中科大生产计划与控制实验指导

实验一用ExcelSolver解生产计划问题1.实验目的

（1）通过复习生产计划的基础知识，掌握生产计划的制定方法以及将生产计划转化为线性规划的方法；

（2）学习Excel中的Solver，掌握生产计划的一种求解方法；2.实验任务

（1）熟练掌握生产计划的模型建立；

（2）将生产计划模型转化为线性规划模型

（3）求解生产计划；3.实验内容与步骤

3.1实验内容：将下列生产问题转化为线性规划问题并求解：Sidneyville制造家庭用和商业用家具。Office部门生产两种办公桌，拉盖型和普通型。在Medrord和Oregon的工厂中使用指定的木材制作。这种木材被裁成厚度均为1英寸的木板。因此，使用平方英尺对木材进行测量。一个拉盖式书桌需要10平方英尺松木，4平方英尺雪松，15平方英尺枫木。一个普通型的书桌需要的木材分别是20、16和10平方英尺的木材。每销售一个书桌可以产生115美元或者90美元的利润。现在公司有200平方英尺松木、128平方英尺雪松和220平方英尺枫木。他们已经接受了这两种书桌的订货并且想得到最大的利润。他们应该如何组织生产。

3.2实验步骤

1）将问题转化为线性规划问题。该问题是一个明显的线性规划问题根据线性规划的方法，将以上问题转化为线性规划问题。在此中注意明确的和隐含的约束。

2）将线性规划的目标函数和约束转化为矩阵形式

3）将矩阵输入到Excel

4）调用Solver求解：工具菜单-选择Solver，调用出Solover—〉出现Slover对话框。

5）设置目标单元格

6）指定是最大问题还是最小问题

7）告诉Excel约束的数学定义在那里。

8）设置属性

9）点击“Solver”按钮得到答案

10）将解转化为问题答案。4.实验注意事项及思考题

（1）建立正确的模型，是求解的关键，所以应该根据具体的生产计划和要求，合理制定约束和目标方程；

（2）可以根据实际的情况，对目标方程和约束进行调整，缩减解的范围；

（3）Solver是一个插件，请确认是不是已经安装了该插件5.实验报告

5.1实验报告要求

·完整描述该问题的约束以及目标方程

·体现每一个计算步骤和结果

·对解进行说明

5.2问题与解决方案

在实验中难免会遇到一些问题，此时同学们可以通过以下几种方式来解决：?

