约束理论下的生产作业计划与控制仿真研究.doc

太原理工大学经济管理学院硕士研究生学位论文开题报告论文题目：约束理论下的生产计划与控制仿真研究 专业：管理科学与工程方向：管理信息系统与工程目录一、绪论2（一）研究的背景和意义2（二）选题来源3（三）研究目的3二、相关理论基础与文献综述3（一）相关理论基础31生产作业计划管理概论32. 约束理论43.仿真系统相关理论8(二)文献综述91.国内外研究现状92同类研究综述12三、研究的内容14四、研究的方法和技术路线18（一）研究的方法18（二）本文的技术路线19五、本文研究的重点，难点以及创新点19六、课题研究计划20七、课题所需经费概算20八、参考文献20约束理论下的生产作业计划与控制仿真研究 一、绪论（一）研究的背景和意义随着科学技术的不断进步和经济的不断发展，信息网络化和市场全球化的趋势越来越明显，围绕新产品的市场竞争也日趋激烈。企业面临着不断缩短交货期、提高产品质量、降低成本和改进服务的压力。所有这些都要求企业能对不断变化的市场做出快速反应，不断地降低产品的生产成本，同时不断地开发出满足用户需求的、定制化的产品去占领市场以赢得竞争。企业如何把握市场脉搏，面对市场做出敏捷的反应时间是其中的关键因素。企业要做到高效益和高效率，必须通过完善的生产计划管理来支持与生产相关的服务活动，才能在激烈的市场中取胜。因此，改变传统的生产计划管理方式，建立集成有效的生产计划方式，构筑新经济时代制造型企业的核心竞争力，是企业保持竞争优势的关键。约束理论作为继MRPII与JIT之后的一种新的管理模式。自提出以来，得到了企业及学术界的一致认同，并在实践中得到了广泛的应用。世界500强的企业中有很多采用TOC技术，并取得了显著的改进成效。因而基于约束理论的生产作业计划控制具有研究意义。基于约束理论的生产计划与控制仿真方法的运用对于深化企业改革、提高运营效率，进一步提高领导决策的科学性、及时性，计划调度的合理性有着十分重要的意义。（二）选题来源本文的选题来源于太原重型机械机械厂ERP项目，本人在参与项目时了解到目前的国内的ERP软件对生产计划方面虽然做到了计划性的功能，但是，ERP作为推式生产方式的代表，对其库存，批量，提前期方面的管理较弱。目前国内软件中虽然引入基于约束理论的排程模块（APS），但仍依赖于对未来需求的预测，而未来需求的不确定性，使得主生产计划的精度很低，执行中只得不断地修改但实施效果不理想。而且目前引入APS模块的软件多为大型软件，价格昂贵且实施效果不理想。本人在导师的指导下，对仿真软件进行过研究，因而萌发通过仿真的手段来更好的控制生产作业计划，致力于更好的交货率和低的在制品库存。选择仿真手段的优点在于不但能够形象直观的表示出来，而且目前有很多免费的仿真软件，对企业有很强的借鉴意义。（三）研究目的本文在通过综合对比ERP，JIT，TOC理论的优缺点基础上，对基于约束理论的生产作业计划进行重点研究。运用EXTENDSIM这一主流仿真软件，对这种生产作业计划与控制方法进行仿真优化，以期达到在快速的交货率与低的在制品库存。并对这种生产作业计划与控制方法进行定量的分析，对其重要影响因素批量与提前期进行优化处理。 二、相关理论基础与文献综述 （一）相关理论基础 1生产作业计划管理概论 （1）生产作业计划的定义 生产作业计划亦称短期生产计划，它是把企业的全年生产任务具体的分配到各个工作中心，规定他们在月、旬、周、日乃至小时内的具体生产任务，从而保证按品种、数量、期限和成本完成企业的生产任务，因此生产作业计划是生产计划的具体执行计划。制订生产作业计划是一项十分细致和十分艰巨的工作。而对于订货装配型企业生产作业计划的地位和作用则更为关键。编制生产与作业计划的主要作用在于：通过制定下达合理的车间作业进度计划（月、周、日、班）以及对计划执行过程的具体控制，使能够充分合理的利用企业的一切生产资源，包括人力、物料、设备等，使企业的产出能够最大程度的满足客户的需求，同时尽可能降低制造费用和库存费用（原材料、在制品、产成品）等并保证车间生产平稳，进行减少一切不必要的资源的浪费。 （2）生产作业计划的编制方法 在制品定额法：根据生产计划的要求将预先制定的在制品定额与预计可能结存的在制品数量作比较，使期末在制品数量保持在规定的定额水平上，并据此来规定各车间的生产任务。这种方法适用于大批量生产的企业。 提前期法：又称累计编号法。根据生产计划的要求和预先制订的提前期来规定各车间的某种产品的装配生产提前完成的产量。它通常用累计编号来表示投入出产的产量任务。这种方法通常用于多品种成批生产的企业。 生产周期法：根据生产计划的要求和预先制订的产品生产周期图表，通过生产能力的核算来规定各车间的生产任务。这种方法适用于单件小批生产的企业。 定货点法：这种方法适用于安排生产产量大、品种稳定、价值低、结构简单的小型零件。 成组技术的计划方法：这种方法打破产品界限，把工艺相似的零件组织成组生产，适用于多品种、中小批量生产的企业。 2. 约束理论 （1） 约束理论的定义 约束理论(Theory ofconstraims，TOC)是美籍以色列物理学家高德拉特(EliyahuMGoldratt)于20世纪80年代中期基于最优化生产技术(Optimal ProductionTechnique OPT)提出的。1979年，高德拉特将TOC带到美国并成立了creative output公司，短短几年中OPT得到迅速发展，其管理理念和规则日趋成熟，后来OPT相关软件所有权转让给英国的Scheduling Technology Group公司。到1 986年，高德拉特和罗伯特成立了Goldratt研究机构，后来经十年的发展演进为我们所熟知的TOC。34617 Kevin J Watson等指出约束理论经历了最优生产计划、鼓缓冲器绳子、TOC度量、思维流程、项目管理等五个发展阶段。最初TOC作为一种制造管理理念出现的，被认为是管理制造业、解决瓶颈的方法。经过不断的改进，TOC又发展出一套作业指针体系，包括产销率，运行费用和库存费用，并形成了一种增加产销率而不是减少成本的管理理论与工具。这套作业指针体系认为企业生产经营中部分最优并不等于整体最优，主张从系统的角度，从企业最薄弱的环节，即约束或瓶颈环节开始，重点加以改善。在90年代，又发展出用逻辑化、系统化解决问题的思维过程(Thinking Process，即TP)工具，形成了一整套完善的管理理念。17 今天的TOC既是面向产销率的管理理念，又是一系列的思维工具，包括了物流生产，绩效管理，问题解决思维流程等工具在内的系统。自出现以来，TOC已经被广泛应用到多个运作管理领域，如项目管理、零售业、供应链管理、流程改进、生产系统再造以及车间调度管理等。约束理论在各个领域的运用，充分地说明了它的优势已得到了认同。 （2）TOC 的指标体系 TOC认为，一个企业的最终目标就是：在现在，也在将来赚取更多的利润。 TOC的作业指针体系15： 产销率(Throughput，T)Goldratt在(The goal)一书中最早提出了“产销率的概念，并将其定义为“系统通过实现产品或劳务的销售来盈利的速度。它是指企业在单位时间内，从产品的销售收入中扣除原材料、零部件等的采购、分包费用之后的企业所得之后的利润额，即通过产品的销售而获利的速度。产销率的概念将其与传统的产出率区别开来。强调了产品只有销售出去才能真正获得利润，生产出来但未能销售出去的产品只能作为企业的库存，不仅不会为企业带来利润，反而会造成库存成本的增加。 库存(Inventory,I)库存指一切暂时闲置不用的资源，这些资源占用企业的资金，产生的机会成本以及一系列维持库存所需的费用，企业必须严格控制库存量。库存包括为满足未来需要而准备的原材料；加工过程的在制品和暂时闲置的零部件；未销售的成品以及扣除折旧后的固定资产。 运行费用(Operating Expenses，OE) 企业为将库存转化为产销率过程中的所有花费，包括所有的直接费用和间接费用，如直接人力费用、间接人力费用、期间费用、销售费用和管理费用。作业指针体系不是对现有的财务指标的一种替代，而是企业在生产运营层面和财务指针之间一种媒介。