机械系统管理ppt5

第五章生产作业计划 本章讨论生产作业计划的基本概念和基本计划方法 生产作业计划流水生产作业计划周期性生产作业计划单件小批生产作业计划项目型生产作业计划 第一节生产作业计划 生产作业计划计划内容和制定方法 第五章生产作业计划 科学地编制与执行作业计划 使各生产环节都有明确的 具体的工作目标和任务 按预定的计划从事生产活动 能保证企业有效地配置生产资源 组织有节奏的均衡生产 全面完成订货合同 既满足社会需要又能获得理想的经济效益 生产作业计划 生产作业计划是主生产计划和物料需求计划的具体执行计划 是企业组织日常生产活动的依据 在空间上它把上级计划规定的任务落实到各生产环节 车间 工段 班组 设备 个人 在时间上把较长期的生产任务细分成较短作业时段 季 月 周 日 班 在计划单位上把完整的产品细分到产品的组成和工序 编制生产作业计划必须遵循科学性 预见性 全局性 均衡性等原则 计划内容和制定方法 生产作业计划的主要内容包括确定期量标准 作业排产 生产能力核算和平衡 期量标准是生产过程中规定的加工对象的时间和数量标准 包括投产时间 制造周期 投产数量 出产数量等 既有科学依据 又符合生产规律和企业实际条件 能预见生产中可能出现的矛盾 事先提出解决的办法和措施 使生产系统各要素协调运行 谋求系统长远 整体的效率优化 使企业有节奏 均衡地进行生产 充分发挥企业的生产能力 编制生产作业计划必须遵循科学性 预见性 全局性 均衡性等原则 计划内容和制定方法 生产作业计划的主要内容包括确定期量标准 作业排产 生产能力核算和平衡 期量标准是生产过程中规定的加工对象的时间和数量标准 包括投产时间 制造周期 投产数量 出产数量等 生产作业计划的编制通常按生产流程的逆方向进行 从成品环节开始 按合同规定的数量 品种 质量 交货期逐次推算前面工序的生产任务和进度 这种方法称为倒排法 第二节流水生产作业计划 流水生产作业计划期量标准投产顺序车间生产任务 第五章生产作业计划 流水生产作业计划 流水生产的特点是品种少 产量大 其作业计划的重点是通过合理安排生产线的投入 加工 产出 保持有节奏的均衡生产 避免过量的在制品库存 需要确定期量标准 投产顺序和车间生产任务等 期量标准 流水生产作业计划的期量标准主要包括 生产节拍看管期工作地负荷作业起止时间在制品占用量定额 生产节拍 是生产对象在流水线上相邻两件的时间间隔 流水线的节拍标志着生产速度与生产率 通常在流水线设计时已经确定 可根据计划期的生产量进行调整 对于单一制品的生产流水线的生产节拍r Te N T0 N 生产量 一般取0 9 0 96 有效工作时间 制度工作时间 时间有效利用系数 看管期 是流水线上工人依次在其所看管的设备上生产规定数量制品所需的最大时间间隔 T Qr 在间断流水线上 由于各工序的生产率不一致 工序时间同节拍不相等 也不成整倍数关系 为平衡各工序的生产效率 生产率高的工序在生产一定制品后应暂停 同时安排工人兼管其他设备 看管期内每道工序生产的制品数 生产节拍 看管期长 工人在其看管工序之间的往返次数较少 可降低疲劳程度 但在制品占用量较多 看管期不应小于一个节拍 应是轮班时间的约数 对于连续流水生产线 由于各工序的生产率相等 不存在工人利用设备停工期间兼管其它设备的问题 但可组织工人看管多台设备 此时看管期等于流水线节拍 工作地负荷与产量 工序i 那么该工作地的看管期产量Qi同流水线的看管期产量Q相等 工作地负荷 i Qiti T Qti T 一个工作地欠负荷 其余满负荷 工作地数Si 1 工作地数Si 1 工作地产量Qik Q Si 单件工时 满负荷欠负荷 Qik T ti in 1 Qin Q Qik Si 1 in Qinti T 作业起止时间 间断流水线 