·使用Excel的Help文档；

·学会充分利用网络资源，自己上网上搜索相关资料来解决；

·和其他同学讨论解决问题；

以上的问题解决方案主要是想提高同学们自己解决问题的能力，如果自己实在找不到解决方案，可以将问题列入实验报告或反应给实验指导老师来帮助解决。

5.3实验心得体会和建议

将在该实验中的任何心得体会和建议写入实验报告，来逐步优化Solver的实验，并且对于以后的使用者提供必要的参考帮助。

实验二用ExcelSolver解供应链问题1.实验目的（1）通过复习供应链问题和运输问题的基础知识，掌握运输问题和供应链问题的关系，以及运输问题化为线性规划的方法；（2）复习Excel中的Solver，掌握运输问题的的线性规划解法；2.实验任务（1）熟练掌握运输问题的模型建立；（2）将运输问题模型转化为线性规划模型（3）求解运输问题；3.实验内容与步骤3.1实验内容：运输问题是一个比较经典的问题，可以被看作供应链问题的原型。求解下列运输问题：Pear磁盘驱动器公司生产个人电脑上面使用的几种容量的硬盘。在1999年，Pear生产容量为2到16g的硬盘驱动器，尺寸为3.5英寸。最受环境的产品是8GB的磁盘，销售给几个计算机制造商。Pear在三个工厂生产这些驱动器，工厂坐落在Sunnyvale，California；Dublin，Ireland；和Bangkok，Thailand。每隔一定时间，这三个工厂生产的产品被运送到四个仓库，分别位于Texas的Amarillo，NewJersey的Teaneck，Illinois的Chicago和SouthDakota的SiouxFalls。下个月开始，这四个仓库需要接受如下比例的8GB硬盘的产品。仓库接受产品的百分比AmarilloTeaneckChicagoSiouxFalls31301821下个月开始，这些工厂的产量（千个/单位）工厂产量（单位）SunnyvaleDublinBangkok4512095这三个工厂的总产量是260个单位，所以运输到每个仓库的数目应该是（取舍到最近的单位）仓库运输的产品数量（千个）AmarilloTeaneckChicagoSiouxFalls80784755因为工厂和配送中心的运输成本可能比较低，Pear确定了每个工厂和仓库之间的运输路线。这考虑到不可预见的问题，比如工厂的被迫停工，没有预见的区域需求的波动，或者运输过程中恶劣的天气情况等。运输100个单元产品的成单位成本如下：TOFROMAmarilloTeaneckChicagoSiouxFallsSunnyvaleDublinBangkok2501280155042099014203801440166028015201730目标是确定一个最小运输成本的路线3.2实验步骤1）定义变量2）定义目标函数3）定义约束条件4）写出线性规划问题5）使用ExcelSolver解该问题（解题方法参见实验1）6）将解转化为问题答案。4.实验注意事项及思考题（1）运输问题是供应链问题的原型问题，对该问题的研究可以进一步了解供应链问题（2）建立正确的模型，是求解的关键，所以应该根据具体的运输问题，合理制定约束和目标方程；（3）Solver是一个插件，请确认是不是已经安装了该插件5.实验报告5.1实验报告要求·完整描述该问题的约束以及目标方程·体现每一个计算步骤和结果·对解进行说明5.2问题与解决方案在实验中难免会遇到一些问题，此时同学们可以通过以下几种方式来解决：·使用Excel的Help文档；·学会充分利用网络资源，自己上网上搜索相关资料来解决；·和其他同学讨论解决问题；以上的问题解决方案主要是想提高同学们自己解决问题的能力，如果自己实在找不到解决方案，可以将问题列入实验报告或反应给实验指导老师来帮助解决。5.3实验心得体会和建议将在该实验中的任何心得体会和建议写入实验报告，来逐步优化Solver的实验，并且对于以后的使用者提供必要的参考帮助。

实验三项目管理问题的线性规划方法1.实验目的

（1）通过复习项目管理和关键路径法的基础知识，掌握项目管理的内容，关键路径法的线性规划解法；

（2）复习Excel中的Solver或者其他解线性规划问题的工具，掌握关键路径法的线性规划解法；2.实验任务

（1）熟练掌握网络图的绘制

（2）掌握关键路径法转化为线性规划模型

（3）求解关键路径法转换的线性规划问题问题；3.实验内容与步骤

3.1实验内容：

求解下列项目进度问题：North和Bonner是两个计算机顾问，他们打算进行一个合作项目，这个项目涉及到个人电脑的中比较小的商业软件包的开发。这个程序涉及工程市场特定的一些科学计算。他们将项目分成9个任务。

第一个任务是进行一个市场调查，以确定潜在客户的需求以及什么特性可以使软件变得更加有吸引力。这个阶段结束之后，就可以开始程序的开发。这个程序可以分成两个大的范畴，图形和源代码。因为系统是交互式并且图标驱动的，首要的任务就是确定和设计图标。图标设计好之后，他们可以继续进行第二部分的图形开发设计输入输出界面。这些包括系统中需要的各种菜单和报表生成器。

这个项目的第二部分就是进行科学计算模块的编码。第一步就是设计一个系统的详细流程图。完成之后，程序员可以开始模块的编制工作。这里有四个模块。模块1和2可以在流程图完成之后马上开始，模块2需要第一个模块的部分，所以模块3在模块1完成之后才可以进行。模块4的编程只有在模块1和2完成之后才可以进行。一旦项目的图形部分和模块完成，系统这两个单独的模块需要被集成在一起，然后进行系统测试和调试。

North拿到了项目的一些资金，但是这些需要在25周内完成程序并且可以投放到市场。为了确定是不是可行，两个程序员将项目分为九个独立的任务并且估计每个任务需要的时间。任务列表，时间需求，前后关系如下：任务需求时间（周）前项任务A.完成市场调查B.设计图形图表C.开发流程图D.设计输入输出界面E.模块1编码F.模块2编码G.模块3编码H.模块4编码I.整合系统，调试程序342653758—AAB，CCCEE，FD，G，H

