生产管理知识_先进生产管理技术讲义

1 第5章先进生产管理技术 本章要点 制造资源计划 企业资源计划 产品数据管理 及时生产技术 2 生产模式和生产管理理论的发展 人类最初的生产活动 无所谓生产管理第一次工业革命后 是 经验管理 20世纪20年代出现 大批大量生产 模式 采用刚性生产线 泰勒提出 科学管理 思想20世纪50年代制造自动化 柔性生产线开始出现20世纪70年代MRP 物料需求计划 JIT 准时生产方式 现代管理思想萌生20世纪80年代CIMS MRPII 制造资源计划 20世纪90年代并行工程 精益生产 ERP 企业资源计划 21世纪以后敏捷制造 虚拟制造 动态企业联盟 分散网络化制造 智能制造 全球制造 绿色制造 现代生产管理技术 3 传统的生产管理存在的问题 生产管理局限于制造过程生产管理主要以提高劳动生产率为核心 降低成本的途径主要考虑节约原材料和节约工时对库存的容忍 掩盖了生产管理不善问题现代生产管理的特征生产管理范围大为扩展多品种变批量生产成为生产方式的主流计算机技术和现代管理技术在生产管理中得到综合应用生产管理模式的更新 现代生产管理技术 4 现代管理特点 1 重视人的作用 以人为本 2 重视发挥计算机的作用 3 强调技术 组织与管理的集成与配套 4 重视信息的集成 5 强调柔性化生产 6 强调以顾客为中心 现代生产管理技术 物料需求计划 MRP 5 物料需求计划 MRP 物料需求计划 MaterialRequirementsPlanning MRP 是20世纪60年代末70年代初发展起来的一种新的生产管理技术 MRP的基本指导思想 只在需要的时间 向需要的部门按照需要的数量提供该部门所需的物料 MRP的目标 提供顾客最好服务的同时 最大限度地减少库存 以降低库存成本 6 物料需求计划 MRP 物料一词有着广泛的含义 它不仅是代表客观上存在的物品 也可代表一种费用 甚至可以是一个集合体或是一个系列物 物料可以是成品 半成品 在制品 原材料 毛坯 包装材料 产品说明书 售后服务费用和维修费用等等 很显然 在ERP中最基本的数据就是物料数据 它是其它各种模块数据如产品结构 库存等数据的基础 为了清楚的表示物料 在ERP中给每种物料以唯一识别代码 即物料代码 ERP对物料信息的处理 如存储和检索等 均是以物料代码作为操作对象的 因此 对物料进行编码是ERP的重要基础性工作 物料编码的依据 应尽量采用现有的国际标准 国家标准或行业标准 否则 应制定自己企业的标准 常见的物料编码标准有 GB7635 87 全国工农业产品 商品 物资 分类与代码 GBl2905 90 通用商品条形码 等 7 MRP的处理逻辑MRP的输入信息MRP的处理过程MRP的输出信息 物料需求计划 MRP 8 1 MRP的处理逻辑MRP的基本原理就是由产品的交货期展开成零部件的生产进度日程与原材料 外购件的需求数量和需求日期 即将产品生产计划转换成物料需求表 并为编制能力需求计划提供信息 物料需求计划 MRP 9 其主要功能及运算依据为 物料需求计划 MRP 10 其基本处理逻辑为 物料需求计划 MRP 11 2 MRP的输入信息MRP的输入有3个部分 主生产计划 产品生产计划 MPS 物料清单 产品结构文件 BOM 库存状态文件 物料需求计划 MRP 12 主生产计划 MPS MPS是MRP的主要输入 它是MRP运行的驱动力量 如下表 物料需求计划 MRP 13 MPS的计划对象MPS中所列出的是企业向外界提供的东西 它们具有独立需求的特征 包括 最终产品项 即一台完整的产品 独立需求的部件 配件 可以是一个完整的部件 也可以是零件 MPS中规定的生产数量一般为净需要量 即需生产的数量 物料需求计划 MRP 14 MPS的几个时间概念计划期 或称为计划展望期 计划水平期 它说明主生产计划能够看多远 通常 计划期应不短于最长的产品生产周期 计划期取得长一些 可以提高计划的预见性 时段 是指MPS的时间单位 典型的计划时段是周 也可以是日 