根据工作地负荷和工人的看管能力确定作业起止时间 绘制作业指示图表 特别要注意对欠负荷工作地考虑工人多工作地兼管可能 作业起止时间 间断流水线 在制品占用量定额 在制品是从原材料投入到成品入库为止处于生产过程中尚未完工的所有零件 部件 产品的总称 流水线内在制品流水线间在制品 在制品占用量定额是在必要的时间 地点和具体的生产技术与生产组织条件下 为保证有节奏的均衡生产所必需的在制品数量 工艺占用量Z1周转占用量Z2运输占用量Z3保险占用量Z4 周转占用量Z5运输占用量Z6保险占用量Z7 流水线内在制品占用量定额 工艺在制品是各工作地上正在加工 装配或检验的在制品 周转在制品是间断流水线上由于相邻工序间生产率不平衡形成的在制品 第i工序的工作地数 第i工序的各工作地上同时加工的零件数 流水线内周转在制品占用量定额 周转在制品是间断流水线上由于相邻工序间生产率不平衡形成的在制品 将看管期划成若干时段 每一时段内生产率之差保持不变 时段内周转在制品最大值Z2k Tk Si ti Sj tj 其值为正表明周转在制品在时段内线性增多 为负则表明线性减少 前工序工作地数 后工序单件时间定额 时段长度 流水线内周转在制品占用量定额 周转在制品是间断流水线上由于相邻工序间生产率不平衡形成的在制品 每一时段内生产率之差保持不变 时段内在制品最大值Z2k Tk Si ti Sj tj 计算各时段末的周转在制品累计量 取最小累计量的相反数为下工序的期初周转在制品占用量 流水线内周转在制品占用量定额Z2 流水线上各工序的期初周转在制品占用量之和 流水线内在制品占用量定额 工艺在制品是各工作地上正在加工 装配或检验的在制品 周转在制品是间断流水线上由于相邻工序间生产率不平衡形成的在制品 运输在制品是处于运输过程或放置在运输工具中等待运输的在制品 取决于运输方式 运输批量P和工序数m 采用连续运输装置 如传送带 时 Z3 PL l 采用定期间断运输方式时 Z3 m 1 t r 制品运输间距 运输装置的工作长度 制品运输时间间隔 节拍 流水线内在制品占用量定额 工艺在制品是各工作地上正在加工 装配或检验的在制品 周转在制品是间断流水线上由于相邻工序间生产率不平衡形成的在制品 运输在制品是处于运输过程或放置在运输工具中等待运输的在制品 保险在制品是为防止意外而备用的在制品 其数量取决于各工序设备的可靠性 故障排除时间 出废品的可能性 节拍波动的可能程度 工人技术水平等 通常根据经验确定 流水线内在制品占用量定额 工艺在制品是各工作地上正在加工 装配或检验的在制品 周转在制品是间断流水线上由于相邻工序间生产率不平衡形成的在制品 运输在制品是处于运输过程或放置在运输工具中等待运输的在制品 保险在制品是为防止意外而备用的在制品 连续流水线不计 直接在传送带上作业的连续流水线不计 间断流水线有时不计 定额 流水线内在制品占用量定额 流水线间在制品占用量定额 流水线间周转在制品是有供需关系的流水线之间由于生产率或工作制度不同而产生的在制品 生产率和工作班次都不相同生产率不同而工作班次相同供应线是轮番加工多种制品的多对象可变流水线 需求线是单一对象的不变流水线 Z5 Ql Cl Ch 通常用改变工作起止时间的方法来调节生产率 Z5同Z2 Z5 Ts Qs Qd 供应线生产周期 供需线平均日产量 流水线间在制品占用量定额 流水线间周转在制品是有供需关系的流水线之间由于生产率或工作制度不同而产生的在制品 流水线间运输在制品的数量取决于运输方式 运输批量P 流水线间的距离 供需流水线的种类及工作制度 采用连续运输装置 如传送带 时 Z6 TPL l类同Z3 运输装置负荷率 采用定期间断运输方式 如电瓶车 时 Z6 t rc P 流水线间保险在制品占用量Z7同Z4 定额 每车的装载量 计算 时段内在制品最大值Z2k Tk