通过对作业指针的评价可以分析企业的生产经营活动对企业财务目标的影响。（3） TOC 的基本原则原则1追求物流的平衡，而不是生产能力的平衡。原则2非瓶颈资源的利用程度不由其本身决定，而是由瓶颈资源决定的。原则3瓶颈资源上的一小时损失等于整个系统的一小时的损失。原则4非瓶颈资源节省的时间毫无意义，不能增加系统的产销率。原则5瓶颈资源决定了系统的产销率，应在系统中设置缓冲环节保护瓶颈资源。原则6运输批量并不总是等于加工批量。原则7加工批量和运输批量的大小应根据实际情况动态的调整，而不应是固定的。原则8编制作业计划时要考虑系统的瓶颈资源，生产提前期是编制作业计的结果，而不是预定值。原则9对瓶颈环节的上游工序和下游工序采用不同的生产组织方式。 （4） TOC的五大核心步骤 第一步：识别系统约束(Identify the systems constraims)约束可能来自企业内部，也可能来自外部，优先处理内部约束，约束可能来自物料(Materials)、能力(Capacity)、市场(Market)、政策(Policy)，公司固有的制度、员工的态度、习惯，多数情况(80)约束来自公司政策。如果系统中有多个约束，那需要对这些约束进行排序，优先解决对系统影响最大的约束。 第二步：开发系统约束(Exploit the systemS constraints)开发约束资源的目的是挖掘约束未被充分利用的潜能，使系统尽可能高效运行，使其产能实现最大化。有以下几个途径：最大程度的利用时间；加大加工批量，节约设备的调整准备时间；约束资源前设置时间或库存缓冲，力争瓶颈资源满负荷运作。 第三步：其它活动服从系统约束的需要(Subordinate all other activities to theconstrains)使非约束资源的安排服从约束资源的需要，确保约束资源无需等待，此时利用率和效率不是非约束资源的考核指标。正是这一点使得约束理论不单单是一种制造理念，而是一种管理理念或经营理念，可以应用到营销、采购、生产、财务等企业经营各个方面的协调。 第四步：提高约束产能，使其不再是约束(Elevate the constraims)力争打破系统的约束，如果经过以上步骤后系统的产能仍然不满足，考虑增加产能，如增加设备、安排外协加工等。 第五步：回到步骤一，不要让人的惰性成为系统约束(Go Back to step l，do not let inertia become the systemS constraint)设定一个约束后，企业要调整一系列的政策，并且要认识到经过一轮循环后，可能会产生新的瓶颈，切忌不要让人的惰性能为新的瓶颈。 （5） TOC的生产计划与控制方法 -Drum-Buffer-Rope系统 TOC的计划与控制是通过DBR系统来实现的，即“鼓(Drum)“缓冲器(Buffer)“绳子(Rope)系统，它是一种以瓶颈资源为管理重点的生产规划方法。约束理论认为，企业为了寻求顾客需求和企业能力的平衡，在建立生产计划时，必须首先对瓶颈环节进行识别和控制，以瓶颈的能力和节奏来决定其余环节的生产。 DBR系统元素： D(Drum)鼓 实施DBR系统时，首先要识别企业的瓶颈所在，瓶颈又称为能力约束资源(CCR,Capacity Constraint Resource)。瓶颈决定了整个生产系统的节奏一“鼓点。企业在制定生产计划时，要以瓶颈资源的生产速度为依据，首先对瓶颈资源编制详细的作业计划，即主生产计划(MPS，Master Production Schedule)，然后使其它环节与瓶颈资源同步，在系统产销率最大的前提下满足顾客对交货期的要求。 B(Buffer)缓冲器 “缓冲器设置的目的是保护瓶颈资源的生产不受系统波动的影响，保证瓶颈的生产按照计划进行。“缓冲器”按照设置的位置不同可以分为瓶颈缓冲、出货缓冲和装配缓冲。“缓冲器可以变现为三种形式：时间缓冲、库存缓冲和能力缓冲。缓冲量的大小由瓶颈资源前工序出现的波动幅度和设备发生的故障以及企业排出故障恢复生产的能力等因素有关。 