CIMS环境下的生产经营管理系统.ppt

1,第四章 CIMS环境下的生产经营管理系统,4.1 概述4.2 生产经营计划理论与方法4.3 制造资源计划 MRPII,2,4.1 概述 4.1.1企业价值周期,企业竞争因素变化图,3,企业价值周期,开发周期：将客户的要求转换成能够生产出满足客 户需求的产品信息，完成该周期最终产品和制造过 程信息,4,企业价值周期,生产周期：采用开发周期产生的信息制造产品零部件，并交付给供货商或最终制造商,5,企业价值周期,订货周期：从与客户接触、接受客户询问开始，直到制定出将客户的需求变成产品的开发、生产、运送及客户交付等产品的整个订货信息和时间表,6,企业价值周期,供应链：从联系提供原材料、器材、设备等制造资源的各种供应商，到把装配好的最终产品交付给客户的整个制造资源供应及中间转接存储过程构成供应链,7,4.1.2 制造企业的管理及集成,生产经营管理系统 以集成制造系统的指导思想和实现技术，实现产品开发过程、批生产过程的计划控制，从整体上优化产品设计、制造过程的资源配置、降低生产成本，提高产品质量，缩短产品的开发周期。企业管理：市场预测、决策与估算；总生产计划和总进度计划；供应计划、库存管理和采购；调度和监控；质量管理和财务,8,生产管理与经营管理的关系,生产管理与经营决策的关系 生产是一切组织存在的前提，生产管理是企业管理的一部分。它要根据企业经营决策所确定的一定时期中的经营意图，即经营方针、目标、战略、计划的要求以及下达的具体任务，组 织生产活动，并保证实现。从企业管理的分层来看，经营决策处于企业的上层，即领导层，生产 管理处于企业的中层，即管理层。所以，它们之间是决策和执行的关系。生产管理对经营决策起保证作用，处于执行性地位。生产管理与销售管理的关系 生产管理活动改善了人们生活的质量。生产管理是销售管理的前提条件。它为销售部门 提供用户满意的、适销对路的产品和服务。搞好生产管理工作对于开展销售管理工作，提高产 品的市场占有率有着十分重要的意义。所以，生产管理是销售管理的后盾，对销售管理工作起 着保证作用。它们在企业管理系统中，同处于执行性地位，保持十分亲密的协作关系。经营决策处于核心地位。,9,（一）经营管理,是企业管理信息系统的子系统范畴：企业预测分析、销售管理和经营计划决策：提出要求、确定目标、制订方案、运筹计算、方案实施结果做出相应的评价决策，这是一个期待能最优地达到目标的过程。决策支持系统（DSS）：把计算机技术、数据库管理、人工智能、管理科学、组织决策理论等应用于经营决策之中，形成一套人、机器、信息集成的系统,10,决策支持系统,(a)DSS数据库管理系统,(b)DSS模型库管理系统,(c)DSS对话管理系统,11,（二）生产管理,是企业的重要组成部分职能：是制定生产计划，是产销协调的基本依据，是销产供一体化信息处理的中枢环节生产管理体系：战略级的主生产计划、战术级的厂级作业计划和操作级的车间作业计划,12,4.2 生产经营计划理论与方法 4.2.1计划方法概述,生产经营管理的分层递阶表示的含义企业生产经营管理的组织和结构形式，称为企业多级递阶结构企业生产经营管理问题求解的一种“分解协调”，逐层深入的方法系统分层递阶控制（HC）把一个大系统分为几个小系统，再较上的层次里，对各子系统进行控制和协调，而个子系统又分为更小的子系统，分别执行自己不同的管理和控制职能。,13,计划方法概述,计划分层递阶方法的思想将问题的求解过程划分为多个阶段，从宏观到微观，从粗到细，即先将问题分解或简化，或略其中细节，并从较抽象层次开始，逐层深入到细节分层方法分枝法：把一个问题分为子问题，子问题又分为更小的子问题。