生产系统学-5-1计算机辅助企业生产管理

1、生产系统学第五章第五章 计算机辅助企业生产管理计算机辅助企业生产管理第五章第五章 计算机辅助企业生产管理计算机辅助企业生产管理n计算机辅助企业生产管理对物料、设备、人力、资金、信息等资源进行全面规划和优化控制，把企业中的产、供、销、人、财、物各种生产经营活动联成个有机整体，形成了一个闭环反馈控制系统，从而在有限资源条件下使工厂企业取得最大的经济效益。n本章将在回顾计算机辅助生产管理信息系统发展过程的基础上，着重讨论各级生产计划优化目标的确定及其编制的方法。n同时介绍生产控制的一些原则策略。n最后介绍企业生产车间（或单元）级的生产指挥系统。第五章第五章 计算机辅助企业生产管理计算机辅助企业生产管

2、理第一节第一节 企业生产管理的演变企业生产管理的演变一、企业的运营目标一、企业的运营目标追求利润；追求企业资源的合理有效的利用。n即在给定资金、设备、人力的前提下，追求尽可能大的有效产出；n或在市场容量的限制下，追求尽可能少的人力、物力投入；n或寻求最佳的投入产出。第一节第一节 企业生产管理的演变企业生产管理的演变管理面临的挑战管理面临的挑战：n生产计划的合理性n成本的有效控制n设备的充分利用n作业的均衡安排n库存的合理管理n财务状况的及时分析等等物料需求控制得不好的结果是物料需求控制得不好的结果是：n原材料不能及时供应n零部件不能准确配套n库存积压n资金周转期长第一节第一节 企业生产管理的演

3、变企业生产管理的演变二、二、MRPII/ERP的发展的发展n在六十年代以前，人们提出订货点法，试图解决库存与采购的合理化。n六十年代提出了MRP(Material Requirement Planning，物料需求计划)理论。MRP理论重点只针对“物料”这一种资源。n七十年代提出了“生产资源规划及执行控制”系统(简称“闭环式MRP”)。(简称“闭环式MRP”)。n八十年代发展成为MRPII理论（Manufacturing Resource Planning，制造资源计划）。n九十年代ERP（Enterprise Resource Planning，企业资源计划）随之产生。在给定资金、设备、人力

4、的前提下，追求尽可能大的有效产出；或在市场容量的限制下，追求尽可能少的人力、物力投入；或寻求最佳的投入产出。第一节第一节 企业生产管理的演变企业生产管理的演变 1、订货点法、订货点法n在计算机出现之前，库存管理系统发出生产订单和采购订单，派人根据缺料表进行催货。n订货点法是按过去的经验预测未来的物料需求的方法，其实质是“库存补充”原则，既把库存填满到某个原来的状态。安全库存的设置是为了应对需求的波动。一旦库存储备低于预先规定的数量，即订货点，则立即进行订货 来补充库存。n订货点单位时区的需求量订货提前期十安全库存量n例如某项物料的需求量为每周100件，提前期为6周，并保持两周的安全库存量，那么

5、，该项物料的订货点可如下计算： 1006十200800第一节第一节 企业生产管理的演变企业生产管理的演变第一节第一节 企业生产管理的演变企业生产管理的演变订货点法的问题：订货点法的问题：n对各种物料的需求是相互独立的，不是面向产品的，装配时就会发生各项物料数量不匹配的情况。n物料需求是连续发生的，而对产品零部件的需求恰恰是不均匀、不稳定的，库存消耗是间断的。系统下达的订货时间常常偏早，有大批存货放在库里造成积压。而另一方面，却又会由于需求不均衡和库存管理模型本身的缺陷造成库存短缺。n提前期是已知的和固定的。n库存消耗之后，应被重新填满n“何时订货”是一个大问题，然而真正重要的问题却是“何时需要

6、物料？”第一节第一节 企业生产管理的演变企业生产管理的演变 2、时段式、时段式MRPn通过产品结构将所有物料的需求联系起来n将物料需求区分为独立需求和非独立需求并分别加以处理n对物料的库存状态数据引入了时间分段的概念。增加了两个数据项：需求量和可供货量。其中，需求量是指当前已知的需求量，而可供货量是指可满足未来需求的量。n库存量+已订货量-需求量可供货量n例如，某项物料的库存状态数据如下：库存量 30；已订货量 25； 需求量 65；可供货量 -10。第一节第一节 企业生产管理的演变企业生产管理的演变带时间坐标的库存状态数据 周库存量 已订货量 需求量 可供货量 30 30 10 10 -25