R(Rope)绳子TOC中的“绳子机制实质上是一种控制机制，它控制着瓶颈资源与其上游工序之间的信息传递，决定了瓶颈前各工序的物料投入，有效地使物料按照产品出产计划快速通过非瓶颈工序，保证瓶颈的需要。“绳子”的信息传递作用，使上游工序实行拉动式生产，即后道工序根据需要向前道工序领取必要的零件进行加工，而前道工序只补充后工序已取用的部分，因此，TOC中的“绳子”机制类似于JIT中“看板的作用。 3.仿真系统相关理论 系统仿真是20世纪40年代末以来，伴随着计算机技术的发展而逐步形成的一门新兴学科。目前，系统仿真一般指使用计算机建立和运行系统模型，通过计算机演示系统中有关要素的变化状况，模拟出真实系统运行的状况及随时间变化的规律，实现所要进行的系统试验的全过程。可以说，现代系统仿真技术及仿真软件已经成为复杂系统，特别是高技术产业中不可缺少的研究、设计、评价、决策的重要手段，其应用范围在不断扩大，应用效益也日渐显著37。系统仿真技术有以下几项优点：（1）符合人们的思维习惯，有助于系统分析。系统仿真所依据的是对系统的实际观测所获得的数据建立起来的动态模型。这种方法所建立的模型，既表达了系统的物理特征，又有其逻辑特征；既反映了系统的静态性质，也反映了其动态的性质，更贴近实际，更真实，更便于对系统进行分析。（2）系统仿真对各种复杂的系统具有很好的适应性。系统仿真所建立的模型，完全是实际系统的影像。它既反映系统的物流特征、几何特征，又可以反映系统的逻辑特性。因此，对于各种复杂的物流系统，无论是线性的还是非线性的，无论是静态的还是动态的，都可以用系统仿真方法来研究。（3）系统仿真有利于解决随机因素的影响。系统仿真模型的另一特点是因为它是一个随机模型，系统的参数受随机因素影响所发生的变化可以在模型中充分体现。这一点是解析法所无法比拟的。解析法一般是针对一种固定的约束条件或环境求解。而实际系统，特别是复杂的离散系统往往受很多随机因素的影响(物流系统就是这样的系统)。忽略随机因素的影响，用确定性模型代替随机模型研究系统，将会使分析结果有很大的误差。（4）系统仿真可以帮助系统优化。仿真模型的一次运行，只是对系统一次抽样的模拟。从这点来说，系统仿真方法不是一种系统优化的方法，即它不能求系统的最优解。但是，系统仿真可以让人们依据对系统模型动态运行的效果，多次修改参数，反复仿真。或者说，系统仿真是一种间接的系统优化方法。现在，人们越来越认识到，对于多目标、多因素、多层次的系统(物流系统正是这样的系统)来说，并不存在绝对意义上的最优解。优化只是相对而言的。即使是最优化方法，其本身由于若干的假设、抽象和简化所造成的误差，己经使“最”字打了折扣。因此，不单纯追求最优解，而寻求改善系统行为的途径和方法，应该说是更加有效的。系统仿真方法正是提供了这种环境。 (二)文献综述1.国内外研究现状 在总结了大量文献的基础上，本人将目前比较先进的生产作业计划控制分为三类来介绍，ERP环境下的生产作业计划，精益生产方式以及约束理论。（1）ERP环境下的生产作业计划控制供应商 生产计划 采购计划工序3工序2工序1供应商原材料库产成品库在制品库2在制品库1 ：表示信息流 表示物流图1 推式生产作业计划ERP环境下的MRPII是在产品结构的基础上，运用网络计划原理根据产品结构及各层次物料的从属和数量关系，以每个物料为计划对象，以完工日期和需求日期为时间基点，倒排计划，按提前期长短区别各个物料下达计划的先后顺序。换句话说，要使计划做到在需要的时刻所有的物料都能配套到齐，而在不到需要的时刻又不要过早的积压，从而达到减少库存量和资金占用的目的，这是一种“既要降低库存又要不出现物料短缺”的生产作业计划与控制方法，也即既要保证生产又要控制库存。是一种典型的推式生产作业计划控制方法。MRPII、ERP无疑在很大程度上提高了企业的管理水平，推进了企业的科学决策，为企业带来了显著的效益。但MRPII、ERP在实际应用中特别是在生产作业计划与控制方面存在着许多问题和弊端，主要表现在以下几个方面：首先，它的计划时区通常是以周或天为单位的，而实际上许多企业尤其是流水线生产方式的企业，各工序的加工时间是以分钟甚至秒作单位。