当分枝的各部分互不相交时，成为树形结构嵌套法或嵌套结构：把一个问题按不同的细节程度加以分层,14,计划方法概述,非递阶控制结构强调企业内各职能部门之间的相互协调性，体现协商控制的特点，不是主从式结构,15,4.2.2 企业经营计划,是宏观计划，从企业的经营目标、策略、经营方式、市场开发、销售方式、产品预研等方面的计划开始，直到宏观生产计划、制造资源计划、劳动力计划、环境/组织/技术改造计划以及各种成本和资金投入计划等，各计划之间有一定的依赖关系经营计划决策的形式结构化：能够用明确的语言说明和描述半结构化：采用运筹学、专家系统等实现非结构化：难以用语言描述，只能凭直觉经验加以判断和控制,16,4.2.3 生产作业计划,在产品生产期内确定合理的资源分配，合理安排生产路线，在满足工艺条件的基础上，使成产成本最小五个关键属性计划期衔接批量大小和换装成本加工操作顺序随机事件的扰动多目标优化,17,生产作业计划典型系统,JIT(Just In Time，准时生产)是一种新型的生产管理制度，要求只在必要的时候，按必要的数量，生产必要的零部件或产品。特点：各工序只生产后一工序所需要的产品；避免和较少了不必要的库存量；最后的产成品数量与计划数量一致；可准确预测销售量并具有重复性生产的企业 缺点：对于随机扰动因素较多的企业，JIT不太使用,18,生产作业计划典型系统,MRPII(制造资源需求计划)计划：编制生产计划大纲PP、主生产计划，设计物料需求计划、能力需求计划，编制车间作业计划技术：成组技术,19,4.3 制造资源计划,生产计划与管理发展历程：,IC,e-ERP,ERP,MRPII,MRP,物料需求计划,制造资源计划,企业资源计划,电子商务ERP,1960,1970,1980,1990,2000,库存控制,20,4.3.1物料需求计划MRP,物料需求计划MRP(Material Requirement Planning)：根据客户订单制定各产品的排产计划（主生产计划），根据产品结构、制造工艺流程、产品交货期及库存状态等信息由计算机编制出各个时间段各种物料的生产和采购计划。,21,1传统库存管理方法,定货点法 基本原理:当领料使一物料库存下降到预先的订货点水平时,就发出订货单。库存数量不能低于安全库存。,数量,时间,OP,QS,LT,OP:订货点=需求率D*LT+QSQS:安全库存=标准误差*安全系数*(LT/预测周期）1/2LT:提前期,A,订货点法适应于需求连续稳定的情况下,22,例题：已知：LT=3周，QS=20,订货批量=90，需求15/周，现有库存40，第2周计划收到90，求订货点与订货时间。OP=D*LT+QS=15*3+20=65订货时间：,23,物料需求计划,物料需求计划MRP的输入 是采购或制造订单的分时间段的计划，是主生产计划的详细化。其获取数据的来源：主生产计划、独立需求预测、物料清单文件、库存文件主生产计划 提供开始编制物料需求计划的基本数据。在编制前，应得到一个已批准的主生产计划和以下数据：项目清单及每一项目的数量、编制生产计划的时间段独立需求预测 有效的物料计划包括项目的独立需求和相关需求物料清单文件 从物料清单文件中得到有关主生产计划项目的零部件、原材料的数据库存文件 库存文件是编制物料需求计划的最后一个数据来源。从这个文件中，可得到关于项目可用性和订货信息,24,独立需求和相关需求,独立需求：某一物料的需求与其它物料无关。相关需求：某物料的需求与另一类的物料需求相关，并由此推算而出。相关需求分为：垂直相关需求：与产品直接对应的零部件。水平相关需求：与产品配套的附件。,机械产品,化工、石油钢铁产品,25,MRP的基本算法,（1）物料需求计划的基本计算公式毛需求量=计划需求+独立需求：不考虑其它因素的需求量。净需求量=毛需求+已分配量-计划收到-现有库存：考虑库存与计划到货等因素后的需求量。（2）计算步骤：a.