生产计划与控制设计说明书.docx
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生产计划与控制设计说明书
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
系别：
工业工程系
学生学号：
11440308
学生姓名：
王德超
专业班级：
工程1103
指导教师：
潘晓明
职称：
讲 师
起止日期：
2014.06.18～2016.06.31
吉林化工学院
JilinInstituteofChemicalTechnolo
1、企业简介
1.1企业自然情况及设备
哈尔滨轴承集团公司是全国520家重点企业，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。
主要为汽车、机车车辆、电机电器、工程机械、机床等行业和企业配套服务。
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220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。
企业组织结构图：
1.2产品简介
小型圆锥轴承分厂主要生产两大类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：
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时期对某产品需求的数量和发展趋势、企业该产品的市场占有率等。
需求预测可以帮助人们认识产品市场需求发展趋势和规律，是企业经营决策的前提。
需求预测的方法分为定性预测法和定量预测法，定性预测方法主要靠专家的知识、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；定量预测方法是利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，其中包括简单平均法、移动平均法、指数平滑法、因果分析法等。
经过对分厂的最近几年的产销量进行分析，选择定量分析中的平均移动法来预测2011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几期内公司产品的需求量、公司产能等的一种常用方法。
移动平均法适用于即期预测。
是一种简单平滑预测技术，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，移动平均法很适用。
该厂1996年到2010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2011年企业轴承的销售量。
表一
序号
年份
年销量（万套）
一次移动平均
二次移动平均
1
1996
110
—
—
2
1997
114
—
—
3
1998
119
—
—
4
1999
120
—
—
5
2000
125
117.6
—
6
2001
128
121.2
—
7
2002
134
125.2
—
8
2003
153
132
—
9
2004
147
137.4
126.68
10
2005
165
145.4
132.24
11
2006
173
154.4
138.88
12
2007
180
163.6
146.56
13
2008
198
172.6
154.68
14
2009
195
182.2
163.64
15
2010
209
191
172.76
16
2011
215
199.4
181.76
（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：
式中
为第t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，利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
的计算公式为：
其计算公式：
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；
为第t+T期的预测值；
为线性方程所表示直线的截距，即目前数据水平；
为线性方程所表示直线的斜率，即预测对象随T的变动趋势。
根据移动平均值可得
和
的计算公式为：
根据公式解得：
=217.88
=8.84
2011年预测值为：
Y2011=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，而且很多因素是随机性的。
如果在统计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。
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，分析误差产生的原因等。
针对存在问题采取措施加以改进修正，使需求预测结果更符合实际，这样需求预测结果才能作为企业生产决策和安排生产计划的依据。
根据对2011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
at
bt
预测值（Fi）
实际值（Ai）
2004
145.6
132.4
158.8
6.6
165
2005
155
139.12
170.88
7.94
165.4
174
2006
164.6
147
182.2
8.8
178.82
182
2007
173.2
155.2
191.2
9
191
198
2008
182.8
164.24
201.36
9.28
200.2
195
2009
191.8
173.48
210.12
9.16
210.64
210
2010
200.2
182.52
217.88
8.84
219.28
216
2011
226.72
1）平均绝对误差（MAD）
MAD=（∑︱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=[∑（Ai-Fi）²]/n=28.55
3）平均预测误差（MFE）
MFE==[∑（Ai-Fi）]/n=1.61
4）平均绝对百分差（MAPE）
MAPE=[100X∑（Ai-Fi）/Ai]/n=2.45
追踪信号TS=[∑（Ai-Fi）]/MAD=2.08∈[-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、系列化程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要求。
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。
保持架能够使滚动体均匀分布、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——车加工——如处理——磨加工——精研或抛光——零件终检——防锈——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，其中锉削或光球前的工序，可分为三种，热处理前的工序，又可分为二种，整个加工过程为：
棒料或线材冷冲——锉削、粗磨、软磨或光球——热处理——硬磨——精磨——精研或研磨——终检分组——防锈、包装——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，其中热处理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镦后串环带及软磨——热处理——串软点——粗磨外径——粗磨端面——终磨端面——细磨外径——终磨外径——终检分组——防锈、包装——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——剪切——冲裁——冲压成形——正形及精加工——酸洗或喷丸或串光——终检——防锈、包装——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——车内径、外径、端面、倒角——钻孔——酸洗——终检——防锈、包装——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——内、外滚道尺寸分组选别——合套——检查游隙——铆合保持架——终检——退磁、清洗——防锈、包装——入成品库。
圆锥滚子轴承的加工工艺图如下：
3.2生产能力的测定
生产能力是指企业的固定资产，在一定的时期内和在一定的技术组织条件下，经过综合平衡后所能生产的一定种类产品最大可能量。
此分厂的主要产品有圆锥轴承30204、30205、30206、30207四种型号。
在多品种生产的企业中，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企业专业方向、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换算。
换算系数为具体产品与代表产品的时间定额的比例，公式表示为：
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）；T0为代表产品时间定额。
换算为代表产品产量=计划产量X换算系数