7、 0 0 0 0 0 0 0 0 25 0 0 0 0 0 20 0 35 0 0 0 0 0 1030 10 10 -25 0 0 0 0 0 -101 2 3 4 5 6 7 8 9 10 第一节第一节 企业生产管理的演变企业生产管理的演变n25件订货第5周到货。n在第2、4、10周出现3次需求。n库存总储备在前9周是足够用的，但供应与需求在时间上不合拍。n第4周可供货量出现负值，可提前4周从库存状态数据得知并采取相应的措施。n第10周的库存短缺应通过新的库存补充订货来解决，其需求日期为第10周。n在给出时间坐标之前只用了4个数据项，在给出时间坐标之后，用了40个数据项。n在一个典型的企业

8、中，如果对25000项物料按周划分时间段，在计划期为1年的情况下，就要处理多达500万个基本数据，这样大量的信息 处理只有计算机才能胜任。第一节第一节 企业生产管理的演变企业生产管理的演变 MRP系统前提条件和基本假设：系统前提条件和基本假设：n第一个前提是要有一个主生产计划。n第二个前提是要求赋予每项物料一个独立的物料代码，这些物料包括原材料、零部件和最终产品。这些物料代码不能有二意性。n第三个前提是在计划编制期间必须有一个通过物料编码表示的物料清单（Bill of Material，简记为BOM）。n第四个前提是完整的库存记录第一节第一节 企业生产管理的演变企业生产管理的演变第一节第一节

9、企业生产管理的演变企业生产管理的演变第一节第一节 企业生产管理的演变企业生产管理的演变零件清单 （ WA01的绞车）物料代码 说明 每台量 计量单位 1000 1100 1200 1300 1400 D100 G100 M100 1500 1600 S100 轴 (1英寸 4 英寸 ) 轮 (6 英寸 ) 滑车架 钢丝绳 (1 4 英寸 ) 吊钩 (2吨 ) 轮毂 齿轮箱 5 马力电机 电线 控制盒 传动轴(1 英寸 24 英寸 ) 4 4 4 50 1 1 1 1 15 1 1 件 件 件 英尺 件 件 件 件 英尺 件 件 第一节第一节 企业生产管理的演变企业生产管理的演变 WA01A10

10、0(1)C100(1) D100(1) G100(1) M100(1) P100(1)S100(1)1000(4) 1100(4) 1200(1)1300(50) 1400(1)1500(15)1600(1)滑车组件钢丝绳吊钩悬挂控制盒0层1层2层多级产品结构层次第一节第一节 企业生产管理的演变企业生产管理的演变 WA01的绞车的单级物料清单 物料代码 说明 每台量 计量单位 A100 C100 D100 G100 M100 P100 S100 滑车组件 钢丝绳吊钩 轮毂 齿轮箱 5 马力电机 悬挂控制盒 传动轴 1 1 1 1 1 1 1 件 件 件 件 件 件 件 第一节第一节 企业生产管

11、理的演变企业生产管理的演变 WA01的多级缩排式 BOM物料代码 说明 每台量 计量单位 层次 A100 1000 1100 1200 C100 1300 1400 D100 G100 M100 P100 1500 1600 S100 滑车组件 轴 (1 英寸 4英寸 ) 轮 (6 英寸 ) 滑车架 钢丝绳吊钩 钢丝绳(1 4 英寸 ) 吊钩 (2 吨 ) 轮毂 齿轮箱 5 马力电机 悬挂控制盒 电线 控制盒 传动轴(1 英寸 2 4 英寸 ) 1 4 4 1 1 50 1 1 1 1 1 15 1 1 件 件 件 件 英尺 件 件 件 件 件 英尺 件 件 件1 2 2 2 1 2 2 1

12、1 1 1 2 2 1 MRP系统的目标是确定每项物料在每个时区内的需求量，以便能为正确地进行生产和库存管理提供必要的信息。MRP系统之所以能成为生产库存管理的得力工具，主要由于以下原因：n可使库存投资减少到最低限度n可对生产中的变化作出灵敏的反应n可以对每项物料提供未来的库存状态信息n库存控制是面向生产作业的，而不是面向台账登记的n强调需求、库存储备和订货作业的时间性第一节第一节 企业生产管理的演变企业生产管理的演变主生产计划：关于生产什么产品和什么时候产出的权威性计划，且只考虑最终项目，这些项目可能是产品，也可能是处于产品结构中最高层次的装配件，这些装配件可根据总装配计划装配成不同的产品。