时段长度可以由用户任意设定 而且 一个主生产计划中允许采用变长时段 如近期的时段细分为日或周 中远期为月或季 物料需求计划 MRP 15 物料清单 产品结构文件 BOM BillofMaterials BOM表示了产品的组成及结构信息 包括所需零部件的清单 产品项目的结构层次 制成最终产品的各个工艺阶段的先后顺序 一个BOM文件 至少应包括3个数据项 物料代码 需求量 每一个父项所需该子项的数量 层次码 该物料在结构中相对于最终产品的位置 物料需求计划 MRP 16 物料清单 产品结构文件 BOM 利用BOM可以准确地计算相关需求的信息 其中所包含的物料可分成二类 一类是自制项目 另一类是采购项目 包括所有的原材料 外购件和外协件 MRP展开后 自制项目的物料需求计划便形成相应的生产作业计划 采购项目的物料需求计划形成相应的采购供应计划 物料需求计划 MRP 17 物料清单 产品结构文件 BOM 在产品结构文件中 各个元件处于不同的层次 每一层次表示制造最终产品的一个阶段 通常 最高层为零层 代表最终产品项 第一层代表组成最终产品项的元件 第二层为组成第一层元件的元件 依此类推 最低层为零件和原材料 可以用产品结构树直观地来表示 物料需求计划 MRP 18 物料清单 产品结构文件 BOM 物料需求计划 MRP 19 物料清单 产品结构文件 BOM 实际产品对应有多种多样的产品结构树 同一零部件分布在同一产品结构树的不同层次上 同一零部件分布在不同产品结构树的不同层次上 这种特点给相关需求的计算带来了困难 一般采用低层码技术来处理 低层码是指某个物料在所有产品结构中所处的最低层数 可以通过零部件所在产品结构树中的层次来决定它的低层码 每个物料有且只有一个低层码 该码的作用在于指出各种物料使用的时间 低层码越低 表示其使用时间越早 物料需求计划 MRP 20 库存状态文件库存状态文件保存了每一种物料的有关数据 MRP系统关于订什么 订多少 何时发出订货等重要信息 都存贮在库存状态文件中 产品结构文件是相对稳定的 而库存状态文件却处于不断变动之中 物料需求计划 MRP 21 库存状态文件 物料需求计划 MRP 22 库存状态文件 参数总需要量 由上层元件的计划发出订货量决定 预计到货量 指在将来某个时间段某项目的入库量 它来源于正在执行中的采购订单或生产订单 现有数 现有库存 为相应时间的当前库存量 它是仓库中实际存放的可用库存量 物料需求计划 MRP 23 库存状态文件 参数已分配量 指已经分配给某使用者 但还没有从仓库中领走的物料数量 净需要量 当现有数和预计到货量不能满足总需要量时 就会产生净需要量 计划发出订货量 为保证对零部件的需求而必须投入生产的物料数量 计划发出订货既要考虑提前期 又要考虑安全库存量 批量规则和损耗情况 物料需求计划 MRP 24 25 库存状态文件 参数库存状态数据可以分成两类 一类为库存数据 另一类为需求数据 预计到货量 已分配量和现有数为库存数据 这些数据要经过检查才能进入系统 总需要量 净需要量和计划发出订货量为需求数据 由系统计算得出 物料需求计划 MRP 26 3 MRP的处理过程准备MRP处理所需的各种输入 将MPS作为确认的生产订单下达传给MRP 根据产品的BOM 从第一层项目起 逐层处理各个项目直至最低层处理完毕为止 物料需求计划 MRP 27 物料需求计划 MRP 28 物料需求计划 MRP 29 与订单编制有关的几个参数在求出净需要量后 要确定计划发出订货的数量与时间 这跟几个参数有关 提前期批量安全库存 物料需求计划 MRP 30 提前期指一个物料项目从投料开始到入库可供使用为止的时间间隔 采购件的提前期 从发出采购订单开始 经供应商供货 在途运输 到货验收 入库所需的时间 自制件提前期 从订单下达开始 经过准备物料 准备工具 工作地和设备 加工制造 直到检验入库所需的时间 物料需求计划 MRP 31 提前期提前期是确定计划下达时间的一个重要因素 对一个产品来说有一个交货期 而对这个产品的下一级部件来说 