第九章 多品种中小批量的生产组织及生产作业计划

1、123（一）批量与生产间隔期（一）批量与生产间隔期批批量量是指一次投入生产的同种制品的数量。是指一次投入生产的同种制品的数量。生产间隔期生产间隔期是指相邻两批同种工件投入（或产出）的是指相邻两批同种工件投入（或产出）的时间间隔。时间间隔。周期性重复生产条件下批量和生产间隔期有如下关系：周期性重复生产条件下批量和生产间隔期有如下关系：批量批量 = 平均日产量生产间隔期平均日产量生产间隔期4确定批量和生产间隔期通常有两种方法确定批量和生产间隔期通常有两种方法：以量定期法以量定期法思路是先确定生产批量，然后推算生产间隔期，再进行思路是先确定生产批量，然后推算生产间隔期，再进行调整修正。调整修正。 t

2、Qtadmin准备结束时准备结束时间损失系数间损失系数准备结束时间准备结束时间最小批量最小批量单件工时单件工时5)(1202005.0120件最小n6批量批量费费用用 在制品保管在制品保管费用（费用（F2）准备结束准备结束费用（费用（F1）全年的总全年的总费用（费用（F）Q*0FminQDAF 1生产批量生产批量每一批产品的每一批产品的生产准备费用生产准备费用年需求量年需求量22QiCF零件单位成本零件单位成本在制品占用及保管费率在制品占用及保管费率72)(QiCQDAQF令令F（Q） = 0ciADQ2例：某产品年总产量为例：某产品年总产量为20000件，每批产品的设备调整费用件，每批产品的

3、设备调整费用为为100元，每件产品年平均保管费用为元，每件产品年平均保管费用为1元，求经济批量。元，求经济批量。 解：解：)(200011002000020件n8思路：先确定生产间隔期，然后确定生产批量。思路：先确定生产间隔期，然后确定生产批量。 批量批量 = 平均日产量生产间隔期平均日产量生产间隔期以期以期定量定量法法标准生产间隔期表，如标准生产间隔期表，如P224表表9.4所示。所示。指从加工对象投产起，到它完工为指从加工对象投产起，到它完工为止所经历的日历时间（如下图所示）。生产周期分为：零止所经历的日历时间（如下图所示）。生产周期分为：零件生产周期和产品生产周期。件生产周期和产品生产周

4、期。部装周期产品生产周期毛坯生产周期保保险险期期机加工生产周期保保险险期期保保险险期期部装生产周期总装生产周期毛坯周期加工周期总装周期9 生产周期可以按零件工序、零件加工过程和产品进行计生产周期可以按零件工序、零件加工过程和产品进行计算。其中零件工序生产周期是计算产品生产周期的基础。算。其中零件工序生产周期是计算产品生产周期的基础。1. 零件工序生产周期零件工序生产周期零件工序生产周期零件工序生产周期 = 单台设备加工总工时单台设备加工总工时 + 准备结束时间准备结束时间seteopTKSFtQT单件工时单件工时零件批量零件批量准备结束时间准备结束时间工时定额完工时定额完成系数成系数有效工作时

5、间有效工作时间一批零件的工一批零件的工序生产周期序生产周期同时完成该工同时完成该工序的工作地数序的工作地数102. 零件加工的生产周期零件加工的生产周期指零件从投入时刻起到加工完毕止的时间长度。指零件从投入时刻起到加工完毕止的时间长度。顺序移动方式下的零件加工周期计算公式：顺序移动方式下的零件加工周期计算公式：midopiotmTT1) 1(零件在工序之间移动零件在工序之间移动时的平均间断时间时的平均间断时间该批零件在第该批零件在第 i 道工道工序的工序生产周期序的工序生产周期一批零件的加一批零件的加工生产周期工生产周期考虑平行移动或部分平行移动所作的修正：考虑平行移动或部分平行移动所作的修正

6、：opoTT修正后的零件加工生产周期修正后的零件加工生产周期平行系数平行系数零件生产周期零件生产周期 =零件加工各工序生产周期之和零件加工各工序生产周期之和 + 各工序间总间断时间各工序间总间断时间113. 产品生产周期产品生产周期产品生产周期是各工艺阶段的生产周期与所有保险期之和。产品生产周期是各工艺阶段的生产周期与所有保险期之和。32211ciscisccTTTTTT产品生产周期产品生产周期毛坯生产周期毛坯生产周期毛坯保险期毛坯保险期加工生产周期加工生产周期机加工保险期机加工保险期装配生产周期装配生产周期产品生产周期产品生产周期 = 各工艺阶段生产周期之和各工艺阶段生产周期之和 + 各工艺

