生产计划与控制课程设计轴承生产

本科课程设计说明书

生产计划与控制设计

教学院：机电工程学院

系另IJ:工业工程系

学生学号：

学生姓名：

专业班级：工程1103

指导教师：

职称：讲师

起止日期:2023.06.18〜2023.06.31

吉林化工学院

JilinInstituteofChemicalTechnolo

目录

1、公司简介...............................

1.1公司自然情况及设备...................

1.2产品简介.............................

2、需求预测分析...........................

2.1需求预测.............................

2.2误差分析.............................

3、生产能力的测定.........................

3.1轴承的生产过程.......................

3.2生产能力的测定.......................

4、综合生产计划编制.......................

5、主生产计划编制.........................

6、物料需求计划...........................

7、生产作业计划的编制.....................

7.1生产的期量标准的拟定.................

7.2计算各车间投入和产出应达成的累计编号数

8、生产作业的排序

9、课程设计的体会

参考文献

1、公司简介

1.1公司自然情况及设备

哈尔滨轴承集团公司是全国520家重点公司，1950年建厂，占地面积170余

万平方米，生产建筑面积30余万平方米，拥有生产设备4600余台，年生产能力

8000万套，可成系列生产九大类型、各种精度等级6000余个规格和品种的轴承。

重要为汽车、机车车辆、电机电器、工程机械、机床等行业和公司配套服务。公

司的优势产品有铁路轴承、精密机床主轴轴承、直线轴承等。哈尔滨轴承集团公

司拥有专业化的成品和配件分厂20多个，成品分厂是按照轴承产品类型和领域

划分的，其中有：小型球轴承分厂、电机轴承分厂、小型圆锥轴承分厂、铁路轴

承分厂、精密轴承分厂、汽车轴承分厂等。配件分厂有滚子分厂、钢球分厂、车

制保持架分厂、冲压保持架分厂等。本设计中所研究的是小型圆锥轴承分厂。

小型圆锥轴承分厂是哈尔滨轴承集团公司基本生产单位之一，有效生产面积为

3330平方米。该分厂现有职工22()余人，设有3个职能室6个生产工段。现有

多刀半自动车床、多大全自动车床、液压仿型车床和普通车床、手动磨床、半自

动磨床、全自动磨床等设备145台。

公司组织结构图:

1.2产品简介

小型圆锥轴承分厂重要生产两大类60余种，加工等级P0-P5级的公制、英制

及非标准小型圆锥滚子轴承和部分向心短圆柱滚子轴承，月平均产量在18万套

左右，月产值270万元左右，是多品种、批量生产的，设备具有一定通用性的分

厂。两种轴承如图所示：

30000型

(70003!)

