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半流程型企业生产作业计划的制定和调度
时间:2011-01-23 浏览次数:1226次 无忧论文网
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摘要:针对半流程型企业中订单确认、 生产作业计划的制定和调度、 紧急订单处理等主要生产管理问题进行了深入的研究 ,提出了粗能力平衡订单确认法、 时段式作业计划编排法和紧急订单的任务分解处理法等方法手段、 并且已经成功地应用于某企业的生产管理系统中。
     1   引言 
    激烈的市场竞争要求产品的交货期越来越短 ,建立符合本企业实际生产情况的生产管理系统是企业适应市场和自身发展的需要。不同的企业有着不同的生产过程 ,其生产组织和管理也有所差异。通过对企业的生产流程及生产特点进行分析 ,发现一类类似流程式生产类型的企业(如工业线绳生产企业) ,其生产过程所涉及的物料主要有主料和辅料两大类 ,主料本论文由无忧论文网 www.51lunwen.net整理提供为最终产品的主要原材料 ,它流经整个工艺流程直至生成最终成品 ,辅料则是为了满足产品的特性要求在某道工序中添加的辅助原料。与流程式生产不同的是 ,工序连续 ,但工序之间可以间断 ,没有要求连续进行 ,故本文将该种生产类型称之为半流程式生产。流程式生产中对所有的订单都以相同的顺序通过所有的机器 ,而半流程式生产中主料在每道工序可以根据实际情况来选用不同的同种设备 ,考虑到不同设备的参数可能不同 ,选用时生产周期也将不同 ,所以在实际生产中较难安排和控制 ,严重影响了产品的生产进度和交货期。鉴于 MRP 系统中提前期不随各工作中心能力和负荷变化动态确定 ,不能真正反映该类企业实际的生产情况和生产能力 ,并且由 MRP 和CRP只能推导出周计划 ,而企业真正感兴趣的是班组计划。如何判断和确认生产订单的可实施性以及合理进行作业计划与调度是该类企业目前面临的两大主要问题。本文针对上述主要问题 ,对生产订单的确认、 作业计划的编排、 作业的监控与调整以及紧急订单的插入等展开研究和讨论。考虑到该类企业中影响生产进度和交货期的往往是主料的计划安排和控制 ,而辅料相对容易控制并能够满足生产要求 ,故文中的订单确认及作业计划编排等都是从主料的生产加工出发 ,对本论文由无忧论文网 www.51lunwen.net整理提供辅料暂不考虑。

    2   基于粗能力平衡的订单确认
    如何判断生产是否能够满足订单的要求 ,相对准确的做法是将订单对应的工序作业进行一次预编排 ,但工序作业编排涉及到设备能力调度、 作业排序等等复杂的问题。如果每来一个订单都要进行一次复杂的工作 ,是非常不切实际的。本文提出应用粗能力平衡的方法来判断是否满足订单要求的情况 ,该方法既能避免复杂的作业排序 ,同时又能兼顾设备能力的考虑 ,简单实用 ,可操作性强。本文中所指的订单或生产订单是销售部门根据客户订单、生产预测和库存情况本论文由无忧论文网 www.51lunwen.net整理提供来制定的 ,此时的订单已不再等同于纯粹的客户订单或生产预测 ,而是经销售部门过滤后发给生产部门的订单 ,它与 MRP中的主生产计划相类似 ,是展开物料需求计算和能力平衡的依据 ,不同的是 MRP中的主生产计划一般细化到周、 月 ,而此处的订单可以细化到天。按照 MRP的观点 ,主生产计划确定之后 ,进一步展开的是物料需求计划和能力需求计划。考虑到 MRP的处理逻辑与企业的实际生产情况有很大的出入 ,提前期对工作中心能力和负荷不敏感。因此 ,我们采取 MRP 中的物料分解方法对物料进行需求计算(这里的物料即主料经过不同工序处理后的半成品) ,然后将物料和具体的设备相结合 ,通过参数的设定和选择来进行动态提前期的计算和能力平衡 ,从而判断订单的可行性和对之进行修改 ,具体处理流程如图 1 所示。