7、阶段保险期之和各工艺阶段保险期之和 = 零件生产周期零件生产周期+部件装配周期部件装配周期+总装配周期总装配周期+总保险期总保险期12 是以成品的出产日期为基准，以生产周期和生产间是以成品的出产日期为基准，以生产周期和生产间隔期为参数，按产品工艺过程的相反顺序进行计算。这隔期为参数，按产品工艺过程的相反顺序进行计算。这一期量标准是保证各工艺阶段相互衔接和保证合同交货一期量标准是保证各工艺阶段相互衔接和保证合同交货期的重要依据。期的重要依据。生产提前期分为投入提前期（生产提前期分为投入提前期（TINTIN） 和出产提前期（和出产提前期（TOTTOT）。）。132. 出产提前期出产提前期 指制品在

8、某一工艺阶段出产的日期比成品完工指制品在某一工艺阶段出产的日期比成品完工出产日期应提前的天数。出产日期应提前的天数。iiiisINOTTTT1第第 i 工艺阶段的保险期工艺阶段的保险期1. 投入提前期投入提前期 指制品在某工艺阶段投入生产的日期比成品完工指制品在某工艺阶段投入生产的日期比成品完工日期应提前的天数。日期应提前的天数。oOTINTTTii第第 i 工艺阶段生产周期工艺阶段生产周期第第 i 工艺阶段的出产提前期工艺阶段的出产提前期第第 i 工艺阶段的投入提前工艺阶段的投入提前期期14毛坯生产周期毛坯生产周期保保险险期期机加工生产周期加工生产周期装配周期装配周期保险期保险期装配投入提前

9、期装配投入提前期机加工出产提前期加工出产提前期毛坯出产提前期毛坯出产提前期机加工投入提前期机加工投入提前期毛坯投入提前期毛坯投入提前期提前期、生产周期与保险期的关系提前期、生产周期与保险期的关系15毛-加保险期加-装保险期 16车间出车间出产提前产提前期期=后车间后车间投入提投入提前期前期+（该车间该车间生产间生产间隔期隔期-后车间后车间生产间生产间隔期隔期保保险险期期）1718qTnRTZ平均日产量生产周期批量生产间隔期生产周期在制品定额19保险半成品定额=前车间可能误期交库日数（保险期）后车间平均每日用量20周转半成品占用量=前车间批量前车间计划最后一批零件入库的标准日期到期末的天数后车间

10、生产间隔期 后车间批量= 60 9/210 = 10工作日保险储备量12221201918171615141312111098765432252423321最大占用量流动占用量后领前入周转半成品占用量21周转半成品占用量=（前车间期初第一次出产零件入库标准日期前车间交库间隔日数）前车间入库批量= （3/5）50 = 30 （件）工作日保险储备量12221201918171615141312111098765432252423321最大占用量流动占用量周转半成品占用量22工作日保险储备量12221201918171615141312111098765432252423321最大占用量流动占用量后

11、领前入前车间成批入库，后车间整批领用 图表23期末周转半成品占用量期末周转半成品占用量前车间计划期最后一批零件交库标准日期到期末天数=1批（后车间计划期最后领用一批零件的标准日期到期末天数）0 （前车间计划期最后一批零件交库标准日期到期末天数后车间计划期最后领用一批零件的标准日期到期末天数）24 成批生产类型由于是多品种轮番生产，零件数量又十成批生产类型由于是多品种轮番生产，零件数量又十分大，作业计划的难度比较大。作业计划分厂部计划和车分大，作业计划的难度比较大。作业计划分厂部计划和车间计划。在车间计划中的作业排序问题又是一件十分困难间计划。在车间计划中的作业排序问题又是一件十分困难的工作。的

12、工作。厂部作业计划厂部作业计划一般以产品作为计划单位，根据期量标准下达每种一般以产品作为计划单位，根据期量标准下达每种产品的生产批量和投入、出产的时间。部件和零件产品的生产批量和投入、出产的时间。部件和零件的作业计划由车间考虑。常用累计编号法：根据最的作业计划由车间考虑。常用累计编号法：根据最终产品的平均日产量，将各工艺阶段生产提前期转终产品的平均日产量，将各工艺阶段生产提前期转变成生产提前量，从而规定各计划单位达到的出产变成生产提前量，从而规定各计划单位达到的出产与投入的累计数。与投入的累计数。 车间作业计划车间作业计划根据厂部的生产计划，考虑车间生产能力、零部件根据厂部的生产计划，考虑车间