单列圆维浪子轴承

向心短圆柱滚子轴承

2、需求预测分析

2.1需求预测

预测是根据反映预测对象过去和现在的有关信息，通过科学的方法和逻辑推

理，对事物未来的发展趋势和水平作出推测和判断，需求预测是预测未来一定期

期对某产品需求的数量和发展趋势、公司该产品的市场占有率等。需求预测可以

帮助人们结识产品市场需求发展趋势和规律，是公司经营决策的前提。需求预测

的方法分为定性预测法和定量预测法，定性预测方法重要靠专家的知识、经验和

综合分析判断能力，来预测其发展变化趋势和水平的非数量化方法；定量预测方

法是运用数学手段以数量的形式准确的揭示事物发展变化趋势或水平的预测方

法，其中涉及简朴平均法、移动平均法、指数平滑法、因果分析法等。

通过对分厂的最近几年的产销量进行分析，选拦定量分析中的平均移动法来预

测2023年的销量。移动平均法是用一组最近的实际数据值来预测未来一期或儿

期内公司产品的需求量、公司产能等的一种常用方法。移动平均法合用于即期预

测。是一种简朴平滑预测技术，它的基本思想是：根据时间序列资料、逐项推移,

依次计算包含一定项数的序时平均值，以反映长期趋势的方法。当产品需求既不

快速增长也不快速下降，且不存在季节性因素时，移动平均法很合用。该厂1996

年到2023年的年销量如下表一所示，用趋势移动平均法建立需求预测模型，并

预测2023年公司轴承的销售量。

表一

序号年份年销量（万套）一次移动平均二次移动平均

11996110———

21997114———

31998119———

41999120————

52023125117.6—

62023128121.2—

72023134125.2—

82023153132——

92023147137.4126.68

102023165145.4132.24

112023173154.4138.88

122023180163.6146.56

132023198172.6154.68

142023195182.2163.64

152023209191172.76

162023215199.4181.76

（1）一次移动平均法是对产品需求的历史数据点分段移动平均的方法。其计

算公式：

“⑴J+8+…+y，皿=网】］+",tNN

，NnN

式中M1）为第i周期的一次移动平均数；%为第t周期的观测值；N为

移动平均的项数。

（2）当时间序列没有明显的趋势变动时，使用一次移动平均就能

准确地反映实际情况，直接用第t周期的一次移动平均数就可预测第t+1周期之

值。但当时间序列出现线性变动趋势时，用一次移动平均数来预测就会出现滞后

偏差。因此，需要进行修正，修正的方法是在一次移动平均的基础上再做二次移

动平均，运用移动平均滞后偏差的规律找出曲线的发展方向和发展趋势，然后才

建立直线趋势的预测模型。

设一次移动平均数为则二次移动平均数舷的计算公式为：其

计算公式:

必）+础+・・・+〃以明+若舞

N

预测模型为：

式中t为当前时期数；T为由当前时期数t到预测期的时期数，即t以后模型

外推的时间；丸”为第t+T期的预测值；%为线性方程所表达直线的截距，即

目前数据水平；4为线性方程所表达直线的斜率，即预测对象随T的变动趋势。

根据移动平均值可得为和4的计算公式为：

〃■每(“F-M⑵)

根据公式解得：

at=217.884=8.84

2023年预测值为:

Y2023=217.88+8.84x1=226.72—227(万件)

2.2误差分析

对市场需求进行预测时，影响其未来发展变化的因素很多，并且很多因素是随

机性的。假如在记录资料不全的情况下预测时，为了简化预测运算舍去了一些次

要因素，预测结果绝大多数与未来的实际情况有一定的误差。因此，要对需求预

测模型计算的结果进行误差分析工在实际预测时，存在一定的误差是允许的，但

误差太大，预测结果的可靠性就很差，甚至失去了实际意义。这时就要对需求预

测的结果进行修正，分析误差产生的因素等。针对存在问题采用措施加以改善修

正，使需求预测结果更符合实际，这样需求预测绢果才干作为公司生产决策和安

排生产计划的依据。

根据对2023年的销量进行的预测，建立下表：

表二

年份

一次平均移动值二次平均移动值atbt预测值(Fi)实际值(Ai)

2023145.6132.4158.86.6165

2023155139.12170.887.94165.4174

2023164.6147182.28.8178.82182

2023173.2155.2191.29191198

2023182.8164.24201.369.28200.2195

2023191.8173.48210.129.16210.64210

2023200.2182.52217.888.84219.28216

2023226.72

1)平均绝对误差(MAD)

MAD=(L|Ai-Fi|)/n,其中Ai为第i期实际值，Fi为第i期预测值。

由表得MAD=4.65

2)平均绝对偏差(MSE)

MSE=[L(Ai-Fi)2]/n=28.55

3)平均预测误差(MFE)

MFE==[L(Ai-Fi)]/n=l.61

4)平均绝对百分差(MAPE)

MAPE=[100XE(Ai-Fi)/Ai]/n=2.45

追踪信号TS=[E(Ai-Fi)]/MAD=2.08e[-3,3]所以预测数据符合实际。

3、生产能力的测定

3.1轴承的生产过程

轴承是一种机械零件。一般用来支承轴，保持轴的准确位置并承受由轴传来的

力。按摩擦的性质，可分为滑动轴承和滚动轴承.按受力的方向，可分为向心轴

承，推力轴承和向心推力轴承。图示为球轴承的基本结构:

1、轴承的基本结构：以滑动轴承为基础发展起来的滚动轴承，其工作原理是以

滚动摩擦代替滑动摩擦，一般由两个套圈，一组滚动体和一个保持架所组成

的通用性很强、标准化、系列化限度很高的机械基础件。由于各种机械有着不

同的工作条件，对滚动轴承在负荷能力、结构和使用性能等方面都提出了各种

不同规定。为此，滚动轴承需有各种各样的结构。但是，最基本的结构是由内

圈、外圈、滚动体（钢球、滚子）和保持架所组成。

内圈与轴、外圈与轴承座孔装配在一起。当内圈或外圈为旋转套圈时采用的是

紧配合，不是旋转套圈时采用的是过度配合。

滚动体是滚动轴承的核心零件，当内外圈相对转动时，滚动体在内外圈的滚道

之间滚动。滚动体的形状、大小和数量直接影响轴承的负荷能力和使用性能。

保持架可以使滚动体均匀分布、引导滚动体旋转及改善轴承内部润滑性能。

2、轴承的加工过程：

1）套圈的加工过程：轴承内圈和外圈的加工依原材料或毛坯形式的不同而有所

不同，其中车加工前的工序可分为三种，整个加工过程为：棒料或管料一一车

加工一一如解决一一磨加工一一精研或抛光一一零件终检一一防锈一一入库。

2）钢球的加工过程：钢球的加工同样依原材料的状态不同而有所不同，其中铿

削或光球前的工序，可分为三种，热解决前的工序，又可分为二种，整个加工

过程为：棒料或线材冷冲一一铿削、粗磨、软磨或光球一一热解决一一硬磨一

一精磨一一精研或研磨一一终检分组一一防锈、包装一一入库。

3）滚子的加工过程：滚子的加工依原材料的不同而有所不同，其中热解决前的

工序可分为两种，整个加工过程为：棒料车加工或线材冷锁后串环带及软磨一

一热解决一一串软点一一粗磨外径一一粗磨端面一一终磨端面一一细磨外径一

一终磨外径一一终检分组一一防锈、包装一一入库。

4）保持架的加工过程：保持架的加工过程依设计结构及原材料的不同，可分为

下述两类：①板料一一剪切一一冲裁一一冲压成形一一正形及精加工一一酸洗

或喷丸或串光一一终睑一一防锈、包装一一入库。②实体保持架的加工过程：

实体保持架的加工，依原材料或毛坯的不同而有所不同，其中车加工前可分为

四种毛坯形式，整个加工过程为：棒料、管料、锻件、铸件一一车内径、外径、

端面、倒角一一钻孔一一酸洗一一终检一一防锈、包装一一入库。

3、滚动轴承的装配过程：滚动轴承零件如内圈、外圈、滚动体和保持架等，经

检验合格后，进入装配车间进行装配，其过程如下：零件退磁、清洗一一内、

外滚道尺寸分组选别一一合套一一检查游隙一一怫合保持架一一终检一一退磁、

清洗一一防锈、包装一一入成品库。

圆锥滚子轴承的加工工艺图如下：

套圈暖子保持架

®棒料或管料①棒料车加工板料

&军力ox

剪切

@）M理⑤冲裁

色）冲压府

磨加工

粗磨端面

精研或抛光（5）正形及精加工

终磨端面

力终检

酸洗或黑丸或

细磨外径®串光

由终检

2。）零件退碳、清洗

211合套

4检查游隙

1

22）柳合保持架

L

T］雌

5退磁、清洗

&防锈、包装

25｝入成品库

工艺程序图

3.2生产能力的测定

生产能力是指公司的固定资产，在一定的时期内和在一定的技术组

织条件下，通过综合平衡后所能生产的一定种类产品最大也许量。

此分厂的重要产品有圆锥轴承30204、30205.30206、30207四种

