生产计划与控制课程设计

1、课程设计说明书课 程 名 称： 生产计划与控制 题 目： 某机械厂2016年度生产计划及 生产作业计划的编制 专 业： 工业工程 班 级： 工业12- 姓 名： 学 号： 指 导 教 师 ： 设计起止日期： 2015年6月22日2015年7月3日目 录1 课程设计任务书11.1 设计题目11.2 设计任务11.3 设计要求11.4 设计具体内容11.5 原始数据12 综合生产计划的编制42.1 综合生产计划概述42.2某机械厂2016年度策略分析52.3 综合生产计划的决策82.4 综合生产计划的优化方法83 设备组生产能力的测定113.1 生产能力概述113.2 生产能力测定(计算)分析11

2、4 主生产计划的编制124.1 主生产计划概述124.2 主生产计划编制分析125 十张订单在单台机器作业排序145.1 作业排序概述145.2 作业排序规则145.3 十张订单作业分析1417生产计划与控制课程设计1 课程设计任务书1.1 设计题目某机械厂2016年度生产计划及生产作业计划的编制1.2 设计任务1、编制主流产品的综合生产计划与主生产计划(全年)；2、编制机加工车间甲、乙、丙三种主要产品(零件)的生产作业计划。1.3 设计要求根据所提供的材料，按设计任务要求进行分析、计算和设计，并在2周内独立完成1份完整的课程设计报告。1.4 设计具体内容1、 编制综合生产计划，运用三种策略进

3、行分析比较，选择最优方案。2、 计算设备组的生产能力；3、 编制主生产计划。4、 计算1-3月每周的现有库存和待分配库存；5、 十张订单在单台机器作业顺序的安排1.5 原始数据1、该公司主要产品主流型机械的有关资料： 该产品2016年度各月出产计划预测量(见表1)； 该产品的投入批量为600，期初库存为400，设备组车床数15台2、机加工车间主要产品甲、乙、丙、丁四种零件的有关资料： 四种零件结构、工业和劳动量构成差别较大，月产量分别为200，300，400和100件。 四种零件在主要工序的加工时间见(表2)； 每月工作天数见表1，每月份后面括号内为实际工作天数。3、其他相关数据 有关于成本的

4、数据见表3 关于订货量的预测，见表4。 十张订单情况见表5表1 主流型产品2016年度各月出产计划月份（天）1（22）2（18）3（23）4（23）5（20）6（22）7（22）8（21）9（21）10（20）11（23）12（23）产品预测出产量方案18008201000840900880850830810920900950方案2820800950900860840900880850830810920方案38408609608008201000840900880850830810方案4860880940820800950900860840900880850方案5880900920840860

5、9608008201000840900880方案69009208209108608408508808708301000920方案7920940800860880940820800950900860840方案89409608408809009208408609608008201000方案99609808608809009208408609608008201000方案109801000880900920820910860840850880870表2 零件在主要工序上的加工时间零件名称月产量台时定额（台时/件）甲20010乙30025丙40040丁10015表3 相关数据成本类型成本值招聘成本200

6、元/人解聘成本300元/人库存成本2元/件 月缺货成本5元/件 月材料成本100元/件分包成本20元/件单位产品加工时间5小时/件正常人工成本4元/小时加班人工成本6元/小时 表4 三个月的订货量一月二月三月1周2周3周4周1周2周3周4周1周2周3周4周100100150200100300150100120100200150表5 十张订单加工情况订单交货期（天）加工时间（天）剩余制造提前期作业数A15215B12333C10422D9551E72.544F63.566G111.577H54.599I192.2108J163.28102 综合生产计划的编制2.1 综合生产计划概述1、综合生产计

7、划的概念综合生产计划（Aggregate Production Planning，APP）又称为生产大纲，是根据市场需求预测和企业所拥有的生产资源，对企业计划期内的出产的内容、出产数量以及保证产品的出产所需劳动力水平、库存等措施所作的决策性描述。2、综合生产计划编制步骤正确制定综合生产计划，必须按照一定的步骤进行。一般综合生产计划可按以下四个步骤进行编制。 确定计划期生产产品的市场需求；信息来源：a.对产品的未来需求的预测。b.现有订单、未来的库存计划，以及来自流通环节或零售环节的信息等。 分析外部约束条件和企业内部的生产条件；外部约束条件：主要是指原材料、燃料、动力等的供应情况以及外协件、配