确定毛需求例：生产100辆卡车X，每辆卡车需要传动轴A，齿轮箱B和锻件D。这些零件的库存为：A：2个，B：15个；齿轮C：7个；锻件D：46个；一种计算：A=100-2=98 B=100-15=85 C=100-7=93 D=100-46=54正确计算：A=100-2=98 B=98-15=83 C=83-7=76 D=83-46=37,26,4.3.2制造资源计划MRPII,MRPII(制造资源需求计划)是以MRP（Material Requirements Planning）为核心，覆盖企业生产活动所有领域的集成化生产管理系统，目标做到：（1）保证计划生产所需的器材、材料及零部件和产品，并向用户及时交货（2）维持较低的库存水平（3）有计划地协调安排生产活动、交货回程和采购活动,27,MRPII 功能模型,功能模型包括：编制生产计划大纲PP（Production Planning）编制主生产计划设计物料需求计划设计能力需求计划编制车间作业计划输入/输出的控制,制造资源计划MRPII功能模型,28,MRPII 子功能 生产计划大纲,生产计划大纲的内容生产计划大纲的编制过程收集信息，归纳需要收集的信息来源和内容编制生产大纲的初稿，满足财务和市场目标及销售预测。预测/需求生产库存决定资源需求是否存在足够资源来生产需要的产品资源不足（或过剩）将如何协调这种差距定稿生产计划大纲批准生产计划大纲市场部门、工程部分、生产部门、财务部门,计划展望期为一年，并按月分解 产品类并不特指某一号产品 每一产品类的月生产量,MRPII 计划与控制,29,根据以下信息编制面向库存的生产计划大纲。假设某工厂对数控机床编制生产计划，计划展望期1年，按月划分时区，年末库存目标是100台，当前实际库存500台，拖欠订单数量300台，机床年预测销售量1200台。,把年预测销售量2400按月平均分布，即120012=100,计算期初库存：当前库存-拖欠订单=500-300=200,计算库存变化：目标库存-期初库存=100-200=-100（库存减少）,计算总生产需求：预测数量+库存变化=1200+（-100）=1100,把总生产需求平均分配到计划展望期的各个阶段,预计库存：第K+1区预计库存=第K区预计库存+第K+1区生产规划量第K+1区销售预测量,30,制造资源计划MRPII 主生产计划,主生产计划MPS（Master Production Schedule）说明一个公司计划在各时间周期内制造些什么及其数量。主生产计划的汇总结果应当等同于生产计划大纲。编制主生产计划应考虑的目的作为编制粗能力计划的依据把生产和市场需求结合起来编制主生产计划应考虑的信息生产计划大纲预计的需求，它等同于实际用户合同数加上预测值可用的原材料和部件制造和采购的提前期生产准备时间合理的生产顺序,31,制造资源计划MRPII 主生产计划,MPS的时间范围计划时间展望期：计划时间长度 时间周期：天、周、月，时间周期越短，计划表示越详细，并且生产活动表示越具体时间区间 MPS是一种动态的滚动计划，它将订单分为三级：,32,FAS,是一个生产制造计划。当想要控制最终项目的生产，可是又不能预计用户订货时对各种可选择部件组合的要求时，可以用FAS。如：机床型号和数量可以预见，但不能预见用户订货时对各种机床可选部件的订购。将主生产计划设立在基本部件这一级，用FAS来装配组合的最终项目的配置，并根据特定的用户订单对成品装配制定短期的生产计划。FAS说明在某段时间内要完成的确切的一组最终项目，是一个实际的生产制造计划，它包括成品的最终装配、测试、精整和包装等，它以成品项目或特定的用户配置来描述。,33,MPS的时间,时段（Time Period）。时段就是时间段落、间隔或时间跨度，划分时段只是为了说明在各个时间跨度内的计划量、产出量、需求量。