面向負(fù)荷生產(chǎn)控制方法概述
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面向負(fù)荷生產(chǎn)控制方法取代了通常所使用的生產(chǎn)計(jì)劃和控制步驟：“計(jì)劃倒排”、“有限加載”、“能力平衡”和“任務(wù)排序”。它使用統(tǒng)一的基于流量圖或漏斗模型的過程模型來控制生產(chǎn)周期、庫存、利用率和日期偏差這4個(gè)目標(biāo)參量，并借助使用同一模型的監(jiān)測系統(tǒng)對所需控制的參量進(jìn)行監(jiān)測。如下圖所示：
在上圖中，任務(wù)的投放在短期的生產(chǎn)控制層次上進(jìn)行。在其上有中期的任務(wù)計(jì)劃層次。該層次的目的是產(chǎn)生可行的車間和采購任務(wù)、制造計(jì)劃，制造計(jì)劃的任務(wù)是保證長期的能力需求與能力供給的平衡。上面兩層的計(jì)劃做得越好，在最下層進(jìn)行的生產(chǎn)制造控制將越有效。為了有效地使用面向負(fù)荷的生產(chǎn)計(jì)劃方法，需要滿足一系列的前提條件，諸如：任務(wù)必須要有完工日期；工藝計(jì)劃中應(yīng)包含標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)；毛坯、刀具、夾具和NC程序必須是可用的、機(jī)床和人員的可用能力必須已知、工序反饋報(bào)告必須完整且足夠準(zhǔn)確。
為了有效地使用面向負(fù)荷的生產(chǎn)計(jì)劃方法，需要滿足一系列的前提條件。
一、 批量大小對庫存和平均生產(chǎn)周期的影響
批量的大小通常是在任務(wù)計(jì)劃階段根據(jù)累加的已知零件需求確定的。它要使得補(bǔ)充零件的成本和成品庫存成本最小。因此，批量的大小并不被生產(chǎn)制造的控制所影響。只有在特殊情況下，例如任務(wù)延誤，才允許通過所謂的批量劃分的方法來修改原來的批量值的大小。
目前使用的“經(jīng)濟(jì)批量”方法正受到越來越多的批評，因?yàn)樗凸懒怂衅渌臐撛趲齑娉杀尽Ｒ虼耍?jīng)常有“批量為1”這樣的要求。“批量為1”意味著不允許產(chǎn)生“任務(wù)重復(fù)”的成本，這要求零件制造時(shí)的機(jī)床準(zhǔn)備時(shí)間為零。
現(xiàn)在再從面向負(fù)荷的生產(chǎn)控制方法的角度考慮一下這種“批量為1”的要求是否總有意義。特別是有以下幾個(gè)方面必須考慮：
與批量生產(chǎn)相比，需要進(jìn)行控制的任務(wù)的數(shù)量將大大增加；
對于那些在加工時(shí)間內(nèi)不能進(jìn)行自動機(jī)床準(zhǔn)備的“瓶頸”工作中心來說將會引起生產(chǎn)能力的損失，從而導(dǎo)致整個(gè)車間生產(chǎn)力的下降；
零件品種的經(jīng)常變化將使廢品率上升；
平均生產(chǎn)周期只取決于運(yùn)輸時(shí)間和加權(quán)平均加工時(shí)間的大小。由于批量的大小直接影響任務(wù)時(shí)間，從而直接影響加工時(shí)間，因此它就對每道工序的加權(quán)平均生產(chǎn)周期有直接影響。這種影響可定量表示為“批量庫存”。大的批量對一個(gè)工作中心產(chǎn)生的破壞性影響，它不僅使輸入和輸出曲線明顯地偏離理想曲線，而且造成庫存和生產(chǎn)周期的波動。
由此，可以得出結(jié)論：從生產(chǎn)控制的角度來說，對加權(quán)平均加工時(shí)間的平均值和變化范圍加以限制是非常重要的。任務(wù)工時(shí)的均衡可以對生產(chǎn)周期和日期偏差起到十分明顯的積極作用。因此在進(jìn)行中期的任務(wù)計(jì)劃時(shí)，應(yīng)當(dāng)在批量計(jì)算時(shí)考慮對任務(wù)時(shí)間值的限制。
二、 任務(wù)必須有計(jì)劃完工日期