系统的时间单位与实际的不一致，就容易造成系统预计需求与实际需求之间的时间差，从而造成生产现场的在制品库存积压和生产活动的混乱。再次，采用推动式系统的企业在制品库存控制管理一直是一个难点，在制品数量难以控制，系统中的统计数据与实际情况也很难保持一致。并且MRPII采用无限能力排产，使得运行需求计划和能力计划不断出现冲突，调整很繁琐。（2）精益生产作业计划控制供应商工序1工序3工序2生产计划供应商 ：信息流 ：物流图2 拉式生产作业计划 精益生产作业计划控制是一种拉式作业的方式，拉式理论基本思想强调物流的同步管理，在必要的时间将必要数量的物料送到必要的地点，理想的状态是整个企业生产过程和物流活动按照同一节拍进行，整个运行系统具有比例性、节奏性、连续性和协调性，根据后道工序的需要投入和产出，不制造不需要的在制品与产品。拉式模式的典型代表：看板属于拉动式生产物流控制系统，在看板生产管理系统中，看板的数量就等于系统在制品的数量，有多少看板就有多少在制品。看板系统通过卡片数量来严格控制工序间的在制品库存，有效的避免了在制品库存积压的发生，看板管理系统的最终目的就是降低系统的在制品库存水平。CONWIP（Constant WIP）即恒定在制品库存控制系统，是继看板系统之后，在制品库存控制研究历史上又一具有重要影响的拉式控制系统。CONWIP 系统并不控制每个工作站的在制品库存，而只是控制整个生产系统的在制品库存。看板系统中，原料进入每个工作站加工都需要看板拉动，而CONWIP 系统只需在生产开始前拉动原料，原料一旦进入系统，就在系统内自由流动，以推动方式工作，相比看板系统来说，更具灵活性，且减少了控制卡片的数量。JIT在实际应用中的效果并不像理论上讲的那样好，就实际应用中暴露出来了许多局限性和弊端：首先，JIT计划编制的源头、控制点仅仅放在交货期、交货数量上。JIT中凡是输出小于交货数量的资源都是需要改进的。实质上，它们可能都不是真正意义上的瓶颈。这样定义“瓶颈”可能导致部门间哄抢系统资源，出现有限资源并未用在最需改善的环节上的情况。而瓶颈才是真正制约整个系统有效产出的控制点，因此，编排计划的依赖点应是随着瓶颈的变化而变化，即应把计划编制的控制点移到系统的瓶颈处。其次，JIT在生产管理中反对和致力于消除任何形式的浪费，追求零库存。往往由于供应、生产、需求的波动，不均衡不可避免发生，进而产生在制品库存。另外，原材料供应难以做到真正准时，迫使生产时不得不设置安全库存。JIT认为库存是浪费，却未考虑到库存对系统的产销率、物流平衡等的正面影响，因此，控制一定容量的库存是很有必要的，尤其是瓶颈工序、装配工序和发货之前。另外，JIT尽量维持生产的稳定和能力平衡。JIT要求人一专多能和相互合作，要求企业密切协作以保持需求、供应的适当稳定，要求设备柔性重构以保证生产线能力的相对平衡。并强调人、机、企业间的相互协作来保证生产的稳定和能力的尽量平衡，这对于任何企业来说都是一个很高的要求。（3）约束理论下的生产作业计划投料绳子瓶颈缓冲瓶颈装配缓冲绳子图3 瓶颈工序下的生产作业计划约束理论(Theory of Constraints， TOC)是以色列物理学家Eliyahu M. Goldratt博士首创的一种安排企业生产人力和物料调度的计划方法。这一新原理和方法的逻辑机理起源于最优生产技术(Optimized Production Technology，OPT)， OPT的基本思想是通过分析生产现场出现的“瓶颈”现象，改善生产管理和现场管理，达到增加产量、减少库存、降低消耗的目的。TOC通过识别系统的瓶颈，以瓶颈来控制系统的节奏，在瓶颈之前、之间和之后分别采用拉动、工艺顺序和推动的方式来排定生产计划，通过绳子机制来控制物料的投入，从而提高系统的产出率，降低库存。TOC综合采用推式生产方式在产出率、设备利用率高的优势和拉式的生产方式在在制品库存的控制及需求满足方面优势，集生产的计划与控制与一体，采用平衡物流而非平衡生产能力的方法来提高系统的产出率，降低在制品库存，提高效益。