Si ti Sj tj Tk8040 Z21 80 2 12 1 4 7累计值 7 Z22 40 2 12 0 4 7累计值0 最小累积量 min 7 0 7 期初定额 min 7 0 7 7 计算 时段内在制品最大值Z2k Tk Si ti Sj tj Tk802416 Z21 80 1 4 1 5 2 5累计值5 Z22 24 0 4 1 5 2 5累计值0 期初定额 min 5 0 0 7 Z23 16 0 4 0 5 2 0累计值0 0 计算 时段内在制品最大值Z2k Tk Si ti Sj tj 7010510010 33 投产顺序 在混合流水线上不同品种的制品依次投产 为使品种 产量 工时 设备负荷都实现均衡 投产顺序可根据各品种的产量使用生产比倒数法确定 各品种的生产比倒数构成一个比较序列 选择该序列中最小元素对应的品种先投产 并以该品种的生产比倒数为增量更新 直至序列中的全部元素均在增大为1并被选中后从序列中去除 如比较序列中有多个元素同时为最小 选择所对应品种中新出现的 投产顺序 设混合流水线上生产A B C三个品种 计划产量分别为250 150 100件 试安排投产顺序 比较序列 1 5 1 3 1 2 2 51 31 2 2 52 31 2 3 52 31 2 3 52 31 4 52 31 4 511 11 1 1 1 1 ABACABABA ABACABABAC 车间任务 在流水生产企业中 由于产品品种少 生产任务相对稳定 在同一时间内各车间分别完成同一产品不同工序的加工或装配 因此各车间投入产出的数量和时间必须很好地协调配合 常采用在制品定额法和订货点法进行安排 在制品定额法 以预先规定的在制品占用量定额为依据 按工艺过程的相反方向逐个计算各车间的产出量和投入量的方法 第i车间计划产出量QOi QIj Qsi ZI ZI 第i车间计划投入量QIi QOi Qfi ZL ZL 后续车间计划投入量 外销半成品量 期初预计库存量 允许废品量 内部在制品占用量定额 期初预计内部在制品实有量 车间间库存在制品占用量定额 车间任务 在流水生产企业中 由于产品品种少 生产任务相对稳定 在同一时间内各车间分别完成同一产品不同工序的加工或装配 因此各车间投入产出的数量和时间必须很好地协调配合 常采用在制品定额法和订货点法进行安排 订货点法 将在制品库存储备量下降为预定值的时间确定为投产时间的方法 适用于需要量较大的标准件 通用件或单位产品中需要量不固定的零部件生产 订货点q Rt q0 平均每天需要量 提出订货到完工入库所需时间 订货点 保险储备量 车间任务 第三节周期性生产作业计划 周期性生产作业计划期量标准生产进度 第五章生产作业计划 周期性生产作业计划 周期性生产的特点是品种多 数量小 大多采用通用设备 按工艺专业化组织成批生产 需要确定期量标准及进度安排 期量标准 周期性生产作业计划的期量标准主要包括 批量生产间隔期生产周期生产提前期 生产批量和生产间隔期 批量Q是同种制品一次投入和产出的数量 Q RTJ 生产间隔期TJ是相邻两批同种制品投入或产出的时间间隔 R 平均每天需要量 以量定期法 先确定批量再计算生产间隔期的方法 以期定量法 先确定生产间隔期再计算批量的方法 经济批量公式 贵重或瓶颈设备根据设备时间损失系数KR计算 Qmin tk tpKR 批生产准备结束时间 单件工时 常取月工作日的约数 天工作日或周工作日的倍数为标准生产间隔期 tk tpQ KR 批量取得大 则全年的投产批次少 设备的调整次数和总调整费用较小 同时设备的有效工作时间长 利用率高 但每批的生产周期较长 生产的成套性 均衡性差 并且在制品增多使得库存费用增大 可使用经济批量公式 第六章 确定生产批量 然后按标准间隔期调整 生产周期 