换算为具体产品表示的能力=代表产品表示的能力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统计出设备组有5组设备，每组设备的全年有效工作时间为2300小时。
以30205为代表产品表示的设备组生产能力为：
M=FeS/T=2300×5/40=287.5（万件）约等于288
表三装配车间产品计划产量与台时定额表
产品名称
30204
30205
30206
30207
计划产量（万件）
50
60
74
42
台时定额时/万件
35
40
30
50
表四装配车间代表产品换算为具体产品的计算过程表
产品型号
计划产量（万件）
台时定额（时/万件）
换算系数
换算为代表产品产量（万件）
以代表产品表示的生产能力
换算为具体产品的生产能力
30204
50
35
0.9
45
288
66
30205
60
40
1
60
79
30206
74
30
0.8
59
97
30207
42
50
1.3
55
56
合计
219
因为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
30204
30205
30206
30207
计划产量（万件）
50
60
74
42
台时定额时/万件
55
52
43
48
设备组有5台设备，以30206为代表产品表示的设备组生产能力为：
M=FeS/T=2300×5/43=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
产品型号
计划产量（万件）
台时定额（时/万件）
换算系数
换算为代表产品产量（万件）
以代表产品表示的生产能力
换算为具体产品的生产能力
30204
50
55
1.3
65
267
52
30205
60
52
1.2
72
62
30206
74
43
1
74
77
30207
42
48
1.1
46
43
合计
257
因为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
30204
30205
30206
30207
计划产量（万件）
50
60
74
42
台时定额时/万件
46
50
44
60
设备组有5台设备，以30206为代表产品表示的设备组生产能力为：
M=FeS/T=2300×5/44=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
产品型号
计划产量（万件）
台时定额（时/万件）
换算系数
换算为代表产品产量（万件）
以代表产品表示的生产能力
换算为具体产品的生产能力
30204
50
46
1
50
262
53
30205
60
50
1.1
66
63
30206
74
44
1
74
78
30207
42
60
1.4
59
44
合计
249
因为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。
3.2.3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，统计出设备组有6组设备，每组设备的全年有效工作时间为2300小时。
以30205为代表产品表示的设备组生产能力为：
M=FeS/T=2300×5/35=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
30204
30205
30206
30207
计划产量（万件）
50
60
74
42
台时定额时/万件
40
35
28
45
表十毛坯车间代表产品换算为具体产品的计算过程表
产品型号
计划产量（万件）
台时定额（时/万件）
换算系数
换算为代表产品产量（万件）
以代表产品表示的生产能力
换算为具体产品的生产能力
30204
50
40
1.1
55
328
72
30205
60
35
1
60
86
30206
74
28
0.8
59
106
30207
42
45
1.3
55
61
合计
229
因为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
生产能力
288
车削工段
磨削工段
328
267
262
所以，企业年生产能力可确定为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企业所拥有的生产资源，对企业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。
首先，根据需求预测分析知道2011年的需求量为227万件，再根据该厂的月产量等信息可大致确定轴承制造厂2011年1-12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造成本如表十二所示，单位储存成本为800。
表十二
生产方式
生产能力
单位制造成本（元）
①正班生产
18
30000
②加班生产（可多生产）
3
31000
③分包生产（可多生产）
5
32000
综合生产计划的优化方法有线性规划单纯形法、运输表法、动态规划法、模拟仿真法、试算法、搜索决策规划等，在这里使用运输表法，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，第三种为分包生产；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，与其对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，与其对应的生产能力列在最后一列；表中间部分的成本数值为制造成本和储存成本两部分之和，表中空白部分表示不可能发生事件。
表十三运输成本表
月份
生产方式
一月
二月
三月
四月
五月
六月
七月
八月
九月
十月
十一月
十二月
生产能力
一月
①正班生产
30000
30800
31600
32400
33200
34000
34800
35600
36400
37200
38000
38800
18
②加班生产
31000
31800
32600
33400
34200
35000
35800
36600
37400
38200
39000
39800
3
③分包生产
32000
32800
33600
34400
35200
36000
36800
37600
38400
39200
40000
40800
5
二月
①正班生产
30000
30800
31600
32400
33200
34000
34800
35600
36400
37200
38000
18
②加班生产
31000
31800
32600
33400
34200
35000
35800
36600
37400
38200
39000
3
③分包生产
32000
32800
33600
34400
35200
36000
36800
37600
38400
39200
40000
5
三月
①正班生产
30000
30800
31600
32400
33200
34000
34800
35600
36400
37200
18
②加班生产
31000
31800
32600
33400
34200
35000
35800
36600
37400
38200
3
③分包生产
32000
32800
33600
34400
35200
36000
36800
37600
38400
39200
5
四月
①正班生产
30000
30800
31600
32400
33200
34000
34800
35600
36400
18
②加班生产
31000
31800
32600
33400
34200
35000
35800
36600
37400
3
③分包生产
32000
32800
33600
34400
35200
36000
36800
37600
38400
5
五月
①正班生产
30000
30800
31600
32400
33200
34000
34800
35600
18
②加班生产
31000
31800
32600
33400
34200
35000
35800
36600
3
③分包生产
32000
32800
33600
34400
35200
36000
36800
37600
5
六月
①正班生产
30000
30800
31600
32400
33200
34000
34800
18
②加班生产
31000
31800
32600
33400
34200
35000
35800
3
③分包生产
32000
32800
33600
34400
35200
36000
36800
5
七月
①正班生产
30000
30800
31600
32400
33200
34000
18
②加班生产
31000
31800
32600
33400
34200
35000
3
③分包生产
32000
32800
33600
34400
35200
36000
5
八月
①正班生产
30000
30800
31600
32400
33200
18
②加班生产
31000
31800
32600
33400
34200
3
③分包生产
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