    2. 1   总需求以及净需求的计算     与传统的 MRP一样 ,根据主生产计划、 产品BOM 表以及库存信息等 ,可以计算出物料的总需求以及净需求。总需求计算(也称物料清单分解)主要是计算所有物料总需求量。设 Si是 i ( i = 1 , 2 , . . . , n)产品的外销需求量,用 aij表示生产单位 j产品对 i 物料的需求量, A = ( aij) n×n称为直接需求矩阵。为本论文由无忧论文网 www.51lunwen.net整理提供了满足后续产品的生产要求,必须提供某一中间物料或原材料的需求,此需求量称为二次需求量。用 Yi表示 i 产品的总需求, Ti表示 i 产品的二次需求,则有:Yi = Si + TiTi =Σ nj = 1aij Yj( i = 1 , …, n)计算出总需求后,净需求γi 的计算如下:γi = Yi - xi + bi - oi其中: xi 表示库存量; bi 表示安全库存量; oi 表示在线生产量。
     2. 2   粗能力平衡粗能力平衡的基本思想是:在一段时间内,将订单的需求和设备的加工能力转换成同一种可以比较的标准后,判断设备的加工能力是否可以满足订单要求,从而对订单进行确认或者做出相应的调整。本文的研究工作是结合某线绳企业来进行的,考虑到线绳加工本身的特点和实际生产的情况,采取的换算方法是将订单需求转化为对设备占用时间的需求,再和设备可提供的所有空闲时间进行比较来判断订单的满足情况。     通过物料的净需求计算,可以得到主料和辅料的净需求量。假设辅料都能满足相应的生产要求,不会对交货期造成影响,故只讨论影响生产进度和交货期的主料对设备的占用需求。这里结合线绳的生产举例说明,由于线绳的加工是以车次为单位,不同设备的锭数不一样,选用时提前期也不一样,具体的计算公式如下:加工车次 C = R (净需求量 W/设备锭数 D)单车次加工时间 PT =单筒线米数 G/ (开机锭速 S ×60)× 捻度 N加工时间 T = C×( PT +辅助时间 A T )R — 对计算结果进行取整(可调整)G、 N — 产品标准参数D、 S — 设备参数(由所选设备而定, D 可调整, S 可选择)A T — 系统设定(可调整)根据计算出的订单对设备的占用时间需求,与设备可提供的空闲时间进行比较即可判断和确认能否满足订单的要求。本例中由于线绳生产的特殊性,提前期的大小与设备的选用有着密切的关系,如果采用 MRP中的固定提前期显然不能和实际相吻合。当然,不同企业的生产特点不同,订单需求本论文由无忧论文网 www.51lunwen.net整理提供和设备能力的换算方法以及提前期的影响因素也有所不同,在具体的计算和处理方法上会有一定的差异,但基本思想都是一致的。在实际的生产中,对于设备的选用和参数的选择可能会与能力平衡中的设定有所差异,但是如果在能力平衡中确认可以满足的生产订单,只要合理地进行工序作业编排,一般情况下都是可以实现的。此外,生产过程中不可避免地会发生一些难以预料的事情,而这些在能力平衡中并不能反映和体现,所以该能力平衡从某种程度上而言只是一个相对准确的粗能力平衡。


    3   基于OPT的作业计划编排    合理的作业计划编排可以控制生产过程时间 ,实现生产过程的连续性和节奏性 ,充分挖掘和利用企业生产资源 ,提高劳动生产率和降低物耗。在传统的生产管理系统中将生产周期调度和能力调度相分离 ,先进行生产周期调度 ,本论文由无忧论文网 www.51lunwen.net整理提供然后进行负荷计算和能力调度。本文在充分吸收了 OPT 思想的基础上 ,提出了一种集生产周期调度和能力调度于一体的作业计划编排方法。