生产周期是投入时间与出产时间的时间间隔 有产品生产周期 工艺阶段生产周期 工序生产周期等不同的对象 产品生产周期是原材料投入到成品出厂所经过的全部日历时间 是各工艺阶段生产周期与相应保险期之和 为简化生产周期的制定工作 企业可通过资料核算和现场调查 制订典型的生产周期的概略标准 生产提前期 投入提前期和产出提前期 分别是制品在各工艺阶段投入或产出的日期比成品出产日期提前的天数 以最终产品的产出日期为基准 按工艺过程逆向分段推算 产出提前期TOi TIj Tsi TJi TJj投入提前期TIi TOi Ti 生产周期 保险期 前生产间隔期 后工序投入提前期 后生产间隔 生产进度 生产进度安排常采用提前期法 又称为累计编号法 将生产提前期按产品平均日产量R转化为提前量 便可得到该制品在各生产环节的投入和产出的累计数 制品在第i车间计划期末 产出累计数NOi NOa TOi R投入累计数NIi NOa TIi R 计划期内 产出量QIi NIi NI i投入量QOi NOi NO I 计划期末的产出累计数 期初投入累计数 平均日产量 产出提前期 期初产出累计数 投入提前期 第四节单件小批生产作业计划 单件小批生产作业计划任务分派作业排序 第五章生产作业计划 单件小批生产作业计划 单件小批生产通常是在接到订单后组织生产 其特点是品种多 变动性大 订单具有较大随机性 同时产品常常是专用的 一次需求的 使得定额的准确性不高 因此制订计划的工作量大 复杂性高 而所制定计划的精确度较低 对计划实施严格监控也较为困难 面对复杂多变的生产环境 合理派工优化资源组合 科学排序提高作业效率 是制订单件小批生产作业计划的重要内容 任务分派 单件小批生产作业计划的首要内容是将生产任务合理地分派到各设备 设施或加工中心 通过优化资源组合提高生产效率 普通代数法匈牙利法运输问题解法 常用方法 任务分派 普通代数法 许多简单的派工问题可根据任务和资源的简单数量关系用代数方法求解 独立配套班产总套数20 36 21 77 要求两种零件A B以1 1的比例配套生产 试安排生产任务 按最高效原则先安排部分机床加工相应零件例如先安排自动车床和六角车床 然后由普通车床实现配套 对于普通车床来说 生产x 20件B类产品相当于生产A类产品 x 20 2件 另外还生产A类产品x件 解出3x 2 40 得x 26 合计86套 比独立配套增加11 7 合作配套 任务分派 匈牙利法 将n项生产任务分派给n个小组或个人去完成实现最高的生产效率 通常属于线性规划问题 可用匈牙利法求解 四工作小组和完成四项作业任务的必需时间如表所示 注 表内数字为某小组生产某部件的工时数 求解步骤如下 列出效果矩阵逐行或逐列缩减矩阵维数检验 可否分配如不可分配 作增零变换后再检验按零分配 现先作行缩减 0835 110104 2310 01195 2 4 11 4 对于最小值问题缩减方法是行 或列 所有元素减去该行 或列 的最小值 使各行各列均有零 检查各行各列是否均有零 现第3列未出现0 需要作列缩减 1 2908 2908 按行或列画直线将矩阵中的0元素覆盖 称为覆盖线 每条覆盖线应覆盖尽可能多的0元素 最小覆盖线数称为维数 如维数等于矩阵阶数表明完成缩减 现最小覆盖线数为3 矩阵阶数为4 维数小于矩阵阶数 表明需要作增零变换 无覆盖线处元素减剩余矩阵的最小元素 覆盖数交叉处元素则加最小元素 2 603 603 963 963 2 134 134 每条覆盖线应覆盖尽可能多的0元素 最小覆盖线数称为维数 如维数等于矩阵阶数表明完成缩减 现最小覆盖线数为4 矩阵阶数为4 维数等于矩阵阶数 表明可作分配 先安排行列唯一的0 然后依此分配 得优化方案 耗时合计24小时 作业排序 编制作业计划的关键问题之一是确定作业在机器或设备上的顺序 