面向负荷生产控制方法 发表评论(0) 编辑词条

　　面向负荷生产控制方法取代了通常所使用的生产计划和控制步骤：“计划倒排”、“有限加载”、“能力平衡”和“任务排序”。它使用统一的基于流量图或漏斗模型的过程模型来控制生产周期、库存、利用率和日期偏差这4个目标参量，并借助使用同一模型的监测系统对所需控制的参量进行监测。如下图所示：

　　图：生产控制的三个层次

　　在上图中，任务的投放在短期的生产控制层次上进行。在其上有中期的任务计划层次。该层次的目的是产生可行的车间和采购任务、制造计划，制造计划的任务是保证长期的能力需求与能力供给的平衡。上面两层的计划做得越好，在最下层进行的生产制造控制将越有效。为了有效地使用面向负荷的生产计划方法，需要满足一系列的前提条件，诸如：任务必须要有完工日期；工艺计划中应包含标准工时；毛坯、刀具、夹具和NC程序必须是可用的、机床和人员的可用能力必须已知、工序反馈报告必须完整且足够准确。

　　为了有效地使用面向负荷的生产计划方法，需要满足一系列的前提条件。

　　一、 批量大小对库存和平均生产周期的影响

　　批量的大小通常是在任务计划阶段根据累加的已知零件需求确定的。它要使得补充零件的成本和成品库存成本最小。因此，批量的大小并不被生产制造的控制所影响。只有在特殊情况下，例如任务延误，才允许通过所谓的批量划分的方法来修改原来的批量值的大小。

　　目前使用的“经济批量”方法正受到越来越多的批评，因为它低估了所有其它的潜在库存成本。因此，经常有“批量为1”这样的要求。“批量为1”意味着不允许产生“任务重复”的成本，这要求零件制造时的机床准备时间为零。

　　现在再从面向负荷的生产控制方法的角度考虑一下这种“批量为1”的要求是否总有意义。特别是有以下几个方面必须考虑：

• 与批量生产相比，需要进行控制的任务的数量将大大增加；

• 对于那些在加工时间内不能进行自动机床准备的“瓶颈”工作中心来说将会引起生产能力的损失，从而导致整个车间生产力的下降；

• 零件品种的经常变化将使废品率上升；

　　平均生产周期只取决于运输时间和加权平均加工时间的大小。由于批量的大小直接影响任务时间，从而直接影响加工时间，因此它就对每道工序的加权平均生产周期有直接影响。这种影响可定量表示为“批量库存”。大的批量对一个工作中心产生的破坏性影响，它不仅使输入和输出曲线明显地偏离理想曲线，而且造成库存和生产周期的波动。

　　由此，可以得出结论：从生产控制的角度来说，对加权平均加工时间的平均值和变化范围加以限制是非常重要的。任务工时的均衡可以对生产周期和日期偏差起到十分明显的积极作用。因此在进行中期的任务计划时，应当在批量计算时考虑对任务时间值的限制。

　　二、 任务必须有计划完工日期

　　为了确定每一道工序的计划完工日期，必须要知道制造任务的计划完工日期。如果在进行物料计划时，使用的不是实际的置办时间，那么本应投放的任务在任务投放过程中不可避免地被延迟。人们常将这种现象戏称为“任务投放阻碍算法”。通过生产中的监测系统持续地对生产周期进行监测，可以准确地查明任务经常被拒绝的原因。

　　不过，在每个工作中心上总是或多或少地存在由负荷限额计算得到的计划生产周期与由当前库存状况决定的实际生产周期之间的差异。为了检查一个制造任务的完成日期是否可行，除了根据计划值进行生产周期的调度，还可以为相应工作中心指定实际的区间。

　　接下来要对所分析的那个任务的流通情况进行仿真。首先在时间轴上，从当前日期开始，画出该任务所涉及的所有工作中心的当前区间，这样就可以知道每个工作中心从什么时候开始有多少空余的生产能力。第二步，根据相应工作中心的计划生产周期进行生产计划。计划的结果也画在时间轴上，并且将它画在最长的区间的上面。这样得到一个实际的计划完成日期。如果可行的任务完成日期在计划完成日期之前，则可以在这两个日期之间确定一个最终的完成日期，同时也确定了投放日期。如果可实现的任务完成日期在计划完成日期之后，则肯定是由某个或某几个工作中心引起的。

　　在特殊情况下，可以将队列中的其它任务向后推迟。总的来说，应该对可行的计划生产周期和可行的计划完成日期给予足够的重视。

　　三、 工艺计划中应包含标准工时

　　这一点很明显，没有标准工时，面向负荷的生产控制方法就根本无法使用，因为其原理就是考察工作中心上输入和输出的工作量。但是，不是在任何情况下都可以计算每道工序的标准工时，或者，这种计算并不是在任何时候都是必要的。例如，当对这些数据的获得、管理和处理所涉及的工作得不偿失时，就没有必要非去计算这些数据不可。在这种情况下可以人为规定一个固定的计划生产周期。但是，此时这些任务涉及的工作中心不能纳入任务投放的范围中去，从而避免任务被拒绝投放。