虽然以上总的时间需要43周，但是有些任务可以并行，所以用的时间可以少于43周。

使用项目管理和关键路径的方法，试算该项目是不是可以在25周内完成。

3.2实验步骤

1）画出网络图

2）定义变量，即节点i的最早开始时间，需要的时间

3）定义目标函数

4）定义约束条件

5）写出线性规划问题

6）使用线性规划的方法求解（可以使用ExcelSolver，也可以使用其余线性规划的解法）

7）将解转化为问题答案4.实验注意事项及思考题

（1）项目管理问题中，关键路径法是一种常用的方法，利用线性规划求解中等规模的问题是一种常用的解法。

（2）建立正确的模型，是求解的关键，所以应该根据具体的问题，合理制定约束和目标方程；

（3）如果采用Excel解该问题，请确认是不是已经安装了Solver插件

（4）也可以采用其余的线性规划的解题软件，比如Lindo等软件5.实验报告

5.1实验报告要求

·完整描述该问题的约束以及目标方程

·体现每一个计算步骤和结果

·对解进行说明

5.2问题与解决方案

在实验中难免会遇到一些问题，此时同学们可以通过以下几种方式来解决：

·使用软件的Help文档；

·学会充分利用网络资源，自己上网上搜索相关资料来解决；

·和其他同学讨论解决问题；

以上的问题解决方案主要是想提高同学们自己解决问题的能力，如果自己实在找不到解决方案，可以将问题列入实验报告或反应给实验指导老师来帮助解决。

5.3实验心得体会和建议

将在该实验中的任何心得体会和建议写入实验报告，来逐步优化该实验，并且对于以后的使用者提供必要的参考帮助。

实验四计算机辅助流水线平衡实验1.实验目的

（1）掌握对生产线平衡问题及其约束进行形式化描述以及基本思路和平衡效果的评价指标；

（2）掌握用FlexibleLineBalancingV.3进行生产线平衡的方法2.实验任务

（1）熟练掌握生产线问题及其约束的形式化描述

（2）掌握生产线平衡的指标

（3）利用软件得到生产线平衡方案3.实验内容与步骤

3.1实验内容：

针对下列问题进行生产线平衡：

上海大众三厂总装车间在2000年引入了国际汽车制造企业流行的模块化装配工艺，其中的底盘装配模块是四大模块中投资最大，技术含量最高的模块流水线。该模块由动力总成预装线，底盘模块线，底盘总装，底盘螺栓拧紧及返修设备四大部分组成，采用大量自动化螺栓拧紧设备和电磁感应自动运行装配小车。该生产线原设计为专门生产帕萨特B5轿车，但2004年公司引入全新的途安多功能乘用车，为了为尽可能利用现有资源，决定将该车与B5混线生产。根据市场需求预测，混线后的生产节拍仍然定为2.5分钟，即180秒。现使用本系统对动力总成预装模块重新进行生产线平衡。表5-1途安与帕沙特B5动力总成预装工艺序号作业名称作业工时（秒）途安B5701变速箱吊装拼接8084704预紧变速箱拼接螺栓3321705装扭矩支架022707托板到位1111708发动机吊装7272706打紧变速箱剩余螺栓3359709自动变速箱液力耦合螺母紧固12274710整理流程卡，发动机法兰拧紧7243711启动马达与线束053712电动枪打紧，法兰螺栓松开再打紧062713变速箱支架（左）019714发动机支架（左）014715发电机预装2020716发电机打紧1313717水泵打紧024718AG5线束打紧021719变速箱支架（右）024720发动机支架（右）022722固定变速箱支撑220724固定离合器工作缸和支架110725电动枪打紧390726水管装配2000727水管装配2000

帕沙特B5与途安的动力总成预装工艺如表5-1所示，B5工艺流程图如图5-1所示，途安工艺流程图如图5-2所示。图5-1帕沙特B5总成预装工艺流程图图5-2途安动力总成预装工艺流程图

原生产线上共有9个工作站，其中有两个缓冲工位。缓冲工位主要用于解决生产线各工作站间负荷不平衡，也即在制品暂存地。生产线效率在60%左右，且各工作站负荷相差也较大。

3.2实验步骤

1)将以上信息整理，分离出作业的相关信息和产品的相关信息

2)打开流水线平衡软件，选择Process方式或者SET(StandardElementalTask)方式

3)将上面得到的详细信息输入到软件相关输入区域

4)点击Run进行计算，将得到计算结果和图形结果

5)返回主界面，可以用Graph菜单对图形进行操作

6)将计算结果整理为实验结果

7)分析实验结果，并整理实验报告。4.实验注意事项及思考题

（1）注意设定节拍，并且注意实验的可行性

（2）该软件是付费软件，该软件提供Demo版下载，但是有功能限制5.实验报告

5.1实验报告要求

·完整描述问题以及数据信息

·进行可行性分析

·对结果进行详细分析

5.2问题与解决方案

在实验中难免会遇到一些问题，此时同学们可以通过以下几种方式来解决：

·使用该软件的Help文档；

·该软件提供了一个简要参考手册；

·学会充分利用网络资源，自己上网上搜索相关资料来解决；

·和其他同学讨论解决问题；

以上的问题解决方案主要是想提高同学们自己解决问题的能力，如果自己实在找不到解决方案，可以将问题列入实验报告或反应给实验指导老师来帮助解决。

5.3实验心得体会和建议

将在该实验中的任何心得体会和建议写入实验报告，来逐步优化生产线平衡实验，并且对于以后的使用者提供必要的参考帮助。有兴趣地同学可以自己根据生产线平衡的理论，选择适当的算法，自己编制生产线平衡软件。6.软件下载