    3. 1   瓶颈辨识 
    OPT的主要思想是充分利用瓶颈资源 ,平衡物流 ,极小化在制品的库存。OPT中的瓶颈是从平衡物流的角度提出的 ,而不是平衡生产能力。例如产品沿着 M1 流动到 M5 ,工序负荷需求的生产能力如下:流经 M1 — — — 生产能力的 115 %;流经M2 — — —生产能力的110 %;流经 M3 — — — 生产能力的105 %;流经 M4 — — — 生产能力的 90 %;流经 M5 — — — 生产能力的 85 %。显然 M1 , M2 , M3 的能力都不足,但在考虑瓶颈时只把 M1 作为瓶颈。尽管 M2 和 M3 的工作负荷超过了生产能力,但是对于平衡整个生产过程中的物流而言, M2 和 M3 并不是最终的影响因素, M1 才是真正的制约者,所以 M1 是瓶颈资源。有两种方法可以用来寻找系统中的瓶颈。一种是列工序负荷比较表,工序负荷比较表可以通过考察每道工序上的负荷来获得;另一种方法是运用有关工厂的专门知识,考察系统的运行,并与管理人员和工人交流得到瓶颈。
      3. 2   生产作业计划编排
      由于作业计划编排比较复杂,这里以工业线绳的生产为例来具体介绍作业计划编排的主要方法和思想。工业线绳生产的主要工艺流程有初捻、 复捻和浸胶。根据前面提到的瓶颈辨识方法,结合企业的实际情况分析,得出瓶颈为浸胶工序,并且由于浸胶设备本身的一些特殊要求也决定了浸胶设备必需连续工作,不允许经常开启,所以在作业排序时要尽量使其满负荷运转。      设有一批订单 S1 , S2 , . . . , S n ,每个订单都对应有一个优先级,这个优先级由销售部门根据订单的重要程度或其它的一些因素来决定,同时每个订单都有一个对应的需求日期要求。作业排序采用订单优先级和交货期相结合作为优先原则。首先安排瓶颈工序即浸胶工序的作业任务,作业的时间安排采取由需求日期倒推的计算方法,具体算法如下:
    第一步:选择设备。设备的选用方法是:扫描所有的可用设备,根据当前设备的实际占用情况计算出设备的最近一次空闲时间和所有空闲时间作为设备空本论文由无忧论文网 www.51lunwen.net整理提供闲时间表(最近一次空闲时间和所有空闲时间的意义见图 2) 。对于某一设备,只要其最近一次空闲时间或所有空闲时间大于零,则理论上都可以作为待选设备。
     第二步:计算作业时间。根据选取的待加工设备,选择或输入相应的参数后,计算工序在该台设备上的作业时间。第三步:安排作业计划。将计算出的工序作业时间和设备的空闲时间比较,如果最近一次空闲时间或所有空闲时间之和比作业时间大,则可以在该设备上安排作业计划。作业开始时间和完成时间的安排采用由需求日期倒推的方法来确定。完成时间即为需求时间,开始时间为完成时间减去工序作业时间。      在进行具体的作业安排时,可能会碰到两种情况。一种情况是设备的最近一次空闲时间即能满足生产要求(图 2 中情况B) ,此时新作业 6 的插入并不影响前面的作业 3 和作业 4。这是一种理想的情况,在不影响已制定作业计划的同时又能同时满足新作业计划的安排。另一种情况是最近一次空闲时间不能满足生产要求但所有空闲时间之和可以满足要求(图 2 中情况 C) ,此时作业 6 的插入将使得作业 4 和作业 3 滚动前移,前移的原则是在满足订单要求的基础上开始时间最晚。因此,在选择设备时,推荐优先考虑最近一次空闲时间可以满足生产要求的设备,这样可以避免调整已制定的作业计划,同时可以极小化在制品库存。此外,当一台设备不能满足生产要求时,如果生产允许,可以考虑选用多台设备。