　　四、 毛坯、刀具、夹具和NC程序必须是可用的。

　　在中层的计划系统中应该通过适当的检查来保证毛坯、刀具、夹具和NC程序在任务投放时，或在被使用的时刻，是可供使用的。

　　进行同时可用性规划的一种有意义的方法是将一个任务所必需的所有元素都放在主工艺路径单中。对工艺计划中的每一个元素，即机床、人员、刀具和材料等，都建立一个输入、输出任务库存账户。在进行任务日程计划时即对所有的账户进行可用性检查。例如：一个材料的库存账户包含了表示当前仓库库存和订货库存的库存信息（输入），以及表示已分配的所有材料的需求信息（输出）。在面向调度的一致性检查中，检查所有有关元素未来的输入和输出数据，并确定每个时刻可供使用的库存。如果有某个元素不能被使用，则所有的元素都要被推迟，直至其可用为止。这里所说的输入和输出与通过图中输入和输出的概念不同，而是相当于通过图中的计划输出曲线和生产能力曲线。

　　五、 机床和人员的可用能力必须已知

　　这一点特别重要，但许多企业却对此忽视了。如果仅仅知道每个月总的可用能力，则负荷控制是不可靠的。只有知道每天的可用能力，面向日期调度的能力计划才能有效利用企业中能力计划的灵活性。

　　实际中，人们经常会遇到这样的问题，即应该怎样在生产计划和控制的范围内，考虑由于缺少人员、材料和设备，或由于机床故障对生产流程的破坏性影响。

　　首先有必要了解制造过程中各种故障或干扰的种类、出现的频率和延续的时间。故障当然会引起生产能力的损失。经验表明，在一个管理得很好的车间中由于故障引起的能力损失约为生产能力的1.5%～2.0%。此外，故障还会引起相应任务批量加工的中断，甚至使得任务无法开工。一般由于故障引起的机床停顿时间约为 10分钟～20分钟，很少会出现由于故障引起的持续多天的机床停顿。当然在这种情况下，例如夹具或刀具无法使用，任务批量也就会出现几天的延误。但是，统计结果表明这种故障对生产周期平均值的影响不大，因此在计划生产周期中包含的缓冲时间已经足够了。

　　不过，随着机床自动化的不断增加及机床系统之间联系越来越紧密而成为自动化的生产系统（如柔性制造系统和装配系统），必须比以往更加注意由于故障引起的后果。例如，在目前的技术水平下，柔性制造系统的平均故障时间为15分钟～30分钟。对节拍在4秒～20秒的自动装配系统，平均故障时间为4分钟～6分钟。因为大部分故障持续时间都很短，通过建立相应的故障监测和组织管理体制，以保证达到计划的生产能力。

　　六、 工序反馈报告必须完整且足够准确

　　及时、准确的反馈报告同样非常重要。生产周期越短、库存越小，及时的反馈就越重要。当然这不是强调达到分钟级精度的反馈，而是更重视关于任务投放时刻和完成时刻的信息完整性。对于通常生产周期为5天的工序来说，反馈报告达到天的精度就足够了。在实际的能力监测和计划中，对那些绕过任务投放完成的紧急任务进行反馈报告也很重要。因为过去的数据会对下一个周期的计划值产生影响。

　　总的来说，为了有效地使用面向负荷的生产控制方法，必须首先保证满足和其它生产控制系统一样所必需的上述基本前提条件。

　　70 年代初以来，“确定型”生产控制方法受到越来越多的批评，尤其在欧洲。确定型的生产控制是生产过程“泰勒化”的结果，“泰勒化”的含义是生产过程被分解成越来越多的简单的甚至无意义的工步。这种分解的结果是使生产的流程越来越复杂，从而使得对企业中生产过程的控制越来越困难，而且缺少灵活性。并且，由于工人越来越多地失去了对所从事的生产过程的全局了解，从而失去了改变现有条件的主动性。此后人们意识到，这种发展的趋势将走进死胡同。

　　与此相关，传统的生产控制方法也受到了来自人机工程学和社会学的质疑。除了已经详细介绍过的集中式计划所遇到的技术问题（如任务时间的分散、工艺修改和故障）等原因之外，重点放在只让程序执行较粗略的计划，而将最终的调度计划交给车间的生产控制执行者完成。

　　当今，有一种趋势向小型化、自治化的制造和装配单元发展，生产计划和控制只对制造和装配部门规定某个时间段应该完成的粗略生产计划。具体的调度，如技术、分配、质量保证等功能都是车间内部的事。

　　面向负荷的生产控制方法与这种趋势相适应，因为：

• 它可以用图形方式表示生产过程及其主要的目标参量；

• 它使各个目标参数的相互依赖关系表达得很清楚；

• 它能提示应采取的正确措施；

• 它所使用的控制参数很少，而且非常直观；

• 它可以显示参数修改和“违规”行为造成的影响；

• 它支持而不是取代有经验的生产控制人员的工作。

　　总而言之，不管自动化程度的高低和机构联系的复杂程度是多大，这种方法的基础--漏斗模型--对那些每个任务具有不同的任务时间、任务需要通过多个不同的工作中心、任务之间需要竞争有限的生产能力的生产过程来说，都是适用的。

　　[1] Hans-Peter.面向负荷的生产控制[M],肖田元等译