工业工程毕业论文南华车间作业计划与控制改善研究Word下载.docx
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周
指导教师
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院长
摘要
近几十年来，在生产管理领域，车间作业排序问题的研究取得了很大的进展。
在车间生产管理的研究中，一般都是采取从日程安排入手的方法进行整体规划。
即在有限资源范畴内，订立一个严格的计划和日程安排制度，这里的资源主要是指设备资源。
随着近代工业的产生、发展，生产计划与控制在企业中发挥着越来越重要的作用，本文介绍的正是通过研究生产计划与控制这项基本智能，将各项生产要素组织成现实生产力，提高企业的经济效益。
本文在通过对车间作业计划排序、企业的车间作业体系的研究、车间作业控制、流程分析等方面以及对生产管理方面的研究来对企业的车间作业计划和控制进行研究并改善。
关键词：
生产计划、车间作业计划、作业控制、流程分析
ABSTRACT
Duringrecentdecades,inthefieldofproductionmanagement,shopschedulingresearchhasmadegreatprogress.Productionmanagementintheworkshopofthestudy,aregenerallytakenfromtheschedulestartingwiththeoverallplanningofthemethod.Thatis,withintheframeworkoflimitedresources,toestablishastrictsystemofplanningandscheduling,theresourcesheremainlyreferstoequipmentresources.
Withtheemergenceofmodernindustry,development,productionplanningandcontrolinenterprisesisplayinganincreasinglyimportantrole,thisarticleisintroducedbystudyingtheproductionplanningandcontrolofthebasicintelligence,thevariousfactorsofproductionwillbeorganizedintopracticalproductiveforcestoimprovetheeconomicefficiencyofenterprises.
Inthispaper,throughtheJobShopSchedulingsortofanenterpriseoperatingsystemoftheworkshop,workshopoperationscontrol,processanalysisandproductionmanagementresearchtothejobshopbusinessplanandconductresearchandimprovecontrol.
Keywords:
ProductionPlanning,ShopScheduling,OperationsControl,ProcessAnalysis.
第一章绪论
1选题背景及意义
选题背景：
生产计划与控制是研究如何将企业的生产要素合理配置、使用，以便高效的创造出产品和服务的一门学问。
它是随着近代工业的产生、发展而成长起来的一门实践性很强的学科。
企业正是通过生产计划与控制这项基本职能，将各项生产要素组织成现实生产力，按市场需求创造出物质产品和服务，并不断的提高企业的经济效益。
近年来，由于经济的迅速发展、技术的飞跃进步以及市场需求的日趋多样化，世界各国的产业结构发生了很大的变化，其中以各种服务为特征的第三产业在国民经济中多占的比重越来越大。
原来在制造业处于主导地位的规模化大生产的生产方式则越来越不适应动态变化的市场需求，纷纷转向多品种中小批量生产的生产方式，这种变化对生产管理提出了更加复杂和更高的要求，使得企业生产计划与控制的思想和方法遇到了前所未有的挑战和发展机遇，传统的生产方式和管理模式面临新的变革。
必须寻求新的管理模式和管理方法。
促使企业的生产与运作不断调整，从而形成效率更高、更灵活的生产系统。
随着信息化技术的广泛应用，出现了在计算机系统支撑下的新型生产方式，如计算机集成制造系统，精益生产方式、敏捷制造、快速响应供应链模式、虚拟企业、大规模定制、世界级制造等。
这样，又产生了在生产计划与控制工作中如何应用信息化技术来进行改善和创新的问题。
选题意义：