    安排好瓶颈工序的作业之后,接下来就是安排非瓶颈工序的作业。从上面的作业编排中可以发现,新作业计划的编排中当选用所有空闲时间时,会对已经制定好的作业产生一定的影响,这对于上下游作业的编排显然是不利的。另外,考虑到瓶颈资源的充分利用问题,为保证其连续作业的要求,这里采用订单冻结的处理方法。订单冻结是指冻结瓶颈工序上一段时间的作业计划,一般情况订单冻结不是按固定的个数来定,而是按照工序的作业时间而定,时间的长短可以在系统设定也本论文由无忧论文网 www.51lunwen.net整理提供可以由用户自由设定。具体的冻结处理方法如图 3 所示,将纳入冻结区的作业计划前移,让下一个作业计划的开始时间等于上一个作业计划的完成时间,然后再对冻结区的计划采用推拉式相结合的方法安排其上下游作业。具体的作业编排步骤与上述相类似,即结合设备能力来安排作业计划,这里不再重复。从上述的工序作业编排中,可以发现设备上的占用情况将表现为不连续的时段式占用,因此本文将该种编排方法称为时段式的作业编排方法。此方法将生产周期调度和设备能力调度加以集成,增强了作业计划的可实施性和平衡了设备负荷,在安排作业时间时采取由需求日期倒推的计算方法,可以很好地解决当新订单到来时能够最大程度地满足订单需求,并能极小化在制品的库存。
    4   作业的监控调整与紧急订单插入 
   4. 1   作业计划的监控和调整生产作业计划在执行过程中,由于受到各种因素的影响,计划与实际之间必然会产生差异。因此必须进行监督和检查,及时进行调整和校正。对于关键工序的监控主要是创造良好的工作条件,排除干扰因素,保证其生产进度严格按照计划进度来进行。非关键工序的监控主要是控制其开始时间和完成时间,不要因为非关键工序的延期而影响了关键工序的作业。然而,在实际生产中总会出现由于各种因素而造成订单可能会延期完成的情况,对此生产部门可以采取工序重叠,缩小工序间隔时间的方法来进行调节,工序重叠(并行加工)的思想是:不是等到在一个设备上加工的所有零件都已经完成以后再将它们运到下一台设备进行后续的加工,而是在部分零件的加工以后就本论文由无忧论文网 www.51lunwen.net整理提供将它们运送到下一台设备(有时事先还需要进行检验)并在那里立即开始下一道工序的加工。采用工序重叠的方法将会增加额外的运输费用并需要有关部门加强生产监控。企业的生产最终都是为客户而服务,所以当出现生产不能满足订单要求时,生产部门需要和销售部门进行信息交流和沟通。为了实现生产部门和销售部门之间的信息反馈和交流,可以在订单中加入以下信息:生产接受状态、 销售接受状态、 可供数量、 可供日期。因为任何一个生产作业计划的编排和控制都是以订单为依据的,通过订单中的状态设置,销售部门可以及时掌握订单的生产接受状态并给予销售部门的接受状态。可供数量和可供日期是当生产不能满足订单要求时的反馈信息,销售部门据此来给予是否接受的回答。具体的状态值和意义表示见表 1。

   作业的实际开始时间和实际完成时间与计划开始时间和计划完成时间之间在很多时候都不会完全等同。由于人为的或设备上的影响因素,作业的实际完成时间可能会比计划完成时间要晚,于是选用同一设备的相关作业计划的开始时间和完成时间也将被迫延后,设备上原先的作业安排已不能对实际生产提供正确的指导。对此本文提出的处理方法是设置两组设备占用表:一个计划占用表和一个实际占用表,计划占用表反映作业的计划安排,实际占用表反映作业的实际执行情况。在作业计划没有执行时,两组表的数据一样,当作业执行和完成时,将实际占用情况反映到实际占用表中,并在实际占用表中对相关作业计划进行滚动前移或滚动后移调整。这种处理方法一方面可以及时反映设备的实际占用情况 ,为新作业计划的编排提供正确可靠的依据 ,另一方面可以提供一段时间之内的设备的计划占用和实际占用对照 ,反映这段时间设备的计划负荷和实际负荷 ,为企业下一步的发展方向和决策提供一定的参考价值。