实验五MRP、ERP系统学习实验1.实验目的

（1）通过复习ERP的基础知识，结合软件中的流程图，掌握该ERP软件中的计划制定的过程；

（2）通过演示和操作实践，学会制定MPS计划；

（3）通过演示和操作实践，学会制定MRP计划；2.实验任务

（1）熟练掌握ERP系统的流程图；

（2）自己制定一个MPS计划；

（3）把制定的MPS计划分解成MRP计划，并得出相应的能力报告，进行能力需求计划及能力平衡；3.实验步骤

本试验的步骤包括：

·参照计划流程图，复习ERP中各种计划的制定流程；

·MPS任务目录功能演示与练习；

·MPS任务的编制功能演示与练习；

·MRP任务资料功能演示；

·MRP任务进度图功能介绍；

·MRP任务的制定演示与练习；

·制定能力需求报告演示与练习；

·制定出一个MPS计划并把它分解成相应的MRP计划；

·将完成的MPS计划和MRP计划提交老师。

3.1参照计划流程图，复习ERP中各种计划的制定流程

3S2000/ERP系统的综合计划子系统是基于先进的ERP思想设计而成的，是3S2000/ERP系统的核心系统之一。它可以为企业提供精确的生产、采购计划，缩短生产周期，保证生产的顺利进行。

·依次进入“系统维护”/“业务流程图”/“流程图起始页”，打开“标准ERP架构图”、“主生产计划”以及“物料需求计划”的流程图，了解该ERP系统中各个计划的制定流程图；

·依次进入“综合计划”/“综合计划的参数配置”，对综合计划的参数进行配置。

3.2MPS任务目录功能演示与练习

主生产计划是企业业务流程的枢纽，主要说明企业计划生产什么，什么时候生产，生产多少，是工业企业计划体系的重要组成部分。由它来驱动物料需求计划。主生产计划的排产对象是具体的产品和通用部件，一般细到产品的型号、规格，时间周期一般细到月或旬。

·依次进入“综合计划”/“MPS计划”/“MPS任务目录”，进入MPS任务目录，以不同的条件显示MPS计划的任务目录；

·选定某一MPS计划，双击或点击“MPS详细资料”按钮，进入“MPS详细资料”页面，察看其相应的详细资料；

·选定某一MPS计划，点击“相关计划进度”，按钮，进入“MPS计划任务进度图”页面，察看相应的计划任务进度图；

·点击“批量生成MPS任务”按钮，批量生成MPS任务；

·点击“销售订单生成MPS任务”按钮，按销售订单生成MPS任务。

3.3MPS任务的编制功能演示与练习

·依次从“综合计划”/“MPS计划”/“MPS任务资料”进入MPS资料页面；

·进入该页面，系统默认是MPS计划生成向导，用该向导逐步生成选定物料的一定时期内的MPS计划；

·点击“计划生效”按钮，查看其“产品结构选择”、“工艺路线选择”、“MPS变更经过”、“相关MRP计划”以及“自定义跟踪”。

3.4MRP任务资料功能演示

物料需求是生产管理的核心，它的主要作用是将主生产计划排产的产品分解成各个自制零部件的加工装配计划和原料采购件的采购计划。同时它和主生产计划、车间作业管理、连续式生产、能力需求计划、库存管理和生产数据形成了一个及时反映企业需要生产什么、什么时候生产，生产多少的动态闭环计划系统。因此编制的好坏，直接影响企业的效率，也反映了企业的管理水平。

·依次从“综合计划”/“MRP计划”以及“MRP计划资料”进入“MRP资料”页面，输入MRP纪录的编号，打开相应的MRP计划；

·或者依次从“综合计划”/“MRP计划”以及“MRP任务目录”进入MRP的任务目录，输入特定条件显示出相应的MRP目录，选定某一纪录，双击或点击“MRP详细资料”按钮，进入相应的“MRP资料”页面；