8、套件、外购件等供应和协作的保证程度。企业生产的内部生产条件：计划的完成情况；机器设备的数量、比例构成、及完好情况；企业的生产能力；技术准备工作情况；职工劳动情况等。 拟定生产指标方案，进行方案优化工作；拟定生产指标方案 a.确定生产的产品品种。 b.生产计划中规定的产品产量指标。 进行方案优化线性规划法是研究如何将有限的人力、物力、设备、资金等资源进行最优计划和分配的理论和方法。应用线性规划法确定产品产量指标，是在有限的生产资源和市场需求条件约束下求利润最大的生产计划。 综合平衡，编制计划草案；计划指标之间的平衡产品品种、质量、数量之间的平衡。生产任务与生产可能性之间的平衡生产任务与生产能力、

9、劳动力、物资供应、生产技术准备、外部协作之间的平衡。综合生产计划与长期生产计划之间的平衡在制订企业综合生产计划的产量指标时，应当尽可能与企业的长期、中期生产计划规定的产量增长幅度保持一致。 审核批准综合生产计划。由企业高级主管部门、人员提高审核、协商，确定综合生产大纲，确定以后，就要制订相关的约束予以执行。2.2某机械厂2016年度策略分析1、综合生产计划编制策略 追逐策略：通过调整员工的数量来达到满足生产要求，以适应变化的市场需求。 平准策略：通过改变库存量、订单积压和减少销售来消化缺货与剩余产品，保持稳定的劳动力数量和产品的生产量。 外包策略：保持工人人数不变，将超出能力之外的工作外包出去

10、，以满足最小需求预测。 2、 综合生产计划统计数据及三种策略的分析 综合生产计划统计数据 每月的实际需求量公式为 （2-1）式中 每月的实际需求量； 每月的需求预测量； 每月的安全库存量； 每月的期初库存量。 每月的期末库存量公式为 （2-2）式中 每月的期末库存量。表2-1 综合生产计划统计数据表月 份123456789101112期初库存量400215220235205200238225215210225220需求预测量860880940820800950900860840900880850安全库存量215220235205200238225215210225220213实际需求量6758

11、85955790795988887850835915875843期末库存量215220235205200238225215210225220213 三种策略的分析策略1：追逐策略。满足需求量的变化，改变工人数量来调节生产能力。假设每班工作8小时。满足需求所需生产时间=实际需求量×5小时/件每人每月工时=每月工作天数×8h所需人数=满足需求所需时间/每人每月工时招聘成本=招聘人数×200元/人解聘成本=解聘人数×300元/人正常人工成本=所需工作时间×4元/小时材料成本=实际需求量×100/件 月库存成本=期末库存量×2元/件

12、 月月份123456789101112实际需求量（件）675885955790795988887850835915875843满足需求时间（h）337544254775395039754940443542504175457543754215月工作天数（天）221823232022222121202323每人月工时（h）176144184184160176176168168160184184所需人数（人）203126222529262625292423招聘人数（人）0110034000400招聘成本（元）022000060080000080000解聘人数（人）005400301051解聘成本（元

13、）001500120000900030001500300人工成本（元）135001770019100158001590019760177401700016700183001750016860材料成本（元）675008850095500790007950098800887008500083500915008750084300库存成本（元）430440470410400476450430420450440426总成本（元）1250502表2-2 追逐策略成本分析表策略2：平准策略。保持工人人数不变，变动库存，既不加班也不外包。工人人数=（10480件×5小时/件）÷（258天&

14、#215;8小时/每天）=26人可用生产时间=每月工作天数×8小时/天×26人实际生产量=可用生产时间÷5小时/件期末库存量=期初库存量+实际生产量需求预测量缺货成本=缺货件数×5元/件多余库存量=期末库存量安全库存量正常人工成本=所需工作时间×4元/小时材料成本=实际需求量×100/件 月库存成本=期末库存量×2元/件 月表2-3 平准化策略成本分析表月份123456789101112期初库存量（件）400455323339475507472487500533465541月工作天数（天）221823232022222121

15、202323可用生产时间（h）457637444784478441604576457643684368416047844784实际生产量（件）915748956956832915915873873832956956需求预测量（件）860880940820800950900860840900880850期末库存量（件）455323339475507472487500533465541656缺货成本（元）000000000000安全库存量（件）215220235205200238225215210225220213多余库存量（件）2401031042703072342622853232403214