    4. 2   紧急订单的插入处理
    紧急订单的处理对很多企业而言都是一个比较棘手的问题 ,对于紧急订单的突然到来 ,生产部门往往都显得有点措手不及 ,对此本文提出了一个通过任务本论文由无忧论文网 www.51lunwen.net整理提供分解来解决的方法以供参考。生产部门接到紧急订单安排其作业计划时 ,通过选用设备进行分析 ,如果设备能力满足订单要求 ,则不需特别处理 ,但实际生产中却经常会出现设备能力不足的情况 ,对此生产部门为了满足紧急订单的要求 ,必须中断或停止正在执行的计划任务 ,这里称之为任务分解。具体的分解情况和处理方法有以下几种(图 4 所示) 。

     方法一:将正在执行的计划 1 分解成子计划 1 - 1 和子计划 1 - 2 ,中间插入紧急订单的计划 ,同时将后面的计划 2 后移。这样做的前提条件是计划 1 和计划 2 仍然能够满足对应订单的要求 ,或者其延期完成可以得到销售部门的认可。(图中情况 A)
     方法二:将正在执行的计划 1 分解成子计划 1 - 1 和子计划1 - 2 ,保留子计划 1 - 1 ,将子计划 1 - 2 重新生成新的订单另外处理。通过去除子计划 1 - 2 来满足紧急订单的要求 ,同时也不影响后面计划 2 的交货期。(图中情况B)方法三:将正在执行的计划分解成子计划 1 - 1 和子计划 1- 2 ,并全部保留 ,紧急订单的计划插入其中 ,而将后面的计划 2删除或者生成新的订单另作处理。(图中情况 C)   说明:
    1)鉴于不同企业有自己的生产特点和要求 ,任务分解的前提条件可能不一样。有的企业出现这种情况时 ,可以马上停止当前的作业任务 ,为紧急订单而服务 ,而有的企业则必须遵循一定的规则来中止当前任务。如线绳的加工以车次为单位 ,所以在进行任本论文由无忧论文网 www.51lunwen.net整理提供务分解时必须以车次为单位。
    2)具体处理方法的选择应该与订单的需求和优先级相结合 ,做出正确的取舍 ,必要时与销售部门进行协商来共同解决。对于一些生产类型为备用或优先级较低的订单可以撤销或生成新的订单另作处理 ,以此来满足客户订制的或优先级较高的订单。
    3)这种将订单任务进行分解的方法 ,在很多时候都是以牺牲某一订单为代价来满足其它订单的需求 ,只有在通过其它的方法或措施(如动态的转运批量、 减少辅助时间或加班等)不能满足时才推荐考虑和采用。
   5   结束语
    目前 ,上述研究工作成果已经成功应用于某工业线绳企业的生产管理系统中 ,使得生产从以前的混乱慢慢走向平稳和有序化。文中的作业编排考虑瓶颈资源 ,并集成生产周期调度和设备能力调度 ,尽量满足订单要求和极小化在制品的库存。但在对订单进行作业编排时采取的是优先级加交货期相结合的排序规则 ,该排序规则是否最优和如何排序以达到最优化等本论文由无忧论文网 www.51lunwen.net整理提供问题还值得进一步研究和探讨。此外 ,本文的研究主要是针对非固定提前期的半流程型企业 ,但文中的能力平衡以及作业编排的方法和思想等对于其它类型企业或提前期基本固定的企业的生产管理和控制同样具有指导作用和意义。
[参考文献]
[1 ] 庞严.混合型生产计划调度的方法及应用研究. 浙江大学硕士学位论文. 2002
[2 ] Richard B. Chase ,Nicholas J . Aquilano , F. Robert Jacobs 著 ,宋国防等译.生产与运作管理 (制造与服务) .北京:机械工业出版社 ,1999
[3 ] 虞镇国 ,严素静.生产管理.杭州:浙江大学出版社 ,1997
 
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