·在该页面上分别点击“相关MPS任务”、“相关MRP任务”以及“生产采购指令”，查看相关的MPS任务、MRP任务和生产采购指令；

·点击“查看相关进度图示”按钮，查看相关的进度图。

3.5MRP任务进度图功能介绍

在3SERP软件中，用甘特图显示了MRP任务的进度图，即同一MPS任务展开而来的各MRP任务的时间关系。通过甘特图，一方面，可以非常直观的了解产品的生产周期（整体的生产周期以及每种子件的采购或生产周期），另一方面，可以快速了解任务的瓶颈。企业计划管理人员，可以参考甘特图，通过与实际情况的结合，近一步完善和优化物料需求计划。

·从“MPS资料”中的“相关MRP计划”，点击“查看相关进度图示”按钮，来查看相关的进度图示；

·从“MRP列表目录”页面，选中某一项MRP计划，点击“相关计划进度”查看相关的进度图示；

·直接从“MRP资料”页面，点击“查看相关进度图示”按钮，来查看相关的进度图示；

·“综合计划”/“MRP计划”/“MRP任务进度图示”进入“MRP任务进度图示”页面，输入MPS编号，直接查看相关的进度图示；

·分别按“日”、“周”、“月”、“季”显示一个与ＭＰＳ任务相关的ＭＲＰ进度图示；

·显示实际执行情况；

·其它在该页面的操作演示与练习。

3.6MRP任务的制定演示与练习

·依次从“综合计划”/“MRP计划”/“MRP工作台”进入“MRP分解”页面，来编制MRP计划；

·点击“MRP来源选择”按钮，选择MRP计划的来源，进入分解界面；

·根据分解说明，一步步设置分解参数、查看BOM结构、工艺路线、生成采购请求与生产指令、查看能力报告，最后进行分解。

3.7制定能力需求报告演示与练习

能力需求是基于MRPII原理设计的，它是整个计划系统不可分割的一部分。粗能力计划是用来检查MPS计划的可行性，它将主生产计划转换成完成主生产计划所涉及的关键的工作中心的能力需求，它一般只考虑每月生产计划的变化。细能力计划是用来检查物料需求计划可行性，它根据物料需求，工厂现有能力进行能力模拟，同时根据各工作中心能力负荷状况判断计划可行性。3S2000/ERP的能力需求计划帮助企业平衡需求和能力之间的关系，制定出切实可行的生产计划，并能尽早发现生产活动的瓶颈所在，提出切实可行的方案，实现均衡生产。

·依次从“综合计划”/“能力需求计划”/“能力需求报告”模块进入能力需求报告页面；

·制定起始日期、终止日期、目标天数、目标物料以及显示方式，对特定的物料进行能力需求计划计算；

·参照各个工作中心的能力报告，对相应计划进行调整，平衡需求和能力之间的关系，完成能力计划报告。

3.8制定出一个MPS计划并把它分解成相应的MRP计划，完成实验报告学生自己练习，制定出一个MPS计划并把它分解成相应的MRP计划。

3.9

将完成的MPS计划和MRP计划提交老师4.实验注意事项及思考题

（1）综合计划的编制是ERP系统的核心，也是整个企业组织生产和采购的基础，所以在制定计划以前一定要理清ERP系统中各个计划编制和实施的流程图；

（2）在制定MPS计划前先对综合计划参数进行合理配置；

（3）注意主生产计划和物料需求计划之间的密切关系；

（4）在实际操作制定计划时，认真体会该软件是如何把各个计划功能模块有机的链接与结合起来的，数据统一、基础数据共享是该软件的一个鲜明特点，它使企业实现了信息流、物流与资金流的高度统一。5.实验报告

5.1实验报告要求

·说明所配置的综合计划参数；

·说明编制MPS的方法（根据销售订单、销售预测、生产规划或人工调整），编制一个MPS计划，并说明编制结果；

·说明编制出的相应的MRP计划；

·编制能力需求计划，说明能力负荷情况、所采用的平衡方法及平衡结果。

5.2问题与解决方案在实验中难免会遇到一些问题，此时同学们可以通过以下几种方式来解决：

·在ＥＲＰ的菜单栏有“帮助主体”和“实施导引”，同学们自己可以通过该软件强大的技术支持来寻找解决方案；

·学会充分利用网络资源，自己上网上搜索相关资料来解决；

·和其他同学讨论解决问题；以上的问题解决方案主要是想提高同学们自己解决问题的能力，如果自己实在找不到解决方案，可以将问题列入实验报告或反应给实验指导老师来帮助解决。

5.3实验心得体会和建议

将在该实验中的任何心得体会和建议写入实验报告，来逐步优化我们的这个ERP计划系统学习和练习实验。

实验六啤酒游戏试验1.实验目的

（1）通过该游戏使学生们认识到时间滞延、资讯不足对产销系统的影响；

（2）通过该