13、生产能力、零部件的配套性、设备的利用率、在制品占用量等因素安的配套性、设备的利用率、在制品占用量等因素安排作业计划。许多企业都是凭经验安排，较科学的排作业计划。许多企业都是凭经验安排，较科学的作业计划编制方法是最小生产费用计划法，其思路作业计划编制方法是最小生产费用计划法，其思路是将计划期分成几个长度相等的循环流程，在每个是将计划期分成几个长度相等的循环流程，在每个循环流程中实行多品种轮番生产；以循环流程长度循环流程中实行多品种轮番生产；以循环流程长度作为因变量，列出生产费用函数，求出最小费用循作为因变量，列出生产费用函数，求出最小费用循环流程；最后从该流程长度推算出各品种的批量。环流程；最后

14、从该流程长度推算出各品种的批量。 2526一一 成组生产单元（成组生产单元（GTPC)1、 成组技术的基本原理成组技术的基本原理成组技术成组技术成组技术（成组技术（Group Technology）是建立在以是建立在以相似性为基础的合理组织生产技术准备和生相似性为基础的合理组织生产技术准备和生产过程的管理方法。产过程的管理方法。 即对于不同制品之间客观存在的相似性进行识别，即对于不同制品之间客观存在的相似性进行识别，并根据一定的目的，按其相似特征进行归类分组，并找并根据一定的目的，按其相似特征进行归类分组，并找出同一类制品中的典型制品，以典型制品为基础编制成出同一类制品中的典型制品，以典型制品

15、为基础编制成组工艺和进行成组生产，以避免不必要的重复劳动和组组工艺和进行成组生产，以避免不必要的重复劳动和组织管理中不应有的多样化，达到简化、统一、高效和经织管理中不应有的多样化，达到简化、统一、高效和经济目的生产组织技术。济目的生产组织技术。27 产生与发展：产生与发展： 背景：背景：20世纪世纪50年代以来多品种小批量生产方式占比年代以来多品种小批量生产方式占比重越来越大（由重越来越大（由50%增加到增加到85%）。丰田汽车公司）。丰田汽车公司1个个月生产月生产36万辆汽车，共有万辆汽车，共有3万多种型号，最多的型号产万多种型号，最多的型号产量为量为17辆，最少的为辆，最少的为6辆。辆。

16、起源：起源：1959年苏联的米特洛凡诺夫发表了成组加工年苏联的米特洛凡诺夫发表了成组加工的科学原理，为多品种小批量生产开辟了一种先进的科学原理，为多品种小批量生产开辟了一种先进的生产组织方式。的生产组织方式。 发展：发展：a、德国呵亨工业大学的德国呵亨工业大学的奥匹兹奥匹兹教授制订了一教授制订了一套工件分类编码系统；套工件分类编码系统；b、英国的英国的伯尔毕齐伯尔毕齐教授根据零教授根据零件的工艺相似性提出了工艺流程分析法；件的工艺相似性提出了工艺流程分析法；c、美国和日美国和日本将成组技术与数控技术、计算机技术结合，本将成组技术与数控技术、计算机技术结合，GT得到得到很大的发展。很大的发展。2

17、82、机械产品应用成组技术的可行性机械产品应用成组技术的可行性 不同产品功能构成基本相同；不同产品功能构成基本相同； 功能相似的产品，其零件构成也相似；功能相似的产品，其零件构成也相似； 其零件一般可分为三类：其零件一般可分为三类： A:复杂件复杂件（专用件）（专用件） B:相似件相似件 C:标准件标准件 各种零件在一定范围的产品中出现率有着稳定各种零件在一定范围的产品中出现率有着稳定的分布，的分布，A（5-10%）B（70%）C（20-25%）； 相似的零件由于在功能、形状，尺寸，性质等相似的零件由于在功能、形状，尺寸，性质等固有特征存在相似性，往往导致设计、制造呈固有特征存在相似性，往往导

18、致设计、制造呈现相似性；现相似性； 零件工时定额，材料消耗定额，生产管理上的零件工时定额，材料消耗定额，生产管理上的期量标准等都具有相似性。期量标准等都具有相似性。293、零件分组的常用方法、零件分组的常用方法（1）视检法或目测法视检法或目测法由有经验的工艺人员进行。由有经验的工艺人员进行。（2）工艺流程分析法工艺流程分析法根据工艺卡将工序和所用设根据工艺卡将工序和所用设备相同的零件归类成组。备相同的零件归类成组。（3）编码分类法编码分类法用一系列数码表示零件的形状、用一系列数码表示零件的形状、结构、材料、尺寸、加工工艺和精度要求等特征，以数结构、材料、尺寸、加工工艺和精度要求等特征，以数代形