13、n主生产计划考虑的时间范围，即计划展望期。它取决于产品的累计提前期，即产品所有零部件的生产提前期和采购提前期累计之和。n主生产计划的形式通常是一个按时区列出的各最终项目产出数量的矩阵。第一节第一节 企业生产管理的演变企业生产管理的演变MRP的主要输入信息有：n主生产计划是MRP系统的主要输入信息源。因为MRP系统要根据主生产计划中的项目逐层分解，得出各种零部件的需求量，而其他的输入信息只是为MRP分解主生产计划提供帮助信息。n来自厂外的零部件订货n作为独立需求项目的需求量预测n库存记录文件n物料清单等。第一节第一节 企业生产管理的演变企业生产管理的演变nMRP系统从独立需求预测以及厂外零部件订

14、货的输入可以确定“我们将要生产什么？”n通过BOM可以回答“用什么来生产？”n把主生产计划等反映的需求沿各产品的功能进行分解，从而得知，“为了生产所需的产品，我们需要用些什么？”n然后和库存记录进行比较来确定出物料需求，即回答“我们还需要再得到什么？”n通过这样的处理过程，使得在MRP系统控制下的每项物料的库存记录都总能正确地反映真实的物料需求。第一节第一节 企业生产管理的演变企业生产管理的演变MRP的主要输出信息有：n下达计划订单的通知n要求提前或推迟已下达订单的完工日期的通知n撤消订单的通知n物料库存状态分析的备用数据n未来一段时间的计划订单根据用户的需求，还可以输出：n数据错误和各种反常

15、信息报告n库存量预报n需求反查报告n作业完成情况的报告等第一节第一节 企业生产管理的演变企业生产管理的演变MRP系统的目标是确定每项物料在每个时区内的需求量，以便能为正确地进行生产和库存管理提供必要的信息。MRP系统之所以能成为生产库存管理的得力工具，主要由于以下原因：n可使库存投资减少到最低限度n可对生产中的变化作出灵敏的反应n可以对每项物料提供未来的库存状态信息n库存控制是面向生产作业的，而不是面向台账登记的n强调需求、库存储备和订货作业的时间性第一节第一节 企业生产管理的演变企业生产管理的演变MRPMRP数据处理逻辑数据处理逻辑主生产计划物料清单物料需求计划库存记录第一节第一节 企业生产

16、管理的演变企业生产管理的演变nMRP系统对每项物料的库存状态按时区作出分析，自动地确定计划订货的数量和时间。n物料的库存状态数据包括：库存量、预计入库量、毛需求量、净需求量。n某时区库存量上时区库存量+本时区预计入库量-本时区毛需求量n当库存量出现负值时，就意味着出现净需求。因此，MRP可以预见物料短缺；为了避免物料短缺，MRP将在净需求发生的时区内指定计划订货量，然后考虑订货提前期，指出订货计划下达时间。第一节第一节 企业生产管理的演变企业生产管理的演变MRPMRP的数据处理过程的数据处理过程 时 区 提前期 4 1 2 3 4 5 6 7 8 毛需求量 20 25 15 12 预计入库量

17、30 库存量 23 23 3 33 8 8 -7 -19 -19 净需求量 7 12 计划订货量 7 12 计划订货下达 7 12 第一节第一节 企业生产管理的演变企业生产管理的演变第一节第一节 企业生产管理的演变企业生产管理的演变上属项与下属项的关系上属项与下属项的关系第 0 层 产品(卡车） 第 1 层 总成(传动器 ) 第 2 层 组件(齿轮箱 ) 第 3 层 零件(齿轮） 第 4 层零件半成品 （齿轮锻坏 )XXXXX第一节第一节 企业生产管理的演变企业生产管理的演变n例：假定要生产100辆卡车 X，库存情况(库存量和已订货量之和) 如下：n传动器2n齿轮箱15n齿轮7n齿轮锻坯46

18、计算上述各项物料的净需求量第一节第一节 企业生产管理的演变企业生产管理的演变各项物料的净需求量n传动器n齿轮箱n齿轮n齿轮锻坯3 3、闭环、闭环MRP系统系统第一节第一节 企业生产管理的演变企业生产管理的演变n把生产能力、车间作业和采购作业计划纳入MRPn在计划执行过程中，必须有来自车间、供应商和计划人员的反馈信息，并利用这些反馈信息进行计划调整平衡，从而使生产计划方面的各个子系统得到协调统一。闭环MRP系统第一节第一节 企业生产管理的演变企业生产管理的演变主生产计划销售与运作规划物料需求计划能力需求计划可行否执行能力计划执行物料计划是否4 4、MRPII第一节第一节 企业生产管理的演变企业生