完工日期必须先于产品交货期 而对于部件的下一级零件来说 完工日期又要先于部件的完工日期 如此一级级往下传 因此 自制件提前期是产品及其零部件在各工艺阶段投入的时间比最后完工出产时间提前的时间 32 提前期提前期不是一个纯工艺时间 确定提前期要考虑以下几个因素 排队 等待加工 时间 运行 切削 加工 装配等 时间 调整准备时间 等待运输时间 检查时间 运输时间以及其它管理事务处理时间 提前期的单位一般为周 也可以为天 企业应当定期审核 修改提前期参数 物料需求计划 MRP 33 批量在实际生产中 为节省订货费或设备调整准备费 需要确定一个最小批量 也就是说 在MRP处理过程中 计算出的计划发出订货量不一定等于净需要量 增大批量就可以减少加工或采购次数 相应地将减少订货费或设备调整费 但在制品库存会增大 要占用更多的流动资金 而批量过小 占用的流动资金减少 但增加了加工或订货费用 因此 必须有一个合理的批量 物料需求计划 MRP 34 由于产品结构的层次性 使得批量的确定十分复杂 各层元件都有批量问题 一般仅在最低层元件订货时考虑批量 常用的批量策略 逐批确定法 Lot for Lot 净需要量是多少 批量就取多少 固定批量 批量是一个固定的量 此外 还有最大零件周期收益 MaximumPart PeriodGain MPG 法 物料需求计划 MRP 安全库存 35 物料需求计划 MRP 最大零件周期收益法MRP零件层批量问题是离散周期需求下的批量问题 它与连续均匀需求下的批量问题不同 处理离散周期需求下的批量问题 一般假设周期内需求连续均匀 不允许缺货 订货提前期为零 对这个问题 人们提出了一个较好的启发式算法 最大零件周期收益 MaximumPart PeriodGain MPG 法 最大零件周期收益法 MPG法的思想 当把某周 t 的需求D t 合并到相对t的第1周一起订货时 第1周有需求 可以节省一次订货费 S 但却增加了维持库存费 t 1 D t H H为单位维持库存费 因此 只要 t 1 D t H S 即 t 1 D t S H 就将D t 合并到第1周一起订货 第1周是相对 周而言的 t 1 D t 越小 则合并订货越合算 t 1 D t 单位为 零件 周期 将一个零件提前1周订货为一个 零件 周期 36 安全库存设置安全库存是为了应付不确定性 防止生产过程产生缺料现象 避免造成生产或供应中断 尽管MRP处理的是相关需求 仍有不确定性 比如 不合格品的出现 外购件交货延误 设备故障 停电 缺勤等 因而 相关需求也有安全库存问题 但MRP认为 只有对产品结构中最低层元件或原材料设置安全库存才是必要的 安全库存的引入将对净需要量的计算产生影响 物料需求计划 MRP MRP的输出信息 37 4 MRP的输出信息自制件投入生产计划 外购件采购计划 原材料采购计划 库存状态记录等 物料需求计划 MRP 闭环MRP 38 60年代时段式MRP能根据有关数据计算出相关物料需求的准确时间与数量 但它还不够完善 其主要缺陷是没有考虑到生产企业现有的生产能力和采购的有关条件的约束 因此 计算出来的物料需求的日期有可能因设备和工时的不足而没有能力生产 或者因原料的不足而无法生产 闭环MRP 39 MRP系统在七十年代发展为闭环MRP系统 闭环MRP系统除了物料需求计划外 还将生产能力需求计划 车间作业计划和采购作业计划也全部纳入MRP 形成一个封闭的系统 闭环MRP 制造资源计划MRP 40 图1闭环MRP逻辑流程图 闭环MRP 41 资源需求计划与能力需求计划 在闭环MRP系统中 把关键工作中心的负荷平衡称为资源需求计划 或称为粗能力计划 它的计划对象为独立需求件 主要面向的是主生产计划 把全部工作中心的负荷平衡称为能力需求计划 或称为详细能力计划 而它的计划对象为相关需求件 主要面向的是车间 由于MRP和MPS之间存在内在的联系 所以资源需求计划与能力需求计划之间也是一脉相承的 而后者正是在前者的的基础上进行计算的 闭环MRP 