為了確定每一道工序的計(jì)劃完工日期，必須要知道制造任務(wù)的計(jì)劃完工日期。如果在進(jìn)行物料計(jì)劃時(shí)，使用的不是實(shí)際的置辦時(shí)間，那么本應(yīng)投放的任務(wù)在任務(wù)投放過程中不可避免地被延遲。人們常將這種現(xiàn)象戲稱為“任務(wù)投放阻礙算法”。通過生產(chǎn)中的監(jiān)測系統(tǒng)持續(xù)地對生產(chǎn)周期進(jìn)行監(jiān)測，可以準(zhǔn)確地查明任務(wù)經(jīng)常被拒絕的原因。
不過，在每個(gè)工作中心上總是或多或少地存在由負(fù)荷限額計(jì)算得到的計(jì)劃生產(chǎn)周期與由當(dāng)前庫存狀況決定的實(shí)際生產(chǎn)周期之間的差異。為了檢查一個(gè)制造任務(wù)的完成日期是否可行，除了根據(jù)計(jì)劃值進(jìn)行生產(chǎn)周期的調(diào)度，還可以為相應(yīng)工作中心指定實(shí)際的區(qū)間。
接下來要對所分析的那個(gè)任務(wù)的流通情況進(jìn)行仿真。首先在時(shí)間軸上，從當(dāng)前日期開始，畫出該任務(wù)所涉及的所有工作中心的當(dāng)前區(qū)間，這樣就可以知道每個(gè)工作中心從什么時(shí)候開始有多少空余的生產(chǎn)能力。第二步，根據(jù)相應(yīng)工作中心的計(jì)劃生產(chǎn)周期進(jìn)行生產(chǎn)計(jì)劃。計(jì)劃的結(jié)果也畫在時(shí)間軸上，并且將它畫在最長的區(qū)間的上面。這樣得到一個(gè)實(shí)際的計(jì)劃完成日期。如果可行的任務(wù)完成日期在計(jì)劃完成日期之前，則可以在這兩個(gè)日期之間確定一個(gè)最終的完成日期，同時(shí)也確定了投放日期。如果可實(shí)現(xiàn)的任務(wù)完成日期在計(jì)劃完成日期之后，則肯定是由某個(gè)或某幾個(gè)工作中心引起的。
在特殊情況下，可以將隊(duì)列中的其它任務(wù)向后推遲。總的來說，應(yīng)該對可行的計(jì)劃生產(chǎn)周期和可行的計(jì)劃完成日期給予足夠的重視。
三、 工藝計(jì)劃中應(yīng)包含標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)
這一點(diǎn)很明顯，沒有標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)，面向負(fù)荷的生產(chǎn)控制方法就根本無法使用，因?yàn)槠湓砭褪强疾旃ぷ髦行纳陷斎牒洼敵龅墓ぷ髁俊５牵皇窃谌魏吻闆r下都可以計(jì)算每道工序的標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)，或者，這種計(jì)算并不是在任何時(shí)候都是必要的。例如，當(dāng)對這些數(shù)據(jù)的獲得、管理和處理所涉及的工作得不償失時(shí)，就沒有必要非去計(jì)算這些數(shù)據(jù)不可。在這種情況下可以人為規(guī)定一個(gè)固定的計(jì)劃生產(chǎn)周期。但是，此時(shí)這些任務(wù)涉及的工作中心不能納入任務(wù)投放的范圍中去，從而避免任務(wù)被拒絕投放。
四、 毛坯、刀具、夾具和NC程序必須是可用的。
在中層的計(jì)劃系統(tǒng)中應(yīng)該通過適當(dāng)?shù)臋z查來保證毛坯、刀具、夾具和NC程序在任務(wù)投放時(shí)，或在被使用的時(shí)刻，是可供使用的。