19、产管理的演变n把生产、财务、销售、工程技术、采购等各个子系统结合成一个一体化系统，称为制造资源计划（ MRPII ）MRPII特点特点第一节第一节 企业生产管理的演变企业生产管理的演变n把企业中的各子系统有机地结合起来，形成一个面向整个企业的一体化的系统。其中，生产和财务两个子系统关系尤为密切。n所有数据来源于企业的中央数据库。各子系统在统一的数据环境下工作。n具有模拟功能，能根据不同的决策方针模拟出各种未来将会发生的结果。因此，它也是企业高层领导的决策工具。第一节第一节 企业生产管理的演变企业生产管理的演变主生产计划销售与运作规划物料需求计划能力需求计划车间和供应商调度执行MRP II的计划

20、和执行过程经营规划需求管理粗能力计划 我们将要生产什么？ 我们用什么来生产？ 我们有什么？ 我们还应得到什么？第二节第二节 企业资源计划企业资源计划(ERP)(ERP)一、企业资源计划的基本原理和功能ERP概念由美国Gartner Group公司于20世纪90年代初首先提出。n超越MRPII范围的集成功能，包括质量管理、试验室管理、流程作业管理、配方管理、产品数据管理、维护管理、管制报告和仓库管理；n支持混合方式的制造环境，既可支持离散型制造环境，又可支持流程型制造环境；n支持能动的监控能力，提高业务绩效；n支持开放的客户机服务器计算环境 、图形用户界面、计算机辅助软件工程、面向对象技术、关系

21、数据库、第四代语言、电子数据交换(EDI)。第二节第二节 企业资源计划企业资源计划(ERP)(ERP)一、企业资源计划的基本原理和功能n把企业作为一个有机整体，从整体优化的角度出发；n运用科学的方法，对企业各种制造资源和产、供、销、财务等各个环节进行合理有效的计划、组织、控制和调整，使它们在生产过程中协调有序，并充分发挥作用，从而提高企业的管理水平和经济效益。MRP企业资源计划ERP(Enterprise Resource Planning)的基本思想是:第二节第二节 企业资源计划企业资源计划(ERP)(ERP) ERP系统主要包括：1.1.主生产计划主生产计划主生产计划是ERP的一个重要的计

22、划层次，它是关于“将要生产什么”的一种描述。它主要包括以下内容： (1)编制生产计划大纲。 (2)市场预测。 (3)编制主生产计划。 (4)批准和下达主生产计划。 (5)实施主生产计划。第二节第二节 企业资源计划企业资源计划(ERP)(ERP)2.2.物料需求计划物料需求计划 物料需求计划用来解决“必须制造和采购什么”的问题，主要内容有： （1)生成物料单B0M（Bill of material）。 （2)编制物料需求计划 （3)执行物料需求计划3.3.能力需求计划能力需求计划 （1)粗能力需求计划的编制 （2)能力需求计划的编制 （3)能力控制。第二节第二节 企业资源计划企业资源计划(ERP

23、)(ERP)4.4.库存管理库存管理 （1)综合库存管理 （2)项目级库存管理 （3)物料存储与管理5.5.车间作业管理车间作业管理 （1)核实物料需求计划和项目计划系统产生的定单。 （2)下达生产定单。 （3)搜集反馈信息、监控生产。 （4)采取调整措施。 （5)车间数据管理和数据采集。第二节第二节 企业资源计划企业资源计划(ERP)(ERP)6.6.财务管理财务管理财务管理的核心是会计，主要功能包括建立科目、处理财务流程及对财务进行核算。7.7.成本管理成本管理成本是企业在进行生产经营活动中所发生的费用。8.8.项目管理项目管理9.9.质量管理质量管理10.10.企业建模（企业建模（Org

24、wareOrgware） 第二节第二节 企业资源计划企业资源计划(ERP)(ERP)某一ERP中所表示的企业的企业运作模型（图5-1）物料流：原材料 半成品 成品 请购 订单/预测供应 生产 销售 供应 产品供应商客户采购订单收货/结算销售订单发货/结算资金流：财务和成本控制供给信息需求信息增 值 过 程市场与讯息生产管理质量管理库存管理财务总帐银行结算应收帐管理资产管理应付帐管理工资管理销售管理经销商采购管理客户供应商资 金流过程物流过程企划管理成本核算产销历史数据预算会计经营预测产销计划第二节第二节 企业资源计划企业资源计划(ERP)(ERP)ERP的运行原理(图 5-2 )第二节第二节