16、43人工成本（元）183041497619136191361664018304183041747217472166401913619136材料成本（元）915007480095600956008320091500915008730087300832009560095600库存成本（元）91064667895010149449741000106693010821312总成本（元）1287356策略3：外包策略。用固定工人数在规定的时间内生产最小的需求预测量，并用分包的方式满足其他实际需求量。固定工人数的计算是确定最小的月实际需求量（本策略为1月的实际需求量），并决定该月需要的工人数，然后分包每月

17、实际需求量与实际生产量之间的差额。工人人数=（675件×5小时/件）÷（22天×8小时/天）=20人可用生产时间=每月工作天数×8小时/天×20人实际生产量=可用生产时间÷5小时/件外包件数=实际需求量实际生产量外包成本=外包件数×20元/件正常人工成本=所需工作时间×4元/小时材料成本=实际需求量×100/件 月库存成本=期末库存量×2元/件 月 表2-4 外包策略分析成本表月份123456789101112实际需求量（件）67588595579079598888785083591587584

18、3月工作天数（天）221823232022222121202323可用生产时间（h）352028803680368032003520352033603360320036803680实际生产量（件）704576736736640704704672672640736736外包件数（件）030921954155284183178163275139107续表月份123456789101112外包成本（元）061804380108031005680366035603260550027802140人工成本（元）140801152014720147201280014080140801344013440128

19、001472014720材料成本（元）675008850095500790007950098800887008500083500915008750084300库存成本（元）430440470410400476450430420450440426总成本（元）12357402.3 综合生产计划的决策根据上述三种策略的计算方法可以得到每种策略的花费总成本，所以可以得到下表2-5。表2-5 三种策略的成本比较表成本项策略1策略2策略3招聘成本（元）4400解聘成本（元）5700缺货成本（元）库存成本（元）5242115065242材料成本（元）102930010727001029300外包成本（元）4

20、1320正常人工成本（元）205860214656165120总成本（元）125050212873561235740根据上表可知策略3的总成本最小，所以可以选择外包策略来进行全年度的产品生产。2.4 综合生产计划的优化方法综合生产计划优化方法有线性规划单纯形法、运输表法、动态规划法、模拟仿真法、试算法、搜索决策规则等，这里仅介绍运输表法。运输表法是假定产量、生产成本等有关变量之间的关系是线性的。设想一个简单的生产系统有三种生产方式，第一种为正常班次时间生产，第二种为加班时间生产，第三种为转包生产；产品可在计划期产度内储存，不允许缺货，该生产系统的综合生产计划模型可表达为s.t （2-3）式中

21、第月中用第种方式生产的产品在第月销售的数量， （=1，2，；=1，2，；=1，2，）；第 月中用第种方式生产的产品在第月销售的单位成本；第月中 用第种方式的能力；第月的需求量。该机械厂2016年112月需求预测量分别为860件、880件、940件、820件、800件、950件、900件、860件、840件、900件、880件、850，共计10480件期初库存为400件。该机械厂在三种不同生产方式下的生产能力和相应的单位制造成本数据如表11所示，单位产品每月的存储成本为2元。表2-6 三种不同生产方式下的生产能力和相应的单位制造成本生产方式生产能力（件）单位制造成本（元）正班生产460120加班

22、生产150130分包生产310140列出成本表，用表上作业法求解。表2-7为该问题的成本表，表中第一月份为需求时间，与其对应的需求量列在最后一行，表中第一列月份为生产时间，每月都有三种生产方式，与其对应的生产能力列在最右边一列；表中间部分的成本为制造成本和储存成本两部分之和，表中空白部分表示不可能发生事件。用表上作业法求解，结果如表2-8所示，这是一个最优解。表2-7 运输成本表月份生产方式123456789101112生产能力1正班生产120122124126128130132134136138140142460加班生产130132134136138140142144146148150152

23、150分包生产1401421441461481501521541561581601623102正班生产120122124126128130132134136138140460加班生产130132134136138140142144146148150150分包生产1401421441461481501521541561581603103正班生产120122124126128130132134136138460加班生产130132134136138140142144146148150分包生产1401421441461481501521541561583104正班生产1201221241261281

24、30132134136460加班生产130132134136138140142144146150分包生产1401421441461481501521541563105正班生产120122124126128130132134460加班生产130132134136138140142144150分包生产140142144146148150152154310续表月份生产方式123456789101112生产能力6正班生产120122124126128130132460加班生产130132134136138140142150分包生产1401421441461481501523107正班生产1201221

