对此，在进行生产计划方案设计时，必须优先考虑产能最大化，一方面是不锈冷轧厂全系统的产能最大化，另一方面是冷轧不锈钢带生产工序的产能最大化。 第二优先级：提高合同兑现率 此原则与产能最大化原则相辅相承，随产量的增加，合同兑现率也会提升。太钢根据市场情况对内部生产订单以考核订单、非考核订单进行区分，并对二级单位进行绩效考评。因此，在保证系统产能最大化的前提下，优先组织前欠订单、考核订单的生产，提高企业生产运营指标。 第三优先级：降低系统库存 目前，太钢钢铁厂整体库存水平偏高，在一定程度上影响企业的生产运营。库存过多，延长产品的生产周期，影响交货期指标。在生产计划制定过程中需做好工序间的平衡，缩短制造周期，降低工序间流通库存水平。 第四优先级：降低物流转运成本 由于太钢钢铁厂装备布局因素的影响，在工序间存在大量汽车物流转运，形成一笔额外的运营成本。在新的生产计划系统下，通过生产调度优化，进一步匹配机组间产能关系，降低物流转运成本。 生产计划编制过程遇到原则冲突的问题，如产能最大与运营成本增加之间矛盾，以高优先等级作为编制原则。 6.2 生产系统约束因素优化分析 根据生产系统约束因素的分析及其优化，为保证新的生产计划系统不受生产调度等因素的约束，对生产计划编制方法进行创新。提出了核心工序生产计划拉动策略，运用拉动方式实现一体化平衡物流的思想。生产计划从不锈冷轧核心工序开始制定，并向前、向后拓展整个计划体系。以此逐工序递推，并制定合理的各工序在制品库存量，及各工序生产计划，最终形成不锈钢冷轧厂生产计划系统。 在此思路下，基于生产调度平衡的核心工序计划拉动方法，控制的重心是工序间、机组之间生产调度平衡。此方法控制有两个关键点： 第一，库存控制水平。该方法工序计划制定后，涉及关键工序在制品库存水平的确定，必要的库存水平是保证连续生产工序连续生产的基础