25、企业资源计划企业资源计划(ERP)(ERP)二、生产计划的制订二、生产计划的制订在计算机辅助企业生产管理系统中，各级生产计划是系统的核心。它要回答工厂做什么产品，各种产品做多少，什么时候、什么部门应该具体做什么，以便最大限度地发挥工厂的生产能力，使其获得最大的利润。这就需要整个系统作出统筹规划，合理安排，并能及时协调平衡。第二节第二节 企业资源计划企业资源计划(ERP)(ERP)生产计划系统的分类与功能（图 5-3） 短短 期期 计计 划划长长 期期 粗粗 略略 计计 划划计划期限：日、周范围：制造岛计划期限：旬、月范围：多个独自制造岛计划期限：月、年范围：全厂或全公司决策范围详细程度计划层次

26、中中 期期 计计 划划第二节第二节 企业资源计划企业资源计划(ERP)(ERP)n企业计划的种类企业计划的种类n长期计划是企业经营规划，根据企业的战略和长期计划是企业经营规划，根据企业的战略和政策制定宏观指导方针，预测市场需求政策制定宏观指导方针，预测市场需求n指导新产品的研究、开发和试制指导新产品的研究、开发和试制n协调市场营销、生产运作和财务之间的关系协调市场营销、生产运作和财务之间的关系n协调供应商、客户、以及产学研联盟的关系协调供应商、客户、以及产学研联盟的关系n协调投资者、员工和管理者之间的关系协调投资者、员工和管理者之间的关系n协调长期生产能力、资金预算和经营业绩之间协调长期生产能

27、力、资金预算和经营业绩之间的关系的关系第二节第二节 企业资源计划企业资源计划(ERP)n企业的中期计划是生产大纲，是对中期总需求企业的中期计划是生产大纲，是对中期总需求的预测，设定企业每年（或大型产品生产周期）的预测，设定企业每年（或大型产品生产周期）的总体投入的总体投入/ /产出水平产出水平n生产大纲力求避免过细生产大纲力求避免过细( (对单个产品关注对单个产品关注) )，而，而应针对制造过程相似的产品系列（组），确定应针对制造过程相似的产品系列（组），确定需求总量和生产能力之间的平衡需求总量和生产能力之间的平衡n控制满足生产需要的最低安全库存水平控制满足生产需要的最低安全库存水平n确定所需

28、要的资源，并与现有的资源相比较确定所需要的资源，并与现有的资源相比较第二节第二节 企业资源计划企业资源计划(ERP)n短期计划是主生产计划，也就是总进度计划，短期计划是主生产计划，也就是总进度计划，它是根据生产大纲分解而成的它是根据生产大纲分解而成的n主生产计划是时间计划总表，它展示每个产品主生产计划是时间计划总表，它展示每个产品（不是产品组）的计划产出和生产进度安排（不是产品组）的计划产出和生产进度安排n主生产计划初步确定后，还需要进一步制定生主生产计划初步确定后，还需要进一步制定生产能力粗略计划和物料需求计划，以保证不存产能力粗略计划和物料需求计划，以保证不存在明显的生产能力限制和及时的物

29、料供应在明显的生产能力限制和及时的物料供应第二节第二节 企业资源计划企业资源计划(ERP)第二节第二节 企业资源计划企业资源计划(ERP)(ERP)1年度生产计划模型设i是在某计划期间生产i产品的数量，= 1,2,.,n，k是在某计划期间可利用资源的数量，k=1,2,.m；aik是生产单位产品i需要资源的数量；i是在某期间产品的最大销售量；i是在某期间产品i的最小产量；i是i产品的单台利润或工时利润率。求1，2、.n，使利润最大。 (5-1)目标函数：niiiXCZ1max约束条件：nikikbXa1i i i i i i i ii i i i第二节第二节 企业资源计划企业资源计划(ERP)(

30、ERP)2 2多品种、中小批量生产条件下的厂级生产作业计划多品种、中小批量生产条件下的厂级生产作业计划由年投交计划得到产品零件(台件)交库计划。计算各种零件的毛需求量。由库存文件查出该零件的现有库存量、在制品数、安全库存储备量、待分发的数量。根据以上各量计算出库存中可利用数量。从毛需求量中减去可利用库存，得到净需求量。由净需求量按照批量进行修正，得出计划的零件产量。由零部件的生产制造提前期，计算出应何时下达该项任务。第二节第二节 企业资源计划企业资源计划(ERP)(ERP)零件的净需要量计算公式如下：()()()()()式中: 净需求量； 毛需求量； 计划接收数； 可用库存； 现有库存； 已分

31、配数； 下标变量，表示计划期间。第二节第二节 企业资源计划企业资源计划(ERP)(ERP)多品种中小批量厂级作业计划流程图（图5-4） 产品产品文件文件年生产计划年生产计划大纲大纲项目定义文项目定义文件件产品结构数产品结构数据据工艺阶段文工艺阶段文件件日历日历文件文件产品需求计划产品需求计划零件生产计划零件生产计划车间作业计划车间作业计划毛坯生产计划毛坯生产计划毛坯备料计划毛坯备料计划能力需求计划能力需求计划库存库存文件文件在制工序在制工序计划文件计划文件工艺路线工艺路线文件文件工作中心工作中心数据文件数据文件制制 造造库存子系统库存子系统生产监控子系统生产监控子系统（任务下达）（任务下达）零