本文在总结推拉式的优缺点的基础上得出，推式生产方式和拉式生产方式是基于两种理想条件下的，即原料无限，需求无限和生产节拍平衡。然而，在实际中，这两种理想条件很难实现，绝大多数是资源短缺与生产节拍不平衡的情况。因而，寻求一种适合实际条件的生产方式是非常需要的。再结合两种生产方式下，基于瓶颈工序的推拉式生产方式就是一种通用的模式，推式和拉式都可以理解为它的一种特殊的情况。推式可以理解为瓶颈工序为第一道工序，而拉式则是最后一道工序为瓶颈工序。本文重点对基于瓶颈工序的推拉式生产方式基于EXTENDSIM软件仿真模拟，然后对其优化。2同类研究综述TOC作为一种新的持续改进和管理理念，已经获得了广泛的认同和应用。但是鉴于本文主要研究TOC的生产计划与控制方法方面的内容，下面介绍的只是与本文相关的研究和应用。Cook在1994年运用仿真于TOC、传统排程、JIT三种生产计划与控制方法进行在制品数量、平均流程时间、流程时间波动及总产出数量进行比较，发现TOC的产品加工流程时间波动较小，总产出数最多，平均流程时间及在制品数量则略高。Blackstone在1997年发表了关于TOC在企业应用的优异性论文指出，美国福特汽车电子部在应用了TOC后，出货时间从原有的10天降为16小时，BalSeal公司导入TOC后出货时间从6周降为8天，准时交货率从8085提升至97，在制品减少50以上。1994年Shih等三人应用仿真执行DBR在家具制造厂，获得较少的总完工时间(Make Span)。1995年Daniel将DBR应用在海军航空站翻修作业(Remanufacturing)生产计划上，有效缩短了返回交货期，另外使用动态缓冲的观念，将瓶颈作业前的加工时间总和乘上一个固定缓冲常数，寻求装配件的最佳缓冲常数以决定装配件的投料时间点，来降低外购物料的存货水平。曹振新，张士杰将约束理论运用于制造单元的瓶颈分析，提出了基于约束理论和MRPII的集成系统计划与调度框架。戚晓曜指出约束理论在企业管理的持续改进方面，其管理哲理和技术较之其它更具有普适性，并应用实例说明了这一点。白明将约束理论引入生产系统再造过程，提出了基于约束的企业生产系统再造方法。李浩、沈祖志和邓明荣基于约束理论，对订货型企业的客户订单优势因素与瓶颈源确定准则进行了分析，并引入了“虚拟订单”的概念；通过对客户订单进行分解，建立了“虚拟订单”的数据结构和优势准则；基于该准则给出了订单投产排序优化的启发式算法。王晶和荣超等研究了应用精益生产方式和约束理论的哲理进行企业过程动态改进的方法论，将精益生产方式与约束理论结合起来有选择性地消除浪费进行持续改进。沈昭在传统的制造资源计划(MRPII)的基础上，引入约束理论(TOC)的概念和方法，深入分析了二者集成的可行性，建立了基于TOC与MRPII集成的敏捷制造计划与控制系统体系结构。 陈栋提出了基于离散事件系统建模与仿真的改进的DBR生产计划与控制方法。提高了系统的产出、降低在制品库存，从而证明了该方法的可行性。国外对TOC的研究开始较国内早且深入，逐步地将TOC的理论、方法应用到企业的实际生产过程中，而国内对于TOC的研究更多的是对其哲理、理念的阐述，研究如何将TOC的理念和理论应用到企业的管理中，更多的是定性的研究，缺乏定量的研究分析。并且大多数的研究没有将ERP,JIT,TOC融为一体的综合考虑。本文对这三者做了总结对比，将TOC作为ERP与JIT的普遍情况来考虑。 三、研究的内容 本论文主要分为以下几个方面：1绪论 1.1研究的背景和意义 1.2 选题来源 1.3研究目标 1.4研究的内容与方法 1.4.1研究的内容 1.4.2研究的方法本部分主要阐述本文立论的来源及目标，另外指出了研究的内容和使用的方法。 2相关理论基础与文献综述 2.1相关理论基础 2.1.1 生产作业计划管理理论概述 2.1.1.1 生产作业计划的定义 2.1.1.2 生产作业计划的编制方法 2.1.2 约束理论 2.1.3仿真系统相关理论2.2.