25、24126128130460加班生产130132134136138140150分包生产1401421441461481503108正班生产120122124126128460加班生产130132134136138150分包生产1401421441461483109正班生产120122124126460加班生产130132134136150分包生产14014214414631010正班生产120122124460加班生产130132134150分包生产14014214431011正班生产120122460加班生产130132150分包生班生产120460加班生产1301

26、50分包生产140310总需求860880940820800950900860840900880850表2-8 综合生产计划表总计123456789101112需求量10480860880940820800950900860840900880850计划数10293675885955790795988887850835915875843正班生产5520460460460460460460460460460460460460加班生产1313901151855030218130907014511080分包生产3720310310310310310310310310310310310310库存数215

27、2202352052002382252152102252202133 设备组生产能力的测定3.1 生产能力概述生产能力是指企业的固定资产，在一定时期内和在一定的技术组织条件下，经过综合平衡后所能生产的一定种类产品最大可能的量。工业企业的生产能力是指直接参与产品生产的固定资产的生产能力，在确定生产能力时，不考虑劳动力不足或物资供应中断等不正常现象。企业的生产能力可以按年、季、月、日、班、小时作为计算的时间跨度，但通常按年来计算。按年计算的企业生产能力可与企业年度生产计划任务相比较，同行业的不同企业也常以年生产力相互比较；计算流水线的生产能力常采用轮班、小时等作为时间单位；生产能力以实物指标为计算

28、单位。3.2 生产能力测定(计算)分析在多品种生产情况下，当设备组的加工对象结构工艺不相似时，应采用假定产品计量单位来计算设备组的生产能力。设备组生产能力计算公式为 （3-1）式中 设备组的年生产能力； 单台设备年有效工作时间（h）； 设备组内设备数； 单位产品的台时定额（台时/件）。车床组有设备15台，每台车床全年有效工作时间为8×258=2064小时，在车床组上加工甲、乙、丙、丁四种结构上和工艺上相差较大的产品，所以采用假定产品计量单位来计算设备组的生产能力。产品的计划产量、台时定额以及采用假定产品为计量位计算车床生产能力的计算过程如表3-1所示。表3-1 以假定产品为计量单位进

29、行生产能力计算过程表产品名称计划产量台时定额总劳动量总劳动量比重假定产品台时定额以假定产品表示的能力换算为具体产品表示的能力=× 甲2001020000.07432.2961.5229.1乙3002575000.278344.3丙40040160000.593459丁1001515000.055113.5合计270001.0004 主生产计划的编制4.1 主生产计划概述 主生产计划（MPS）是生产计划系统的核心，是生产制造功能与市场营销功能的界面，是将综合生产计划或产销计划转换为作业计划的关键环节，是所有短期生产活动，包括材料采购，零部件外协，制造和装配等活动的依据。主生产计划规定了

30、什么时间，生产什么，生产多少以及什么时候出产。其还根据产品品种构成从整体上核算关键设备的生产负荷、进行符合平衡、以消除生产能力的瓶颈。4.2 主生产计划编制分析表4-1 2016年全年主生产计划表月份1月2月3月周次123412341234需求预测215215215215220220220220235235235235订货量100100150200100300150100120100200150现有库存量（400）185570355140520220038014551027540主生产计划量06000060000600060000月份4月5月6月周次123412341234需求预测205205

31、205205200200200200238238238238订货量000000000000现有库存量（400）4352302542022020420220344106170468主生产计划量6000060000600060006000月份7月8月9月周次123412341234需求预测225225225225215215215215210210210210订货量000000000000现有库存量（400）2431839316855333812350829888478268主生产计划量00600060000600006000月份10月11月12月周次123412341234需求预测2252252

32、25225220220220220213213213213订货量000000000000现有库存量（400）434181935683481285082887546224936主生产计划量060006000060000600001. 计算现有库存量（projected on-hand inventory，POH）现有库存量是指每周的需求被满足之后剩余的可利用的库存量，其计算公式为 （4-1）式中 周末的现有库存量； 周末的现有库存量； 周的主生产计划生产量； 周的预测需求； 周准备发货的顾客订货量。表4-2 13月现有库存量月份1月2月3月周次123412341234需求预测量215215215