时区(Time Zone)与时界（Time Fence）,34,时区与时界,时段：1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21,35,MPS计算流程,36,制造资源计划MRPII 主生产计划,制造订单，它是必须制造的数量确定的计划订单，计划员在获得最高层管理人员授权后，可以适当修改计划订单，系统计划员在获得新的信息后可以进行适当修改主生产计划的维护主生产计划修改的代价，会导致：影响对用户的服务成本增加零库存环境下的MPS维护比较容易,37,制造资源计划MRPII 主生产计划,在零库存环境下，生产提前期限短在零库存环境下，时间区间1很短也很严格，他们更加靠近当前时间，不太可能发生变化大部分计划时间长度（时间区间3）的计划可以改变，对MPS中其他项目影响较少在零库存环境中检查生产实施要比标准制造环境中容易得多在零库存环境中，废品率和能力变化的问题也减少了,38,制造资源计划MRPII 粗能力计划,粗能力计划RCP（Rough Cut Capacity Planning）的处理过程是将成品的生产计划转换成对相关的工作中心的能力需求。粗能力计划可用于生产计划大纲也可用于生产计划。粗能力计划对主生产计划所需的关键生产能力作一粗略的估算，给出一个能力需求的概貌，以能力清单的方式给出编制粗能力计划的目的在编制主生产计划之前，对生产计划大纲进行能力需求计算在编制物料需求计划之前，对主生产计划进行能力需求计算粗能力计划通常是对生产中所需的关键资源进行需求计算和分析 瓶颈工作中心:关键工作中心，处于瓶颈位置供应商：其供应能力有限自然资源：可供数量有限专门的技能：舒稀有资源运输、仓库生成能力清单的步骤定义关键资源从主生产计划的每种产品系列中选代表产品用产品物料清单，找出占用各种关键资源的所有零部件确定生产单位产品对关键资源的总需求量或分时间周期的资源需求分布图,39,制造资源计划MRPII 粗能力计划,生成粗能力计划的主要步骤对每个关键资源确定：资源的实际能力；资源的最大能力对每个产品系列：获得每月的主生产计划的计划产量；获得能力清单；计算能力需求量对每个关键资源：计算总的能力需求；累计总的可用资源能力 出现能力不平衡时可采取：物料短缺：增加物料采购；减少总的生产量；利用其它的供应来源；利用替换物料劳动力短缺：安排加班；增加班次；雇佣临工；外协；减少总的生产量；重新将计划安排到可用资源的周期设备短缺：订购另外的设备；升级改造现有的设备；外协；采用新工艺；减少总生产量；重新把计划安排到可用资源的周期,40,制造资源计划MRPII 能力需求计划编制过程（细）,收集能力计划的输入数据已下达车间的订单：已释放或正在加工的订单，占用工作中心的一部分能力。包括：零部件数量、交货期、加工工序、准备时间和加工时间、工作中心号等。MRP计划订单：MRP输出的尚未释放的订单。记录有通过MRP的运行计算出的产品零部件的净需求量和需求日期。工艺路线文件：描述项目加工或装配需要的各步骤信息。包括：加工工序；工序顺序；替换工序；工具；定额工时；工作中心文件：除计算工作中心额定能力的必要信息之外，还包括排队时间、运输时间车间日历编制负荷图及计算能力需求对能力需求计划的分析和评价原因分析及能力和负荷的调整,41,4.3.2制造资源计划MRPII,MRPII 的特点 优点：计划编制采用滚动编制法，计划应变能力强引入能力需求计划和反馈调整功能更详细的编制能力需求计划和物料需求计划与财务系统集成，实现物流、资金流、信息流同步与销售系统集成增强市场预见能力,42,4.3.2制造资源计划MRPII,缺点：能力计划及能力平衡的能力较弱；计划是确定的，无法预测或适应随机事件对计划的影响；对制造数据完备程度要求较高；不适应产品结构变化较频繁、批量小、品种多、结构复杂的产品,43,成组技术,成组技术的产生 随着我国经济的高速发展，社会对机械产品需求多样化的趋势也越来越明显。