国内外研究现状 2.2.1 生产作业计划控制研究现状 2.2.2 生产作业计划控制模型研究现状 2.2.3 现代两种生产作业计划比较研究 2.2.3.1 ERP环境下生产作业计划 2.2.3.2 精益生产作业计划 本部分主要对本文中用到的各种理论做一个综述，包括生产作业计划概述，约束理论还有仿真系统的一些基本理论。以及生产作业计划的国内外研究现状，通过对比研究为下一章的基于约束理论的拉推式生产作业计划做铺垫。3“拉推式”生产作业计划控制方法的确立与模型构建3.1“拉推式”生产作业计划的可行性分析 3.1.1 “拉推式”生产作业计划出现的理论依据 3.1.2 “拉推式”生产作业计划的优越性 3.2 “拉推式“生产作业计划要素分析 3.2.1 瓶颈工序的定义 3.2.2 瓶颈工序的识别 3.2.2.1 瓶颈工序识别的方法 3.2.2.2 瓶颈工序识别的工具 3.2.3加工批量与运转批量的确定 3.3“拉推式“生产作业计划模型构建 3.3.1 模型的元素构成 3.3.2 模型的构建本部分首先在承接上一章的基础上，对这种拉推式生产作业计划做一个进一步的介绍，然后对约束理论下的“拉推式”生产作业计划模型中的要素瓶颈工序，转运批量与加工批量进行了分析。最后构建出此模型。下面就本章涉及到的瓶颈工序的识别方法做介绍。DBR的计划与控制是建立在系统的瓶颈资源上的，其他的非瓶颈资源与瓶颈资源同步，因此需要首先确定系统的瓶颈所在。有文献提出以工序前排队的长度作为评价依据，队长最长的工序即是系统的瓶颈。本文在综合几位学者研究的基础上，采用排程幅度内平均产能负荷比最高者作为瓶颈资源，其步骤如下：（1）计算一个排程幅度内，每种资源的产能：产能=可用工时资源的数量（2）根据订单需求计算排程幅度内每种资源所需的作业次数的负荷：负荷=工序的加工时间作业次数（3）该资源的负荷产能比=负荷产能；（4）负荷产能比最大的资源就是瓶颈资源4“拉推式”生产作业计划控制的仿真与优化 4.1 EXTENDSIM的功能及元素 4.1.1 EXTENDSIM的主要特点与功能 4.1.2 EXTENDSIM提供的主要元素 4.2 “拉推式”生产作业计划仿真设计4.2.1仿真的环境假设4.2.2 仿真流程4.2.3 仿真步骤 4.3 仿真结果优化 4.3.1 仿真与优化集成思想4.3.2 仿真优化原理 4.3.3参数优化算法及流程 4.3.3.1模拟退火算法的提出 4.3.3 2 模拟退火算法的原理 4.3.3 3 模拟退火算法的组成 4.3.3 4模拟退火算法的实现步骤本部分主要是对拉推式生产作业计划在EXTENDSIM仿真平台上进行仿真，并基于模拟退火算法对其优化。下面就本部分提到的模拟退火算法进行介绍：模拟退火算法原理模拟退火算法是源于物理中固体物质的退火过程的原理。在热力学中将系统(如处于溶化状态的合金或晶体)缓慢冷却的过程称为“退火”，在这一过程中原子失去热动力时有充裕的时间重新分布并达到有序状态，从而使系统达到最低能量状态。在“退火”过程中系统的能量服从Boltzmann概率分布，即系统依概率P(E)处于任一能量为E的热平衡状态: P(E)=EXP(-E/(KBT)其中E为能量，T为温度，KB为Boltzmann常数，该式说明随着温度T的降低，系统处于高能E状态的概率随之减小，这就是退火规律。模拟退火的具体步骤如下：（1）初始化:初始温度T(充分大)，初始解状态S(是算法迭代的起点)，每个T值的迭代次数L;（2）对K=1，L做第(3)至第6步;（3）产生新解了;（4）计算增量C=C(s)一C(s)，其中C(s)为评价函数;（5）若C0则接受S作为新的当前解，否则以概率exp(C/T)接受S作为新的当前解;（6）如果满足终止条件则输出当前解作为最优解，结束程序。终止条件通常取为连续若干个新解都没有被接受时终止算法;（7）T逐渐减少，且T0，然后转第2步;最后当T趋近于0，停止计算，输出当前解为最优解。5“拉推式“生产作业计划控制的应用 5.1 实例描述 5.1.1 公司简介 5.1.2 数据的获取及分析 5.2 实例运行 5.3 结果分析本部分主要是针对一个实例来验证。