42 能力需求计划的依据 工作中心 它是各种生产或加工能力单元和成本计算单元的统称 工作日历 是用于编制计划的特殊形式的日历 它是由普通日历除去每周双休日 假日 停工和其它不生产的日子 并将日期表示为顺序形式而形成的 工艺路线 是一种反映制造某项 物料 加工方法及加工次序的文件 它说明加工和装配的工序顺序 每道工序使用的工作中心 各项时间定额 外协工序的时间和费用等 由MRP输出的零部件作业计划 闭环MRP 43 能力需求计划的计算逻辑 闭环MRP在编制计划时 总是先不考虑能力约束而优先保证计划需求 然后再进行能力计划 经过多次反复运算 调整核实 才转入下一个阶段 能力需求计划的运算过程就是把物料需求计划定单换算成能力需求数量 生成能力需求报表 图能力需求报表生成过程 闭环MRP 44 现场作业控制 各工作中心能力与负荷需求基本平衡后 接下来的一步就要集中解决如何具体地组织生产活动 使各种资源既能合理利用又能按期完成各项订单任务 并将客观生产活动进行的状况及时反馈到系统中 以便根据实际情况进行调整与控制 这就是现场作业控制 它的工作内容一般包括以下四个方面 车间定单下达作业排序投入产出控制作业信息反馈 闭环MRP 45 制造资源计划MRP 70年代末随着闭环MRP的应用和发展 系统的功能和范围进一步扩展 把生产 库存 采购 销售 财务 成本等子系统都联系起来 逐渐成为一个覆盖企业全部生产资源的管理信息系统 它不仅编制产品和零部件的生产进度计划 物料采购计划 而且还可以直接从系统获得销售收入 库存占用资金 产品成本等财务信息 除此 还包含经营计划 把经营管理的全部内容包括在系统之内 46 MRP 的原理与逻辑 MRP 的基本思想就是把企业作为一个有机整体 从整体最优的角度出发 通过运用科学方法对企业各种制造资源和产 供 销 财各个环节进行有效地计划 组织和控制 使他们得以协调发展 并充分地发挥作用 制造资源计划MRP MRPII的发展 ERP 47 MRPII逻辑流程图 计划与控制的流程 经营计划管理的流程基础数据 计算机数据库系统财务系统 财务系统基础数据计划与控制系统 48 MRP 管理模式的特点 1 计划的一贯性与可行性MRP 是一种计划主导型管理模式 计划层次从宏观到微观 从战略到技术 由粗到细逐层优化 但始终保证与企业经营战略目标一致 2 管理的系统性MRP 是一项系统工程 它把企业所有与生产经营直接相关部门的工作联结成一个整体 各部门都从系统整体出发做好本职工作 每个员工都知道自己的工作质量同其他职能的关系 3 数据共享性MRP 是一种制造企业管理信息系统 企业各部门都依据同一数据信息进行管理 任何一种数据变动都能及时地反映给所有部门 做到数据共享 4 动态应变性MRP 是一个闭环系统 它要求跟踪 控制和反馈瞬息万变的实际情况 管理人员可随时根据企业内外环境条件的变化迅速作出响应 及时决策调整 保证生产正常进行 5 模拟预见性MRP 具有模拟功能 它可以解决 如果怎样 将会怎样 的问题 可以预见在相当长的计划期内可能发生的问题 事先采取措施消除隐患提供多个可行方案供领导决策 6 物流 资金流的统一MRP 包含了成本会计和财务功能 可以由生产活动直接产生财务数据 把实物形态的物料流动直接转换为价值形态的资金流动 保证生产和财务数据一致 制造资源计划MRP 49 MRPII的发展 ERP 1 什么是ERPEnterpriseResourcePlanning ERP 企业资源计划 是GartnerGroup公司1990年初提出的一个概念 它通过一系列的功能标准来界定ERP系统的 超越MRP 范围的集成功能 支持混合方式的制造环境 支持开放的客户机 服务器计算环境等 50 一般认为 ERP是在MRP基础上发展起来的 以供应链思想为基础 融现代管理思想为一身 以现代化的计算机及网络通信技术为运行平台 集企业的各项管理功能为一身 并能对供应链上所有资源进行有效控制的计算机管理系统 ERP面向企业供应链的管理 可对供应链上的所有环节有效地进行管理 