本文将从南华集团车间作业计划入手，对生产计划与控制应用进行分析，学会掌握生产计划与控制的基础理论与研究方法，并是增强科学处理和解决生产系统实际问题的能力。
2本文研究内容
（1）、南华股份有限公司概述
安徽皖南电机股份有限公司（AnHuiWannanElectricMachineCompany）是安徽省机械系统重点企业，系安徽省电机行业最大的企业，1993年被原国家机械部列为定点生产单位。
公司创建于1958年，位于皖东南泾县，地处黄山、齐云山、太平湖、九华山、太极洞等著名风景胜地的辐射中心，是全国最早试制并生产Y系列三相异步电动机的企业之一，1983年被机械部列为Y系列电机定点生产单位。
40多年来，尤其是改革开放以来，经过迁址扩建和技术改造，现已成为拥有国内先进工艺和装备，具有较高管理水平的中型企业。
2002年8月改制为民营股份制企业。
1993年起先后跻身“全国500家最大电器机械及器材制造企业”、“中国机械500强”、“中国电机20强”、“安徽机械工业50强企业”、“安徽民营企业50强企业”行列。
公司具有年生产电动机500万千瓦的能力。
自1992年以来，公司经济效益综合指数一直名列全国同行业前十位左右。
以公司为核心带动周边28家机电生产企业形成的“皖南电机产业集群”，2005年又被批准为“安徽省中小企业促进工程产业集群”。
公司主导产品全部采用国际标准，并荣获采用国际标准产品标志证书。
公司主要产品有：
Y系列、Y2系列及其派生系列和中型高压、直流、尼玛（NEMA）标准共30多个系列，6000余种规格电动机产品，以及IHS、IHF、FS系列氟塑料化工泵等产品。
其中Y、Y2及其派生系列三相异步电动机获2005年度国家免检产品、690V及其以下中小型电机2006年度获中国名牌产品、“中国电机十佳名优品牌”、“质量检验稳定合格产品（1996年－2006年）”等称号，Y、YD系列三相异步电动机获“安徽省及原国家机械部优质产品证书”、“安徽省名牌产品”、“全国质量稳定合格产品和全国质量服务信誉双保障产品”称号。
Y、Y2、YD、YH、YCT、YZC、YEJ等11个系列通过CQC产品认证和3C认证，NEMA电机获得了加拿大EEV高效电机认证和CSA（US）认证，Y2系列、Z4直流电机通过CE认证。
注册商标“南华”牌、WNM，“南华”牌为安徽省著名商标。
1997年12月，公司在安徽省同行业中首家获得国家ISO9001质量体系认证。
公司产品不仅行销国内20多个省、市（区），而且出口美国、加拿大、意大利、澳大利亚等国和东南亚地区，并在东北、华北、华东、华中、华南一带建有30多个销售分公司。
公司一贯奉行“质量第一，信誉至上”的经营宗旨，不但为用户提供质量可靠的优质产品，而且提供优良的销售服务，在国内外用户中享有较高的声誉。
（2）、南华集团行政组织机构
质量管理体系是质量管理持续改进其有效的思路，企业目标是主导产品一次交验合格率>
=98.78%，为了确保目标的实现，围绕企业的质量方针展开了一系列的质量持续改进。
目标实现的前提是组织职能与机构的落实。
各部门职能分，如表1.2所示：
表1.1各部门质量职能及部门职能分配（注:
表示主责,表示次要职责）
门
职
能
部
市场调研
产品开发
产品设计
标准化
组织采购
生产准备
设备管理
过程控制
工艺控制
检验试验
计量管理
包装储运
销售运输
售后服务
教育培训
质量活动
公司总部
企管处
中心办
设计处
工艺处
销售处
客户服务中心
成品库
汽车队
供应处
物资总库
生产处
中间库
质检处
计量室
型试室
设备动力处
财务核算处
劳资处
工会
各分厂
各车间
各班组
3南华老厂区布局改善
原来的厂区布置图
转子加工区
改善前
质检
图1.1原来的车间布局图
主要是对车间布置做改善，避免迂回和交叉运输，可以将总装车间和转子加
工区做一下调换。
改进后的布局图如下：
大门
图1.2改进后的车间布局图
第二章车间作业计划与控制介绍
当物料需求计划已执行，并且经能力需求计划核准后确认生产能大满足负荷的要求时，就应根据物料的属性，生成生产作业计划或采购计划，其中生产作业计划以订单的形式下达到生产车间。
在整个生产计划和控制系统中，生产作业控制是将物料需求计划的结果转变成可执行的作业活动，包括订单的枯准，订单的排序，订单的调度，等侯线的管理和车间的控制等。
在执行订单的过程中，还必须对执行订单中的状态进行跟踪，包括订单的各种例外报告，以保证订单按期按量完成。
1基本构架和目标
基本构架
车间作业控制活动是物料需求计划的执行层次，包括订单的排序，等候线的管理，输入／输出的控制，订单的调度，生产活动的控制及反馈等。
其结果要反馈至物料需求计划及细能力计划层次，以保证物料需求计划和纫能力计划的可行。
车间作业计划与控制的基本架构如图2．1所示。
细能力计划
图2.1车间作业计划与控制的架构