32、件生产计划零件生产计划毛坯生产计划毛坯生产计划备备 料料 计计 划划平衡否平衡否？是是车间作业计划车间作业计划子系统子系统第三节第三节 作业计划的编制作业计划的编制一、作业计划概述一、作业计划概述主生产计划给出了最终产品的交货期限。如果要转换成各生产周期内的原材料和零件的需求计划，这还需根据工厂的实际生产能力确定零件的加工批量与完成期限，才下达给车间或制造岛。车间作业计划编制就是按一定的排序准则将规定的任务按周、日、小时具体分配给指定的工作地进行加工，确保完成生产计划的要求。第三节第三节 作业计划的编制作业计划的编制一、作业计划概述一、作业计划概述主生产计划给出了最终产品的交货期限。如果要转换

33、成各生产周期内的原材料和零件的需求计划，这还需根据工厂的实际生产能力确定零件的加工批量与完成期限，才下达给车间或制造岛。车间作业计划编制就是按一定的排序准则将规定的任务按周、日、小时具体分配给指定的工作地进行加工，确保完成生产计划的要求。作业计划的基本步骤：确定机床负荷作业排序第三节第三节 作业计划的编制作业计划的编制多品种中小批量厂级作业计划流程图（图多品种中小批量厂级作业计划流程图（图5-45-4） 产品文件年生产计划大纲项目定义文件产品结构数据工艺阶段文件日历文件产品需求计划零件生产计划车间作业计划毛坯生产计划毛坯备料计划能力需求计划库存文件在制工序计划文件工艺路线文件工作中心数据文件制

34、 造库存子系统生产监控子系统（任务下达）零件生产计划毛坯生产计划备 料 计 划平衡否？是车间作业计划子系统第三节第三节 作业计划的编制作业计划的编制二、作业优化排序模型二、作业优化排序模型作业排序是在有限资源约束下，如何安排零件的加工顺序，使其给定的目标函数达到最优。作业排序的优化目标包括以下几个方面：总加工工时最短；零件平均通过时间最短；机床利用率最高；不按期交货或交货误期最少；加工总成本最低。第三节第三节 作业计划的编制作业计划的编制加工顺序约束资源约束工序不可中断约束设有种零件，要在台机器上加工。每种零件根据工艺要求，要按一定顺序通过这些设备。作业排序问题就是研究在满足约束条件的基础上，

35、找到一个使目标函数最优的各种零件在每台设备上的加工顺序。一般说来，约束条件如下：第三节第三节 作业计划的编制作业计划的编制作业排序的优化实际上是广泛组合的最优化问题。如个零件经过台机床加工时，作业排序的算法有(n!)m m之多。因此，只能根据优化的目标建立近似的数学模型，然后进行排序的优化。第三节第三节 作业计划的编制作业计划的编制采用的排序准则，是使平均通过时间最短和使最大交货误期为最小的方法。为此，假定在一台设备上加工种零件时，加工过程无故障，可连续加工。并设定：Ji 零件种类， ；Pi 零件Ji的处理时间（包括加工时间与调整时间）；Fi 零件Ji的完工时间（即通过时间）；di 零件Ji的

36、交货期；Ti 零件Ji的交货误期， Ti =max(0, Fi - di )，最大交货误期 Tmax =max( Ti ), 1in;Di 零件Ji的最大拖期时间 Di = di + Tmax ；F 所有零件平均完工时间1. 1. 单台设备加工顺序的确定单台设备加工顺序的确定第三节第三节 作业计划的编制作业计划的编制要保证最大交货期误期为最小的前提下，得到为最小的零件最优排序。求解步骤（已知零件处理时间Pi、零件交货期di）先按零件交货期（di）由小到大排序，分别求得Fi、Ti、最大交货误期Tmax。分别算出零件i的最大拖期时间Di若按此最优顺序的原则找到最后一项设为零件k，则满足： (5-4