传统的针对小批量生产的 组织模式会存在一些矛盾：一 生产计划、组织管理复杂化；二 零件从投料到加工完成的总生产时间较长；三 生产准备工作量大。四 产量小，使得先进制造技术的应用受到限制为此，制造技术的研究者提出了成组技术的科学理论及实践方法，它能从根本上解决生产由于品种多，产量小带来的矛盾。,44,成组技术的发展,上世纪50年代，前苏联学者Mitrofanov首先提出成组技术原理 然后迅即在东欧（捷克等国）得到推广应用 及至上世纪60年代，继而在西欧（德、法、英等国）和中国、日本传播应用 美国则在上世纪80年代才接受GT GT 经历了：成组加工 成组工艺 成组技术的发展过程,45,什么是成组技术,是将多种零件按照其工艺的相似性分类成组以形成零件族，把同一零件族中零件分散的较小生产量汇集成较大的成组生产量，从而使小批量生产能获得接近于大批量生产的经济效果。成组技术将品种众多的零件按其相似性分类以形成为数不是很多的零件族，把同一零件族中诸零件分散的小生产量汇集成较大的成组生产量。成组技术就巧妙地把品种多转化为“少”，把生产量小转化为“大”，,46,图1成组技术基本原理示意,47,零件分类之前与分类之后,48,成组技术应用,一,设计部门可根据零件形状特征把图纸集中分类，通过标准化减少零件种类，缩短设计时间，并可存储在计算机内为计算机辅助设计(CAD)创造条件。二,加工部门可将零件按形状、尺寸和加工技术的相似性组成加工组，按照加工工艺的共同规律，采用专用工夹具在高效专业化的机床上或生产线上组织生产，并为实现计算机辅助制造(CAM)奠定基础。,49,成组技术,成组技术的产生 随着我国经济的高速发展，社会对机械产品需求多样化的趋势也越来越明显。传统的针对小批量生产的 组织模式会存在一些矛盾：一 生产计划、组织管理复杂化；二 零件从投料到加工完成的总生产时间较长；三 生产准备工作量大。四 产量小，使得先进制造技术的应用受到限制为此，制造技术的研究者提出了成组技术的科学理论及实践方法，它能从根本上解决生产由于品种多，产量小带来的矛盾。,50,成组技术的发展,上世纪50年代，前苏联学者Mitrofanov首先提出成组技术原理 然后迅即在东欧（捷克等国）得到推广应用 及至上世纪60年代，继而在西欧（德、法、英等国）和中国、日本传播应用 美国则在上世纪80年代才接受GT GT 经历了：成组加工 成组工艺 成组技术的发展过程,51,什么是成组技术,是将多种零件按照其工艺的相似性分类成组以形成零件族，把同一零件族中零件分散的较小生产量汇集成较大的成组生产量，从而使小批量生产能获得接近于大批量生产的经济效果。成组技术将品种众多的零件按其相似性分类以形成为数不是很多的零件族，把同一零件族中诸零件分散的小生产量汇集成较大的成组生产量。成组技术就巧妙地把品种多转化为“少”，把生产量小转化为“大”，,52,图1成组技术基本原理示意,53,零件分类之前与分类之后,54,成组技术应用,一,设计部门可根据零件形状特征把图纸集中分类，通过标准化减少零件种类，缩短设计时间，并可存储在计算机内为计算机辅助设计(CAD)创造条件。二,加工部门可将零件按形状、尺寸和加工技术的相似性组成加工组，按照加工工艺的共同规律，采用专用工夹具在高效专业化的机床上或生产线上组织生产，并为实现计算机辅助制造(CAM)奠定基础。,55,零件和机床分组方法,矩阵变换法排序聚类算法,成组前,成组后,56,算法步骤,将矩阵的每一行规定二进制权值，并计算十进制数值,57,成组方法,以降序（十进制数值）重排各行将矩阵每一列规定二进制权值，并计算十进制数值,58,成组方法,以降序（十进制数值）重排各列,