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1、结构相似单件小批生产计划方法研究 1 引言 结构相似的单件小批生产是一种重要的单件小批生产方式，其特点可表述为:产品结构相对复杂，产品品种相对较多，存在一些重要关键零部件，产品结构差异不是很大(存在一定量的通用件)，设备一般按机群式布局，客户订货量很小，也就是说产品按客户订单生产，同时存在一定按预测生产的通用件和备用件。结构相似单件生产同时兼有批量生产的品种固定、轮番生产的特点，也有单件生产的批量小、按订单组织生产的特点，所以其生产计划的方法也介于二者之间。 目前的生产管理模式主要有MRPI(制造资源计划)、JIT(准时制生产)、TOC(约束理论)以及网络计划法等。它们分别适合于哪种生产类型并
2、没有绝对的界限，一般MRPI主要适用于中大批离散生产，对于机群布置的生产类型还有值得改进和完善的地方，在解决单件小批量生产计划问题时也存在着一些问题;JIT主要适用于大批量流水作业，对生产节拍有严格的要求，不大适应单件小批生产;TOC一般在“瓶颈”相对稳定的情况下效果较好(s1:传统的网络计划方法如CPM(关键路径法)、PERT(计划评审法)相对而言是一种比较粗放的管理模式，一般只进行大环节的管理以及大环节之间的协调。对于单件小批量生产虽然有不少研究人员提出了一些生产计划方法， 但目前还没有能够得到广泛应用和认可的生产计划方法。 本文针对结构相似的单件订单生产的特点，在充分吸收TOC、M RP
3、与JIT以及传统计划方法的基础上，提出了一个解决这类企业生产计划的方法。 2 生产计划方法研究 本计划方法的基本思想是:将企业生产任务分为两类具有不同计划优先级的任务，即定制品生产与备用品生产，企业生产的上层产品进度计划采用网络计划方法与约束理论结合的思想将两种生产任务进行计划安排，零件进度计划采用基于约束理论的思想将产品进度计划进行计划分解，而车间作业计划采用生产车间常用的滚动计划方法进行计划调度并下达到车间，计划流程如图1所示。这种方法既考虑到了结构相似单件小批生产资源的“瓶颈”相对稳定而能力负荷不均衡的特点，又考虑了单件生产中灵活性比较大的特点，因此具有可行性.针对订单随机达到的特点，采
4、用分层式计划体系，利用不同计划层次既相对独立又可以动态调整的特点，使计划既能够随订单动态调整又可以保持相对稳定，从而提高计划可行性。 每个产品订单中产品零件可以分为两类，一种是通用件，另一种是定制件，通用件一般包括标准件、自制通用件，而部分定制件可能由半成品件加工而成。在计划中将自制通用件与半成品件合并为一个类型即备用件，根据预测进行生产.因而在本计划方法中将产品计划分为两部分:定制产品进度计划与备用产品计划。通常情况下，客户订单需求的自制通用件与部分定制件所需的半成品可以由前期的根据预测批量生产的库存保证，而对于不足缺件的情况，如果时限要求宽松可以其归入到备用产品计划中，反之归入定制产品计划
5、。由于备用品生产以订单产品的顺利完成为前提，可以认为定制产品计划的优先级高于备用产品生产计划的优先级，即备用品生产主要利用剩余生产能力，同时也可以起到平衡生产负荷的作用，这也决定了其生产是零散的，安排是比较灵活的，因而为计划调整方便备用品的生产批量不应该很大。 以下依图的计划流程分别对各层计划进行分析说明。 2.1 产品进度计划 每个订单可以分解为多个项目/产品订单，针对每个项目建立其网络图，包括工艺设计、生产准备、装配等。根据订单的交货期和产品结构，确定项目的完工时间，并根据关键资源的负荷情况，对结果进行调整。 进行产品进度计划时，首先根据上述网络计划获得最晚完工时间确定各产品任务生产的大致