37、)（ 尚未分配加工的零件数）若同时出现Dj也满足上述条件，则考虑到零件按处理时间由小到大排序，可使平均完工时间为最短，还应满足：重复3）、4）直到求得全部零件加工顺序。nFFnii1(5-3)miikPD1jkPP第三节第三节 作业计划的编制作业计划的编制现以下表（表5-1）的数据为例，求出最优排序 零件 Ji J1 J2 J3 J4 J5 处理时间 Pi(天) 3 1 4 2 5 交货期di(日) 7 8 12 10 6 按零件交货期（di）由小到大排序：J5-J1-J2-J4-J3。分别求得现P(5)=15,零件J3满足：D3=15P(5)，取J3排在最后。这时，剩下四个零件的处理时间之和

38、为P(4)=11，找出J2、J4，应从(J2,J4)中取处理时间长的J4排在后面。通过逐次比较得出排序为J2-J1-J5-J4-J3。零件 Ji J1 J2 J3 J4 J5 完工时间 Fi(天) 8 9 15 11 5 交货误期 Ti(天) 1 1 3 1 0 最大误期 Di(天) 10 11 15 13 9 第三节第三节 作业计划的编制作业计划的编制排序优化结果：J2-J1-J5-J4-J3，Tmax=3，F=8天（图5-5中方案B） 。按处理时间从小到大排序为J2-J4-J1-J3-J5 ，Tmax=9，F=7天（图5-5中方案C）。按交货期从小到大排序为J5-J1-J2-J4-J3，

39、Tmax3，F=9.6天（图5-5中方案A）。方案比较方案比较方案方案方案515434352124321510150天第三节第三节 作业计划的编制作业计划的编制2. 2. 多工序加工作业排序的确定多工序加工作业排序的确定表5-2 零件加工的工序处理时间（单位：小时）零件图号 机床 1 机床 2 机床 3 机床 4 机床 5 机床 6 机床 7 机床 8J1603135007J2108305943J350609040J4831318200106J557016015113第三节第三节 作业计划的编制作业计划的编制1607518133806050381013306a31115061002004093

40、4957005b2842112122A2936132112B162010 AB33.95 .105 .5733.7A67.9125 .625.56B34.05.1175.133.1 AB第三节第三节 作业计划的编制作业计划的编制按下列四条规则定出零件加工的排列次序：规则一：按(B-A)列阵中数值从大到小按排零件加工顺序。规则二：先取(B-A)0的数,并对照列阵中数值从小到大按排零件加工顺序，然后再取(B-A)0的数，并对照B列阵中数值从大到小按排零件加工顺序。规则三：按 列阵中数值从大到小按排零件加工顺序。规则四：先取 的数,并对照 列阵中数值从小到大按排零件加工顺序，然后再取 的数，并对照

41、列阵中数值从大到小按排零件加工顺序。A（B A）0（B A）（B A）0B第三节第三节 作业计划的编制作业计划的编制按规则一得到的加工顺序为J3-J5-J2-J4-J1；按规则二得到的加工顺序为J3-J2-J5-J4-J1；按规则三得到的加工顺序为J4-J3-J5-J1-J2；按规则四得到的加工顺序为J3-J5-J4-J1-J2。 机床 零件 机床机床 1 机床机床 2 机床机床 3 机床机床 4 机床机床 5 机床机床 6 机床机床 7 机床机床 8 J3 5 / 5 0 / 6 / 11 0 / 9 / 20 0 / 4 / 24 0 / J5 5 / 10 7 / 17 0 / 16 /

42、 33 0 / 15 / 48 11 / 59 3 / 62 J2 10 /20 8 /28 3 /31 0 / 5 /36 9 /57 4 /63 3 /66 J4 8 /28 3 /31 13 /44 18 /62 20 /82 0 / 10 /92 6 /98 J1 6 /34 0 / 3 /47 13 /75 5 /87 0 / 0 / 7 /105 可以计算这四种排序方案的零件加工通过时间，并从这四种排序方案中选择其中最好的，作为近优解。 零件通过时间:第四节第四节 生产控制生产控制一、生产控制的范围和内容一、生产控制的范围和内容生产活动是根据生产大纲和生产作业计划制定出的生产进程表

43、中的有关信息加以实施的。在生产实施阶段中常常不能完全按照制定的生产进程计划进行。因为： 缺乏完善的生产预测方法；生产计划和作业计划所使用的工时数据与实际有差异；在生产的实施阶段常会出现预料不到的干扰因素； 加工过程中出现次品、废品。因此，在生产实施中，需要进行不同程度的修改或调整，这样才能在规定的时间内按计划的产品数量达到预定的生产目标。这种功能就叫生产控制。 第四节第四节 生产控制生产控制生产控制包括下列基本功能：物流逻辑控制 这是指从原材料到成品的流程控制，包括控制时间（交付日期）和生产品种、数量的生产进度控制；保证成品预期质量和可靠性的质量控制；控制原材料、零件和产品的过剩或不足的库存控