作业顺序影响作业与等候时间 从而影响设备或其它资源的空闲时间和效率 影响作业成本 单机作业排序二机作业排序三机作业排序加工顺序不同的作业排序 常见排序类型 排序方案评价标准 总流程时间全部完成时间延迟时间在制品库存总库存利用率 各工件可能开始加工至实际完工的时间间隔之和 第一个工件开始加工至最后一个工件完工的时间间隔 各工件比预定完工时间延迟完工的时间值之和 有时也表示为未在预定完工期内完工的工件数占总制品数的百分比 从可能开始加工起至完工为止正在被加工 运输或存放的在制品量 可用总流程时间同全部完工时间相除来计算平均在制品库存 从可能开始加工起至实际交货为止正在被加工 运输或存放的在制品量 可用总交货时间同全部完工时间相除来计算 机器 设备或工人的有效生产时间占总工作时间的百分比 按自然序列排序 交货期早优先排序 可使延迟时间最短 但总流程时间和库存增大 工时短优先排序 可使总流程时间和在制品库存最短 但延迟时间增大 临界比小优先排序 可使延迟时间最短 临界比是交货期与工时之差同后续作业总工时之比 后续作业总工时长优先排序 可使延迟时间相近 后续作业总工时短优先排序 后续作业工序数多优先排序 作业排序 单机作业 多个工件在一台机器上生产的单机作业排序 FCFS FirseComeFirstServed 规则EDD EarlistDueDate 规则SPT ShortestProcessingTime 规则SCR SmallestCriticalRadio 规则MWKR MostWorkRemaining 规则LWKR LeastWorkRemaining 规则MOPR MostOperationRemaining 规则 常用的排序规则有 同时进料 不计加工后滞留时间 后方零件的加工前存贮时间等于前方零件的加工时间之和 因此在总工时中第一个零件的加工时间计算了5次 总流程时间合计为60天 按SPT规则 工时短优先 按加工工时数先小后大加工 总流程时间46天 但第4号零件脱期7天 SPT规则 按交货期的顺序排列 EarlistDueDate 受上下工序时间限制时 有交货时间要求 按交货期先后顺序加工 总流程时间58天 无脱期现象 同按SPT法则的46天总工期相比较 总流程时间过长 EDD规则 EDD SPT规则 按SPT规则的问题 按时交货原则下根据零件加工工时排列 在SPT法则基础上提前加工零件4 总流程时间49天 无脱期现象 同按SPT法则的46天相比较 总流程时间仅长3天 EDD SPT规则 作业排序 二机作业 按平行移动方式依次作业 总耗时40小时 机床A机床B 仅耗时36小时 机床A机床B 最小工序时间是第一工序的零件为先最小工序时间是第二工序的零件为后 4 1 3 2 第五节项目型生产作业计划 项目及其计划方法网络图时间参数分析关键路线网络优化 第五章生产作业计划 项目及其计划方法 项目是在指定时间和预算范围内完成的一次性任务和工作 项目可以是建设或维修一个工厂 设施 水电站 也可以是一项研究课题或新产品开发 多数项目的特点是规模较大 结构复杂 受资源和时间的严格约束 且无惯例可循 计划的方法有关键路线法 CriticalPathMethod CPM 和计划评审技术 ProgramEvaluationandReviewTechnique PERT 我国称为统筹法 常借助于甘特图或网络图进行分析计算 网络图 节点 事件 作业 工序 参数 表示作业的开始和结束 用带序号的圆圈表示 虚作业 不耗费时间和资源的假想作业 用虚箭线表示 一项具体的耗费时间和资源的活动 用箭线表示 所耗费时间和资源的数量特征 网络图由作业和节点构成并标有完成作业所需时间等参数的有向图 组成 箭尾节点和箭头节点 作业的开始和结束 是对应作业的相关节点 作业B的箭尾节点 作业B的箭