33、215220220220220235235235235订货量100100150200100300150100120100200150现有库存量（400）185570355140520220038014551027540主生产计划量060000600006000600002. 计算待分配库存（Available-to-promise Inventory，ATP）待分配库存是指销售部门在确切时间内可供货的产品数量。待分配库存的计算分以下两种情况：一是，第一期的待分配库存量等于期初现有库存量加本期的主生产计划量减去直至主生产计划量到达前（不包括该期）各期的全部订货量；二是，以后各期只有主生产计划量时

34、才存在待分配库存量，计算方法是该期的主生产计划量减去从该期至下一主生产计划量到期前（不包括该期）各期的全部订货量。根据上述方法，计算主生产计划各期的待分配库存量如表4-3所示。表4-3 13月待分配库存量月份1月2月3月周次123412341234需求预测量215215215215220220220220235235235235订货量100100150200100300150100120100200150现有库存量（400）185570355140520220038014551027540主生产计划量06000060000600060000待分配库存量300150503801505 十张订单在

35、单台机器作业排序5.1 作业排序概述在制订编制成批生产作业计划与单件小批量生产作业计划过程中，由于生产多种产品，对生产设备的需求会发生冲突。因此，需要解决各个生产层次中生产任务的加工顺序问题，这里既包括哪个生产任务先投产，哪个生产任务后投产，还包括在同一个设备上不同工件的加工顺序。这一过程称为作业排序。排序的目标是，如何在尽可能满足各种约束条件下，给出一个令人满意的排序方案。5.2 作业排序规则1. FCFS（先到先服务）规则：优先选择排队等待的任务中最早进入的任务。2. SPT（最短作业时间）规则：优先选择加工时间最短的任务。3. EDD（最短交货期）规则：优先选择完工期限最早的任务。4.

36、SST（最短剩余松弛时间）规则：优先选择松弛时间短的工件。 （5-1）式中 松弛时间； 交货期； 当前日期； 剩余工序的加工周期（不含等待时间）。5. SCR（最小关键比）规则：优先选择关键比最小的任务。 （5-2）式中 关键比。6. MOPNR（最多余下工序）规则：优先选择余下工序最多的任务。7. LCFS（后到先服务）规则：优先选择排队等待的任务中最晚进入的任务。5.3 十张订单作业分析表5-1 方案一：采用FCFS规则计算订单排序订单排序ABCDEFGHIJ合计作业时间23452.53.51.54.52.23.231.4交货期1512109761151916开始时间036101516.5

37、2121.52728.2续表订单排序ABCDEFGHIJ合计结束时间2591416.52021.52628.231.4173.6延迟L-13-7-159.51410.5219.215.463.6误期T00059.51410.5219.215.4流程时间为173.6天，平均流程时间天，只有订单A、B、C能在交货日期前交货，其他订单均延迟，总延迟时间为63.6天，平均延迟时间天。表5-2 方案二：采用SPT规则计算订单排序订单排序GAIEBJFCHD合计作业时间1.522.22.533.23.544.5531.4交货期1115197121661059开始时间01.53.55.78.211.214.

38、417.921.926.4结束时间1.53.55.78.211.214.417.921.926.431.4142.1延迟L-9.5-11.5-13.31.2-0.8-1.611.911.921.422.432.1误期T0001.20011.911.921.422.4流程时间为142.1天，平均流程时间天，只有订单A、B、G、I、J能在交货日期前交货，其他订单均延迟，总延迟时间为32.1天，平均延迟时间天。表5-3 方案三：采用EDD规则计算订单排序 订单排序HFEDCGBAJI合计作业时间4.53.52.5541.5323.22.231.4交货期5679101112151619开始时间04.5

39、910.515.519.522252729.2结束时间4.5810.515.519.5212426 29.231.4189.6延迟L-0.523.56.59.510121113.212.479.6误期T023.56.59.510121113.212.4流程时间为189.6天，平均流程时间天，只有订单H能在交货日期前交货，其他订单均延迟，总延迟时间79.6天，平均延迟时间天。 表5-4 方案四：采用SST规则计算订单排序订单排序HFDECBGJAI合计作业时间4.53.552.5431.53.222.231.4交货期5697101211161519松弛时间0.52.544.5699.512.81316.8开始时间04.591415.519.522.52527.229.2结束时间4.581315.519.522.52427.229.231.4194.8延迟L-0.5248.59.510.51311.214.212.484.8误期T0248.59.510.51311.214.212.4流程时间为194.8天，平均流程时间天，只有订单H能在交货日期前交货，其他订单均延迟，总延迟时间84.8天，平均延迟时间天。表5-5 方案五：采用SCR规则计算订单