把客户需求和企业内部的制造活动 以及供应商的制造资源整合在一起 体现了完全按用户需求制造的思想 MRPII的发展 ERP 51 ERP的特点 1 体现对整个供应链资源进行管理的思想2 体现精益生产 同步工程和敏捷制造的思想3 体现事先计划与事中控制的思想从MRP发展到ERP经历了以下四个阶段 MRPII的发展 ERP 52 阶段 企业经营方式 问题提出 管理软件发展阶段 理论基础 1 60年代 追求降低成本手工定货发货生产缺货频繁 如何确定定货时间定货数量 时校性MRP系统 库存管理理论主生产计划期量标准 2 70年代 计划偏离实际人工完成车间作业计划 如何保证计划得到有效实施和及时调整 闭环式MRP系统 能力需求计划车间作业管理计划实施 反馈与控制的循环 3 80年代 追求竞争优势个子系统缺乏联系 矛盾重重 如何体现管理系统一体化 MRP 系统 系统集成技术物流管理 决策管理 4 90年代 追求创新要求适应市场环境的变化 如何在全社会范围内利用一切可利用的资源 ERP系统 供应链混合型生产环境事前控制 发展阶段图 53 ERP的基本思想是对企业中的所有资源 物料流 资全流 信息流等 进行全面集成管理 主线是计划 重心是财务 涉及企业所有供应链 ERP的基本思想 MRPII的发展 ERP 54 ERP系统的组成 MRPII的发展 ERP 55 ERP系统主要由生产管理 物流管理和财务管理三大系统组成 生产管理系统主要包括主生产计划 物料需求计划 能力需求计划 车间作业控制等模块 物流管理系统主要包括采购管理 销售管理 库存管理等模块 财务管理系统主要包括总帐管理 应收帐款管理 应付帐款管理 预算会计 现金管理 固定资产管理 工资管理 成本管理等模块 扩展功能模块主要包括供应链管理 客户关系管理 电子商务管理 人力资源管理 质量管理 设备管理 技术管理 工作流管理 决策管理等模块 MRPII的发展 ERP ERP功能特点 56 ERP功能特点扩充了企业经营管理功能 ERP相对于MRPII 在原有功能的基础上进行了拓宽 增加了质量控制 运输 分销 售后服务与维护 市场开发 人事管理 实验室管理 项目管理 配方管理 融资投资管理 获利分析 经营风险管理等功能子系统 它可以实现全球范围内的多工厂 多地点的跨国经营运作 MRPII的发展 ERP 57 面向供应链 扩充了企业经营管理的范围 ERP系统把客户需求和企业内部制造活动以及供应商的制造资源整合在一起 强调对供应链上所有环节进行有效管理 ERP能对供应链上所有资源进行计划 协调 操作 控制和优化 降低了库存 运输等费用 并通过Internet Intranet Extranet在整条供应链上传递信息 使整条供应链面对同一需求做出快速的反应 使企业以最快的速度最低的成本将产品提供给用户 MRPII的发展 ERP 58 应用环境的扩展 面向混合制造方式的管理 不仅支持各种离散型制造环境 而且支持流程式制造环境 模拟分析和决策支持的扩展 支持动态的监控能力 为企业作计划和决策提供多种模拟功能和财务决策支持系统 提供诸如产品 融资投资 风险 企业合并 收购等决策分析功能 在企业级的范围内提供了对质量 客户满意 效绩等关键问题的实时分析能力 MRPII的发展 ERP 59 系统功能模块化 运用应用程序模块来对供应链上的所有环节实施有效管理 物流 类模块实现对供应 生产 销售整个过程和各个环节的物料进行管理 财务 类模块提供一套通用记帐系统 还能够进行资产管理 提供有关经营成果的报告 使企业管理决策建立在客观 及时的信息基础之上 人力资源 类模块提供一个综合的人力资源管理系统 它综合了诸如人事计划 新员工招聘 工资管理和员工个人发展等各项业务活动 MRPII的发展 ERP 60 采用计算机和网络技术的最新成就 实现信息的高度共享 图形用户界面技术 GUI SQL结构化查询语言 关系数据库管理系统 RDBMS 面向对象技术 OOT 第四代语言 计算机辅助软件工程 客户机 