6、时间范围。由于企业同时生产多个产品，因此新增产品任务可能与已有任务争夺瓶颈资源，出现能力冲突。解决该问题的方法是:当有新产品任务到来后，将所有任务按优先级进行排序，优先级高于新任务的保持不变，而将新任务与优先级低于它的任务作重新安排。若仍无法获得无能力冲突的产品进度计划，需向上反馈，对产品生产的时限以及其它一些内容做调整，直至获得基本平衡的产品进度计划。由于备用品计划的优先级低于定制产品计划，故在因新产品任务或其它原因导致产品进度计划做调整后，备用品计划可能也需做相应调整。备用品计划经调整后可能仍不满足要求，解决该问题的方法是:将相应的备用品生产任务从备用品计划转入其对应的定制品计划，以提高其
7、计划优先级。计划流程见图2所示。另外，产品进度计划在保证交货期的前提下，应留有一定的剩余加工能力，以保证其它生产任务的安排。 2.2 零件进度计划 通过工艺路线，将上层产品进度计划进一步分解为工艺计划即零件进度计划.由于定制产品任务的计划优先级高，在安排零件进度计划时优先安排定制产品计划。首先判断选择瓶颈资源，然后安排定制产品计划中经过瓶颈资源的零件(称为关键件)。将关键件的关键工序(即瓶颈资源的工序)在瓶颈资源的有限能力约束下按一定的优先规则进行安排，其余工序以关键工序的安排结果为基准，把关键工序之前、之间、之后的工序分别按拉动、工艺顺序、后推的方式排定。根据关键件的安排结果回溯到产品的装配
8、计划，其它非关键件(不经过瓶颈工序的零件)则根据装配计划在有限能力约束下按前推方式进行计划递推。为保证瓶颈资源得到充分利用以应对生产中的一些意外情况而产生的波动，应该对瓶颈资源采取一定的保护措施，采取的措施是设置时间缓冲区(Bufer)，将瓶颈工序的紧前工序人为地增加一个工序加工提前期，缓冲区的大小根据经验决定。在做好定制产品的零件进度计划后，对于剩余的加工能力结合一定的优先规则安排备用品零件的加工计划。计划流程见图3。 2.3 车间作业计划车间 作业计划采用滚动计划的方法，根据零件进度计划以及车间任务生产的反馈按一定的调度规则进行调度未来几天的生产任务，并作为派工单下达到车间。如果按零件进度
9、计划安排仍有剩余生产能力，应根据紧前原则安排后续的零件进度计划的任务，因为对于按订单生产的企业提前交货一般情况下是允许的而且有利于提高企业的形象。 2.4 计划的执行反馈 计划在执行过程中会出现很多不确定因素，例如设备故障、采购计划未按时完成、员工不预警的缺席、产品品质发生问题等等，这些因素都有可能影响计划的准确执行，并关联影响到其它计划。在计划执行过程中，计划的完成情况应及时向上反馈，对于能够在本层计划中协调处理的不反馈到上级，这样将计划的调整缩小到较小的范围和程度，以提高计划的稳定性。 3 瓶颈资源的选择 瓶颈资源一般具有如下一些特点:1)经常满负荷或需要加班才能按时完成生产任务;2)工艺
10、独特的不能替代或外包;3)需要熟练技术工人，短期内无法自由增加工人(负荷和产量);4)受多种限制，如短期内不能随便增加负荷和产量(通常受场地、成本等约束)等。实际生产中符合上述要求的资源可能有多个，在安排计划时应该选取最“关键”的几个(一般不超过三个)瓶颈资源，随着产品类型的不同以及生产的进行，瓶颈资源是变化着的。做计划安排时主要以满负荷的瓶颈资源为基准，其它几种类型的需对其重点维护，以保证全勤运转。 瓶颈的选取不仅要根据计划总量判断，还要按时段进行考察。首先进行总量判断:检查每个资源的负荷，当lL时(L为额定负荷)，可以认为该资源时瓶颈资源，需对其进行调整.时段判断:当tL时，从当前计划起始时间to为起点以零件计划周期T为周期。 4 结语 针对结构相似单件小批生产企业的能力负荷不均、生产灵活复杂而瓶颈相对稳定的特点，本文提出了一种计划方法。将生产任务分成两类具有不同计划优先级的任务类型，结合约束理论与其它计划方法的思想进行计划安排，通过上述分析可知，对于这种类型的企业，其生产过程可以采用本文提出的方法组织生产。