车间作业计划（scheduling）是安排零部件（作业、活动）的出产数量、设备，以及人工使用、投入时间及产出时间。
生产控制是以生产计划和作业计划为依据，检查、落实计划执行的情况，发现偏差即采取纠正措施，保证实现各项计划目标。
通过制订车间作业计划和进行车间作业控制，可以使企业实现如下目标：
（1）满足交货期要求；
（2）使在制品库存最小；
（3）使平均流程时间最短；
（4）提供准确的作业状态信息
（5）提高机器／人工的利用率；
（6）减少调整准备时间；
（7）使生产和人工成本最低。
2车间作业计划的功能
为保证在规定的交货期内提交满足顾客要求的产品，在生产订单下达到车间时，必须将定单、设备和人员分配到各工作中心或其他规定的地方。
典型的生产作业排序和控制的功能包括：
①决定订单顺序（Priority），即建立订单优先级，通常称之为排序；
②对已排序的作业安排生产，通常称之为调度（Dispatch），调度的结果是将形成的调度单分别下发给各个工作中心；
③输人／输出（Input／Output）的车间作业控制。
车间的控制功能主要包括：
①在作业进行过程中，检查其状态和控制作业的进度；
②加速迟缓的和关键的作业。
车间作业计划与控制是由车间作业计划员来完成的。
作业计划员的决策取决于以下因素：
每个作业的方式和规定的工艺顺序要求，每个工作中心上现有作业的状态，每个工作中心前面作业的排队情况，作业优先级，物料的可得性，当天较晚发布的作业订单，工作中心资源的能力。
3车间作业计划与控制的影响因素
生产计划制订后，将生产订单以加工单形式下达到车间，加工单最后发到工作中心。
对于物料或零组件来讲，有的经过单个工作中心，有的经过两个工作中心，有的甚至可能经过三个或三个以上的工作中心，经过的工作中心复杂程度不一，直接决定了作业计划和控制的难易程度的不同。
这种影响因素还有很多，在作业计划和控制过程中．通常要综合考虑下列因素的影响；
①作业到达的方式；
②车间内机器的数量；
③车间拥有的人力资源；
④作业移动方式；
⑤作业的工艺路线；
⑧作业在各个工作中心上的加工时间和准备时间；
⑦作业的交货期；
⑧批量的大小；
⑨不同的调度准则及评价目标。
4车间作业计划与控制的信息源
车间作业计划和控制主要来自于车间计划文件和控制文件。
计划文件主要包括：
①项目主文件，用来记录全部有关零件的信息；
②工艺路线文件，用来记录生产零件的加工顺序；
③工作中心文件，用来记录工作中心的数据。
其中控制文件主要有：
①车间任务主文件，为每个生产中的任务提供一条记录；
②车间任务详细文件——记载完成每个车间任务所需的工序；
③从工作人员得到的信息。
第三章车间作业排序
1排序的目标
当执行物料需求计划生成的生产定单下达至生产车间后，须将众多不同的工作，按一定顺序安排到机器设备上，以使生产效率最高。
在某机器上或某工作中心决定哪个作业首先开始工作的过程，称为排序或优先调度排序，在进行作业排序时，需要用到优先调度规则。
这些规则可能很简单，它仅须根据一种数据信息对作业进行排序。
这些数据可以是加工时间，也可以是交货期内货物到达的顺序。
作业排序的目标是使完成所有工作的总时间最少，也可以是每项作业的流程平均延迟时间最少，或平均流程时间最少。
除了总时间最少的目标外，还可以用其他的目标来进行排序。
车间作业排序通常要达到以下目标：
①满足顾客或下一道作业的交货期；
②极小化流程时间（作业在工序中所耗费的时间）；
③极小化准备时间或成本；
④极小化在制品库存；
⑤极大化设备或劳动力的利用。
最后一个目标是有争议的，因为保持所有设备／或员工一直处于繁忙的状态，可能不是在工序中管理生产中最有效的方法。
2排序和计划的关系
编作业计划与排序不是同义语。
作业计划是安排零部件（作业、活动）的出产数量、设备及人工使用、投入时间及出产时间，排序只是确定作业在机器上的加工顺序。
可以通过一组作业的代号的排列来表示该组作业的加工顺序。
而编制作业计划，则不仅包括确定作业的加工顺序，而且还包括确定机器加工每个作业的开始时间和完成时间。
因此，只有作业计划才能指导每个工人的生产活动。
编制作业计划与排序的概念和目的都是不同的，但是，编制作业计划的主要工作之一就是要确定最佳的作业顺序，而且，在通常情况下部是按最早可能开（完）工的时间来编排作业计划的。
因此，当作业的加工顺序确定之后，作业计划也就确定了。
人们常常不加区别地使用“排序”与“编作业计划”。
3排序问题的分类和表示法
作业的排序问题可以有多种分类方法，按机器的种类和数量，可以分为单台机器排序问题和多台机器排序问题；
按加工路线的特征，可以分为单件车间排序问题和流水车间排序问题；
按作业达到车间情况的不同，可以分为静态排序问题和动态排序问题；
按目标函数，可以分为平均流程时间最短或误期完工的作业数最少；