服务器和分布式数据处理系统等技术 它还加强了用户自定义的灵活性和可配置性功能 以适应不同行业用户需要 广泛应用网络通信技术 实现供应链管理的信息高度集成和共享 从而使得ERP支持在全球经济一体化情况下跨国经营的多国家 多地区 多工厂 多语种 多币值的应用需求 MRPII的发展 ERP 61 ERP系统同企业业务流程重构 BPR 密切相关 要求对整个供应链上的业务流程和组织机构进行重组和优化 MRPII的发展 ERP MRP MRPII ERP之间的关系 62 ERP是在MRP MRPII的基础上发展起来的 ERP的核心是MRPII 而MRPII的核心是MRP 三者之间的关系如图 MRPII的发展 ERP 及时生产技术JIT 63 ERP与MRP的主要区别 1 在资源管理范围的差别2 在生产方式管理方面的差别3 在管理功能方面的差别4 在事物处理方面的差别5 在跨国经营事物处理方面的差别6 在计算机信息处理技术方面的差别 MRPII的发展 ERP 64 JIT方式的组成 JIT Justintime 是指 只在需要的时候按需要的质和量生产所需要的产品 及时生产技术JIT 65 JIT生产方式新思维 目标 彻底消除无效劳动和浪费 无效劳动分为 制造过剩的零部件的无效劳动 空闲待工的浪费 无效的搬运 库存积压的无效劳动和浪费 加工本身的无效劳动 动作方面的无效劳动 生产不合格的无效劳动 具体目标为 零废品 零准备时间 零库存 搬运量最低 提前期短 机器损坏率低 批量小 及时生产技术JIT 66 JIT生产系统设计与计划技术 JIT建立在一系列生产管理技术的基础上 这些技术涉及六个方面 1 设计易生产 易装配的产品 2 持续降低在制品库存 3 准时采购 降低原材料和外构件库存 4 实施均衡生产 同步化的基础 5 合理利用生产资源 6 质量控制 及时生产技术JIT 67 JIT生产现场管理方式 实现 拉动式 同步化生产 推动式 系统 及时生产技术JIT 68 JIT 拉动式 系统 69 看板管理生产现场物流控制系统 通过看板的传递或运动来控制物流的一种方法看板在工序间的传递如下 及时生产技术JIT 70 看板的形式和分类形式 卡片 标签 各种颜色的小球 电视图象等分类 生产看板 一般生产看板 三角看板 取货看板 工序间取货看板 外协取货看板 看板的使用规则 不合格件不交后工序 及时发现不合格 暴露问题 后工序来取件禁止不带看板和空容器来取件 不能领取超过看板规定的数量领取工件时 须将看板系在装工件的容器上 只生产后工序领取的工件数量超过看板规定的数量不生产 按看板规定的顺序生产 均衡化生产 利用减少看板数量来提高管理水平 及时生产技术JIT 产品数据管理PDM 71 PDM概念 ProductDataManagement PDM isamethodologyandsetoftoolsthathelpanenterprisemanagebothproductdefinitiondataandtheproductdevelopmentprocess PDM是一个方法论和一整套帮助企业管理产品数据和产品研发过程的工具 产品数据管理PDM 72 PDM的核心思想 设计数据的有序 设计过程的优化和资源共享 产品数据管理 ProductDataManagement 简称PDM 将计算机在产品设计 分析 制造 工艺规划和质量管理等方面的信息孤岛集成在一起 对产品整个生命周期内的数据进行统一的管理 准确的描述了企业意图的全部信息 PDM以软件技术为基础 以产品为核心 实现对产品相关的数据 过程 资源一体化集成管理的技术 PDM明确定位为面向制造业 以产品为管理的核心 以数据 过程和资源为管理信息的三大要素 PDM是一门用来管理所有与产品相关信息 包括零件信息 配置 文档 CAD文件 结构 权限信息等 和所有与产品相关过程 包括过程定义和管理 的技术 产品数据管理PDM PDM软件介绍 73 PDM系统中数据 过程 资源和产品这前的关系如图1所示 图1产品 过程 数据和资源