44、制等。生产资源控制 这是一种对生产要素，特别是对生产手段的控制功能。其主要工作是预防生产设备损坏和检修损坏设备的生产维护。 第四节第四节 生产控制生产控制所谓生产进度控制就是要对生产量的实际完成情况和完工时间进行测定，并与计划标准进行比较。当它们之间差别较大时，应采取适当的措施加以调整。二、生产进度控制二、生产进度控制图5-6所示为生产进度控制反馈回路的流程图计划数据实际的生产进度实际的任务分配干扰因素干扰因素作业计划编制（计划调整）生产进度表任务分配表 实施过程实际工况实际工况反馈生产任务交货日期生产能力第四节第四节 生产控制生产控制传统的生产调度控制，往往把最大限度地利用生产设备作为控制目

45、标，这是一种不合理的做法。而且在安排和平衡生产能力时，又是以平均估计工时为依据，这种依靠人工经验估算的方法，往往造成零件实际交货日期与计划值相差太大，根本无法掌握生产任务与生产能力的动态变化。因此，为使生产控制更加符合实际情况，必需认真探讨研究一种以科学统计分析为基础的生产进度控制的新方法。第四节第四节 生产控制生产控制1.1.工序通过时间研究工序通过时间研究在中小批量生产中，生产过程可以用漏斗模型来近似地加以描述： 生产能力到达的加工任务平均负荷（工时/工作日）平均积存量（工时）（工时/工作日）平均生产率已利用的 生产能力等待的任务 平均积存量(工时) = =平均生产率(工时/工作日)平均通

46、过时间(工作日)=第四节第四节 生产控制生产控制将漏斗口的极限宽度看作某一工作地的生产能力（工时工作日）。到达工作地的一批生产任务中只能有一部分立即进行加工，其它的就在漏斗中积存起来，形成了等待队列，并将根据任务的紧急程度排队。漏斗口中流出的是加工完成的任务，相当于该工作地的生产率（工时工作日），也就是实际利用了的生产能力。显然，如果把输入和输出的时间间隔称为通过时间，则平均通过时间（以工作日计）正比于在制品平均积存量（以工时计），反比于平均生产率。漏斗模型第四节第四节 生产控制生产控制在数学上，漏斗模型可以用以生产任务的工时量为纵座标、工作日为横坐标的生产任务流通图来描述：300200100

47、0170184198212233T T工时量 T TB B（T T） A A P P考察期内的某一时刻时刻T的积存量考察期内的输出考察期初始积存量输入输出终了积存量P PB（T）A A第四节第四节 生产控制生产控制生产率、积存量和通过时间的关系工时量3002001000714212835424956考察期考察期内Tan = =DLZB工作日理想输出曲线实际输出曲线理想输入曲线实际输入曲线BaDLZ=平均生产率B B=平均积存量DLZDLZ=平均通过时间第四节第四节 生产控制生产控制加权平均通过时间工作日300200100A -考察期内的输出P -考察期ZM=FZ/A-平均通过时间(加权)FZ

48、-通过要素的总面积终了积存量初始积存量输入输出PA 170 184 198 212 T 233 工作日 0第四节第四节 生产控制生产控制加权和未加权通过时间的比较工时量6040200任务号DLZDLZ= (Tai Tei)Ai/ Ai=85 +925 +1510 +2020=815/60=13.58工作日TEi=任务i的输入日期TAi= 任务i的输出日期TAi-TEi=任务i通过时间Ai=任务i的工时数N=考察的任务总数ni1ni1任务号6420DLZDLZ= (Tai Tei) / n=(8 +9 +15 +20)/4=13工作日ni1170 177 184工作日 a)加工通过时间170 1

49、77 184工作日 a)加工通过时间第四节第四节 生产控制生产控制2 2负荷控制法负荷控制法在中小批生产中，改善生产控制的基本出发点是，在考虑加权通过时间的前提下，用机动地分配生产任务的办法来控制输入的任务流，以保证各个工作地的积存量不超过预先规定的允许值，这称为负荷控制法。负荷控制法有两个控制参数：优先范围和负荷率。第四节第四节 生产控制生产控制任务分配去毛刺机全自动车床六角车床全自动车床全自动车床半自动车床精密车床钻床表面处理交货制造系统的漏斗模型第四节第四节 生产控制生产控制按负荷投放任务的模型0100200300%内部任务储备任务定货任务任务储备负荷极限交货生产能力积 存 量 水平已投放的任务第四节第四节 生产控制生产控制按负荷投放任务的步骤任务任务5 54 43 32 21 1 1 2 3 4 1 2 3 4 计划周数计划周数生产生产能力能力优先范围优先范围B B