6“拉推式”生产作业计划的适用条件和配套措施 6.1 适用条件 6.2 配套措施6.2.1 注重现场管理6.2.2 制定合理采购管理 6.2.3 ERP环境下的企业需改进本部分针对上一部分提出的”拉推式”生产方式应在什么环境下使用，以及使用时需要的配套措施。 7结论与展望 本部分是对本文研究的一个结论总结，提出不足与展望。 四、研究的方法和技术路线 （一）研究的方法 1.文献研究法 文献研究法是根据一定的研究目的或课题需要，通过查阅文献来获得相关资料，全面地、正确地了解所要研究的问题，找出事物的本质属性，从中发现问题的一种研究方法。本文在大量阅读库存管理，精益生产，以及仿真建模理论的基础上，通过文献研究的方法对本文的文献综述进行撰写。 2.数据分析法 数据分析法是根据收集到一些数据后，对其进行统计分析，找出其中的规律和联系。本文主要是是针对来料时间，等待时间等进行数据分析得出相应的分布规律。 3.计算机仿真法 计算机仿真是应用电子计算机对系统的结构、功能和行为以及参与系统控制的人的思维过程和行为进行动态性比较逼真的模仿。它是一种描述性技术，是一种定量分析方法。通过建立某一过程和某一系统的模式，来描述该过程或该系统，然后用一系列有目的、有条件的计算机仿真实验来刻画系统的特征，从而得出数量指标，为决策者提供有关这一过程或系统得定量分析结果，作为决策的理论依据。本文就是通过仿真软件对不同生产方式进行模拟仿真，从而对结果分析，并得出对策结论。 4.模拟退火算法 模拟退火算法又称为模拟冷却法、统计冷却法、MoNTE一cARLO退火法、随机松弛法和概率爬山法等.模拟退火算法是一种新的统计优化方法。本文主要是对仿真结果基于此优化算法进一步优化。 （二）本文的技术路线 绪论相关理论基础与文献综述拉推式生产计划控制模型构建基于仿真软件对拉推式制仿真与优化相关配套措施实例运行结论与展望瓶颈工序批量确定模型构建EXTENDSIM仿真模拟退火算法优化五、 本文研究的重点，难点以及创新点 重点1.对基于瓶颈工序的拉推式生产方式进行建模仿真，其中瓶颈工序识别，瓶颈工前缓冲库存等都是重点与难点。2.在建模仿真以后，基于模拟退火算法的优化时，确定变动因素是一个难点。 创新点1. 对目前先进生产作业计划控制几种方法的对比研究，并提出结合点。2.利用EXTENDSIM主流仿真软件，对基于瓶颈工序的拉推式生产作业计划方式建立了可视化的仿真界面。并对这种方式提出了配套措施。六、课题研究计划2010年1月4月 资料收集及理论准备。2010年5月7月 确定论文的研究思路、研究方法，提交开题报告。2010年7月10月 根据调研及数据收集结果，整理补充资料，并结合补充资料撰写论文。2010年10月2011年4月 论文完善并定稿打印。2011年4月6月 论文答辩。七、课题所需经费概算本课题所需的研究经费来自研究生培养经费，大约需要10000元，包括：1、调研差旅费 2500元2、资料以及专家咨询费 1000元3、实验外协费 2000元4、项目管理费 1500元5、论文评审费 1000元6、论文打印费 1000元合计： 10000元八、参考文献1 候伟，李端峰.TOC与MRPII ,JIT生产管理模式的比较J.大众商务.2009,(12):122-123.2 朱睿.两阶段柔性装配精益生产及其仿真优化研究D.上海:上海交通大学，2008.3 王静.基于瓶颈分析的离散制造系统在制品库存控制研究D.合肥：合肥工业大学，2008.4 韩旭.汽车零部件生产过程中在制品库存管理技术研究D.天津：天津大学,2006.5 韩迪.精益生产模式下的半导体制造系统调度和生产优化D.天津：天津大学.2008.6 陈栋.基于约束理论的生产计划与控制建模仿真研究D.南京：南京理工大学，2006.7 于庆宝.供应链环境下的库存控制系统模型及其仿真研究D.南京：南京理工大学，2008.8 李建留.微电机生产中看板系统的仿真建模与分析D.上海：上海交通大学，2006.9 沈昭.基于TOC与MRP的计划与控制方法研究D.西安：西安理工大学，2007.10 Conway.R. 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