進(jìn)行同時(shí)可用性規(guī)劃的一種有意義的方法是將一個(gè)任務(wù)所必需的所有元素都放在主工藝路徑單中。對工藝計(jì)劃中的每一個(gè)元素，即機(jī)床、人員、刀具和材料等，都建立一個(gè)輸入、輸出任務(wù)庫存賬戶。在進(jìn)行任務(wù)日程計(jì)劃時(shí)即對所有的賬戶進(jìn)行可用性檢查。例如：一個(gè)材料的庫存賬戶包含了表示當(dāng)前倉庫庫存和訂貨庫存的庫存信息（輸入），以及表示已分配的所有材料的需求信息（輸出）。在面向調(diào)度的一致性檢查中，檢查所有有關(guān)元素未來的輸入和輸出數(shù)據(jù)，并確定每個(gè)時(shí)刻可供使用的庫存。如果有某個(gè)元素不能被使用，則所有的元素都要被推遲，直至其可用為止。這里所說的輸入和輸出與通過圖中輸入和輸出的概念不同，而是相當(dāng)于通過圖中的計(jì)劃輸出曲線和生產(chǎn)能力曲線。
五、 機(jī)床和人員的可用能力必須已知
這一點(diǎn)特別重要，但許多企業(yè)卻對此忽視了。如果僅僅知道每個(gè)月總的可用能力，則負(fù)荷控制是不可靠的。只有知道每天的可用能力，面向日期調(diào)度的能力計(jì)劃才能有效利用企業(yè)中能力計(jì)劃的靈活性。
實(shí)際中，人們經(jīng)常會遇到這樣的問題，即應(yīng)該怎樣在生產(chǎn)計(jì)劃和控制的范圍內(nèi)，考慮由于缺少人員、材料和設(shè)備，或由于機(jī)床故障對生產(chǎn)流程的破壞性影響。
首先有必要了解制造過程中各種故障或干擾的種類、出現(xiàn)的頻率和延續(xù)的時(shí)間。故障當(dāng)然會引起生產(chǎn)能力的損失。經(jīng)驗(yàn)表明，在一個(gè)管理得很好的車間中由于故障引起的能力損失約為生產(chǎn)能力的1.5%～2.0%。此外，故障還會引起相應(yīng)任務(wù)批量加工的中斷，甚至使得任務(wù)無法開工。一般由于故障引起的機(jī)床停頓時(shí)間約為 10分鐘～20分鐘，很少會出現(xiàn)由于故障引起的持續(xù)多天的機(jī)床停頓。當(dāng)然在這種情況下，例如夾具或刀具無法使用，任務(wù)批量也就會出現(xiàn)幾天的延誤。但是，統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明這種故障對生產(chǎn)周期平均值的影響不大，因此在計(jì)劃生產(chǎn)周期中包含的緩沖時(shí)間已經(jīng)足夠了。
不過，隨著機(jī)床自動化的不斷增加及機(jī)床系統(tǒng)之間聯(lián)系越來越緊密而成為自動化的生產(chǎn)系統(tǒng)（如柔性制造系統(tǒng)和裝配系統(tǒng)），必須比以往更加注意由于故障引起的后果。例如，在目前的技術(shù)水平下，柔性制造系統(tǒng)的平均故障時(shí)間為15分鐘～30分鐘。對節(jié)拍在4秒～20秒的自動裝配系統(tǒng)，平均故障時(shí)間為4分鐘～6分鐘。因?yàn)榇蟛糠止收铣掷m(xù)時(shí)間都很短，通過建立相應(yīng)的故障監(jiān)測和組織管理體制，以保證達(dá)到計(jì)劃的生產(chǎn)能力。
六、 工序反饋報(bào)告必須完整且足夠準(zhǔn)確及時(shí)、準(zhǔn)確的反饋報(bào)告同樣非常重要。生產(chǎn)周期越短、庫存越小，及時(shí)的反饋就越重要。當(dāng)然這不是強(qiáng)調(diào)達(dá)到分鐘級精度的反饋，而是更重視關(guān)于任務(wù)投放時(shí)刻和完成時(shí)刻的信息完整性。對于通常生產(chǎn)周期為5天的工序來說，反饋報(bào)告達(dá)到天的精度就足夠了。在實(shí)際的能力監(jiān)測和計(jì)劃中，對那些繞過任務(wù)投放完成的緊急任務(wù)進(jìn)行反饋報(bào)告也很重要。因?yàn)檫^去的數(shù)據(jù)會對下一個(gè)周期的計(jì)劃值產(chǎn)生影響。
總的來說，為了有效地使用面向負(fù)荷的生產(chǎn)控制方法，必須首先保證滿足和其它生產(chǎn)控制系統(tǒng)一樣所必需的上述基本前提條件。