按参数的性质，可以分为确定型排序问题与随机型排序问题；
按实现的目标，可以分为单目标排序和多目标排序。
排序问题必须建立合适的模型，Con-way等人提出了排序问题的通用模型，即任何排序问题都可以用此模型描述，该模型是n／m／A／B，其中n表示作业数量,n必须大于2，否则不存在排序问题；
m表示机器数量，m等于l为单台机器的排序问题，m大于1则为多台机器的排序问题；
A表示车间类型（其中F表示流水车间排序，P表示流水车间排列排序问题，G表示单件车间）；
B为目标函数，目标函数可以是单目标，也可以是多目标。
4作业排序的约束条件
它受到高层决策的两个约束：
必须完成生产任务以及短期内生产资源的约束，因为扩充生产能力不在作业计划的权限之内，也不是短期就能够实现的；
同时还要考虑制造工艺上的约束，不能违反作业的先后顺序及其他工艺上的强制性要求。
至于操作人员缺勤、设备故障、材料脱节、在制品库存的时间和场地的限制等，不在这里考虑。
5作业排序的优先规则及其评价
5.1n个作业单台工作中心的排序
当n个作业全部经由一台机器处理时，属于n个作业单台工作中心的排序问题，即n/1问题，这里的作业可以理解为到达工作中心的工件。
模型如图3.1所示，图中J表示作业（i=1，2，…，n）
J1
J2
机器
J3
。
Jn
图3.1n个作业单个工作中心的排序
n个作业单台工作中心的排序目标如下：
（1）平均流程时间最短。
平均流程时间即n个作业经由一台机器的平均流
程时间。
若已排定顺序，则任何一个作业，假设排在第k位，其流程时间
其中
表示作业i的加工时间；
总的流程时间为
全部作业的平均流程时间为
相应的目标函数为min
即式中的分子最小故可以写为
（2）最大延迟时间、总延迟时间（或平均延迟时间）最小。
单个工作中心的延期时间为
如果以最大延迟时间为最小，则其目标函数为
（i=1，2，…，n）
若以总延迟时间为最少，则目标函数为
min
进行作业排序，需要利用优先调度规则，这些规则比较适用于以工艺专业化为导向的场所。
优先规则通常以定量的数值来描述，常用的排序规则有以下几种：
1.作业排序的优先规则的介绍
（1）先到先服务规则（FCFS）
（2）最短作业时间优先规则（S0T）
（3）剩余松弛时间（STR）
（4）每个作业的剩余松弛时间（STR/OP）
（5）最早到期日（EDD）
（6）紧迫系数（CR）
（7）最少作业数（FO）。
2.优先规则的评价
上述排序的规则适用于若干作业在一个工作中心上的排序，这类问题被称为“n个作业——单台工作中心的问题”或“n／l问题”，理论上，排序问题的难度随着工作中心数量的增加而增大，而不是随着作业数量的增加而增大，对n的约束是，它必须是确定的有限的数。
下面以南华锻造车间来说明上述的排序规则。
南华锻造车间一锻造机要生产Y290S-2、Y2802-6、Y2100L-2、Y2100S1-2、Y290S1-2这5种锻件，厂里下达的订单顺序为A、B、C、D、E相关的数据如表3.1所列
表3.1订单的原始数据
订单
交货期（天）
加工时间（天）
剩余的制造提前期（天）
作业数
A
7
1
5
B
2.5
3
C
4.5
4
D
8
2
E
9
11
分析：
分别采用先到先服务规则、最短作业时间规则、最早到期日规则、剩余松弛时间规则、每个作业的剩余松弛时间规则、紧迫系数规则、最少作业数规则进行排序，并对排序的结果进行比较分析。
（1）先到先服务。
订单按照到达的先后顺序决定优序．到达的顺序为A，B，C，D，E。
则总的流程时间为l+3.5+8+13+11=40.5（天），平均流程时间=40.5/5=8.1（天），计算结果如表3.2所列。
表3.2先到先服务的计算结果
流程时间（天）
延迟时间（天）
0+1=1
-6
1+2.5=3.5
-1.5
3.5+4.5=8
8+5=13
13+2=15
将每个订单的交货日期与其流程时间相比较，发现只有A和B订单能按时交货。
订单C，D和E将会延期交货，表中延迟时间为负的表示不会延迟，3个订单的延期时间分别为2，4和6天。
总的延迟时间为2+4+6=12（天），每个订单平均延迟时间为12/5=2.4（天）。
（2）最短作业时间。
订单加工顺序为：
A，E，B，C，D。
总的流程时间为：
1+3+5.5+10+15=34.5（天）。
平均流程时间为34.5/5=6.9（天）。
A和E将准时完成，订单B，C和D将延迟，延迟时间分别是0.5，4和7天。
总的延迟时间为：
0+0+0.5+4+7=11.5（天），每个订单平均延迟时间为11.5/5=2.3（天）。
计算结果如表3.3所列。
表3.3最短作业时间的计算结果
1+2=3
3+2.5=5.5
0.5
5.5+4.5=10
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