型号。在多品种生产的公司中，在结构、工艺和劳动量构成相似的产

品中选出代表产品，以生产代表产品的时间定额和产量定额来计算生

产能力。代表产品一般选代表公司专业方向、在结构工艺方面相似的

产品，总劳动量（即产量与单位劳动量乘积）最大的产品。

设备组生产能力的计算公式为：

M=FeS/T

其中M为设备组的年生产能力；Fe为单台设备年有效工作时间；

S为设备组内设备数；T为单位产品的台时定额。

代表产品与具体产品之间通过换算系数奥算。换算系数为具体产品

与代表产品的时间定额的比例，公式表达为：

Ki=Ti/T0

式中Ki为产品i的换算系数；Ti为i产品时间定额（台

时）；TO为代表产品时间定额。

换算为代表产品产量二计划产量X换算系数

换算为具体产品表达的能力二代表产品表达的能力X换算为代表产品

的产量/£换算为代表产品的产量/换算系数

3.2.1装配车间的生产能力测定

各产品的计划产量与台时定额见下表三无录出设备组有5组设备,

每组设备的全年有效工作时间为2300小时。

以30205为代表产品表达的设备组生产能力为：

M=FeSn=2300X5/40=287.5（万件）约等于2X8

表三装配车间产品计划产量与台时定额表

产品名称30204302053020630207

计划产量（万件）5()607442

台时定额时/万件35403()5()

表四装配车间代表产品换算为具体产品的计算过程表

产品型计划产台时定换算系数换算为代以代表产换算为具

号量（万额（时/表产品产品表达的体产品的

件）万件）量（万件）生产能力生产能力

3020450350.94566

30205604016079

3020674300.85928897

3020742501.35556

合计219

由于表中产品的计划产量均在换算为具体产品的生产能力范围之内，所以可以

按计划产量安排生产。装配车间的生产能力为288万件。

3.2.2加工车间的生产能力测定

加工车间分为车削和磨削两个工段，工段生产能力测定如下：

表五车削工段计划产量与台时定额

产品名称30204302053020630207

计划产量（万件）50607442

台时定额时/万件55524348

设备组有5台设备，以30206为代表产品表达的设备组生产能力为:

M=FeS/T=2300X5/43=267（万件）

表六车削工段代表产品换算为具体产品的计算过程表

产品型计划产台时定换算系数换算为代以代表产换算为具

号量（万额（时/表产品产品表达的体产品的

件）万件）量（万件）生产能力生产能力

3020450551.36552

3020560521.27262

30206744317426777

3020742481.14643

合计257

由于表中产品的计划产量均在换算为具体产品的生产能力范围之内，所以可以按

计划产量安排生产。车削工段的生产能力为267万件

磨削工段生产能力测定如下：

表七磨削工段计划产量与台时定额

产品名称30204302053020630207

计划产量（万件）5()607442

台时定额时/万件46504460

设备组有5台设备，以30206为代表产品表达的设备组生产能力为:

M=FeS/T=2300X5/44=262(万件)

表八磨削工段代表产品换算为具体产品的计算过程表

产品型计划产台时定换算系数换算为代以代表产换算为具

号量（万额（时/表产品产品表达的体产品的

件）万件）量（万件）生产能力生产能力

30204504615053

3020560501.16663

30206744417426278

3020742601.45944

合计249

由于表中产品的计划产量均在换算为具体产品的生产能力范围之内，所以可以按

计划产量安排生产。磨削工段的生产能力为262万件

综上，车削工段生产能力大于磨削工段生产能力，所有加工车间的生产能力为

262万件。

323毛坯车间的生产能力测定

各产品的计划产量与台时定额见下表，记录出设备组有6组设备，每组设备的

全年有效工作时间为2300小时。

以30205为代表产品表达的设备组生产能力为：

M=FeSH=2300X5/35=328（万件）

表九毛坯车间产品计划产量与台时定额表

产品名称30204302053020630207

计划产量（万件）50607442

台时定额时/万件40352845

表十毛坯车间代表产品换算为具体产品的计算过程表

产品型计划产台时定换算系数换算为代以代表产换算为具体产品

号量（万额（时/表产品产品表达的的生产能力

件）万件）量（万件）生产能力

3020450401.15572

30205603516086

3020674280.859328106

3020742451.35561

合计229

由于表中产品的计划产量均在换算为具体产品的生产能力范围之内，所以可以

按计划产量安排生产。毛坯车间的生产能力为328万件。

由以上计算，可得各车间生产能力如图所示：

表十一

车间装配车间加工车间毛坯车间

车削工段磨削工段

生产能力288328

267262

所以，公司年生产能力可拟定为262万件。

4、综合生产计划编制

综合生产计划是根据市场需求预测和公司所拥有的生产资源，对公

司计划期内的出产的内容、出产数量以及为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。

一方面，根据需求预测分析知道2023年的需求量为227万件，再

根据该厂的月产量等信息可大体拟定轴承制造厂2023年L12月圆锥

滚子轴承的市场需求预测总量为：18万件、16万件、20万件、16万

件、24万件、18万件、19万件、21万件、20万件、18万件、19万

件、18万件。共计227万件，一月初库存为零。该厂在三种不同生

产方式下的生产能力和相应的单位制导致本如表十二所示，单位储存

成本为800o

表十二

生产方式生产能力单位制导致本（元）

①正班生产1830000

②加班生产（可多生产）331000

③分包生产（可多生产）532023

综合生产计划的优化方法有线性规划单纯形法、运送表法、动态规划法、模拟

仿真法、试算法、搜索决策规划等，在这里使用运送表法，由表五可知，该厂有

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，笫三种为

分包生产；产品可在计划期长度内储存，不允许缺货。

优化过程如下，第一步，列出成本表（即表十三），表中第一行月份为需求时

间，与其相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，与其相应的生产能力列在最后一列；表中间部分的成本数值为制导

致本和储存成本两部分之和，表中空白部分表达不也许发生事件。

表十三运送成本表

十1-

月生产—•—*—J四五七八九十

份方式月月月月月月月月月月

月月

①正30303132333434353637383818

班生008060402000806040200080

产000000000000

②加3131323334353536373839393

班生008060402000806040200080

月

产000000000000

③分3232333435363637383940405

包生028060402000806040200080

产300000000000

①正303031323334343536373818

班生0080604020008060402000

产00000000000

②加31313233343535363738393

班生0080604020008060402000

月

产00000000000

③分32323334353636373839405

包生0280604020008060402000

产30000000000

①正3030313233343435363718

班生00806040200080604020

产0000000000

②加313132333435353637383

班生00806040200080604020

i产0000000000

③分323233343536363738395

包生02806040200080604020

产3000000000

①正30303132333434353618

班生008060402000806040

产000000000

②加3131323334353536373

四

班生008060402000806040

月

产000000000

③分3232333435363637385

包生028060402000806040

产300000000

①正303031323334343518

五

班生0080604020008060

月

产00000000

②加31313233343535363

班生0080604020008060

产00000000

32323334353636375

0280604020008060

30000000

①正3030313233343418

班生00806040200080

产0000000

②加313132333435353

六

班生00806040200080

月

产0000000

323233343536365

02806040200080

3000000

①正

30303132333418

班

生

008060402000

产~

000000

②加3131323334353

七

班生008060402000

月

产000000

③分3232333435365

包生028060402000

产300000

①正303031323318

班生0080604020

产00000

②加31313233343

八

班生0080604020

月

产00000

③分32323334355

包生0280604020

产30000

①正3030313218

班生00806040

产0000

②加313132333

九

班生00806040

月

产0000

③分323233345

包生02806040

产3000

①正30303118

班生008060

产000

②加3131323

十

班生008060

月

产000

③分3232335

包生028060

产300

303018

0080

00

十②加31313

班生0080

月产00

32325

0280

30

3018

00

0

十②加313

班生00

月产0

③分325

包生02

产3

需

求181620162418192120181918

量

用表上作业法进行求解，计算结果如表十四所示

表十四单位：万件

生

计

产

生产十十

月四五六七八九十划

能

方式

份月月月月月月月月数

6月月力

①正1818

班生18

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