19、，按数分组的方法。代形，按数分组的方法。 目前，世界上约有上百种分类编码系统，最有影响目前，世界上约有上百种分类编码系统，最有影响的是的是奥匹兹（奥匹兹（Opitz）分类编码系统，由分类编码系统，由9为数码组成。为数码组成。 我国我国1984年机械部完成了年机械部完成了JLBM1编码系统，由编码系统，由15位数码组成。位数码组成。 编码分类法工作量较大，但适合应用计算机。编码分类法工作量较大，但适合应用计算机。304、成组技术在机械行业成组技术在机械行业 中小批量生产中的应用中小批量生产中的应用（1）利用成组分类编码系统，相似件图库和）利用成组分类编码系统，相似件图库和CAD 软件进行成组设计

20、；软件进行成组设计；（2）应用成组分类编码系统，零件族成组工艺库）应用成组分类编码系统，零件族成组工艺库 和工艺专家系统进行成组工艺设计；和工艺专家系统进行成组工艺设计；（3)利用相似性原理进行工时定额，材料消耗定利用相似性原理进行工时定额，材料消耗定 额和成本定额的制定，可事半功倍，保持定额和成本定额的制定，可事半功倍，保持定 额水平的一致性；额水平的一致性；（4）把）把GT原理应用于生产组织和计划管理。原理应用于生产组织和计划管理。315、实施成组技术的步骤、实施成组技术的步骤 （1）对企业的全部零部件按照一定的规则进行）对企业的全部零部件按照一定的规则进行分类编码，建立零件组或零件族；分

21、类编码，建立零件组或零件族； （2）按照零件组的的资料进行产品设计工作；）按照零件组的的资料进行产品设计工作； （3）按照零件组制定工艺方案、工艺规程、工）按照零件组制定工艺方案、工艺规程、工艺装备；艺装备； （4）以零件组为基础，建立成组生产单元和成）以零件组为基础，建立成组生产单元和成组车间；组车间； （5）按照成组生产单元组织生产、进行作业管）按照成组生产单元组织生产、进行作业管理。理。326、成组生产组织形式、成组生产组织形式（1）成组工艺中心成组工艺中心工序成组，就是在工序成组，就是在一个工作地上组织零件组的加工，这是一一个工作地上组织零件组的加工，这是一种初级形式。种初级形式。（2

22、）成组生产单元成组生产单元按零件组的生产工按零件组的生产工艺建立的生产单位，在单元里能完成各零艺建立的生产单位，在单元里能完成各零件组的全部或大部分工艺过程。设备按件组的全部或大部分工艺过程。设备按“块状块状”布置布置（3）成组流水线成组流水线将设备按零件组的典将设备按零件组的典型工艺过程排列，使之具有流水生产的特型工艺过程排列，使之具有流水生产的特征。征。337、成组生产单元成组生产单元 是为一个或几个工艺过程相似的零件族组织成组生产是为一个或几个工艺过程相似的零件族组织成组生产而建立的生产单位。在成组生产单元里配备了成套的生产而建立的生产单位。在成组生产单元里配备了成套的生产设备和工艺装备

23、以及相关工种的工人，以便能在单元里封设备和工艺装备以及相关工种的工人，以便能在单元里封闭地完成这些零件族的全部生产工艺过程。闭地完成这些零件族的全部生产工艺过程。成组生产单元的平面布置成组生产单元的平面布置按生产线形式布置按生产线形式布置按按U型布置型布置34CNCCNCNCNCNC1NCNCNC21、2配套辅助设备配套辅助设备按功能布置按功能布置ABCD12345分区联合布置分区联合布置A、B、C、D成组生产单元1、2、3、4相邻单元协作区，5多单元边界协作区35（1）成组技术是多品种小批量生产组织的一种有效途径；）成组技术是多品种小批量生产组织的一种有效途径；管理者应树立的观念：管理者应树

24、立的观念：（2）成组技术是计算机辅助设计（）成组技术是计算机辅助设计（CAD）、）、计算机辅助计算机辅助工艺（工艺（CAPP）、）、计算机辅助制造（计算机辅助制造（CAM）、）、柔性制造系柔性制造系统（统（FMS）、）、计算机集成制造系统（计算机集成制造系统（CIMS）等应用的基等应用的基础。础。（3）成组技术已成为一种有效的管理方法和思路，能应用）成组技术已成为一种有效的管理方法和思路，能应用于各种管理工作。于各种管理工作。36二二、柔性制造系统柔性制造系统柔性制造系统柔性制造系统（Flexible Manufacturing SystemFMS） 是由计算机控制的、以数控机床（是由计算机控

25、制的、以数控机床（NC）和加和加工中心（工中心（MC）为基础、适应多品种中小批为基础、适应多品种中小批 量量生产的自动化制造系统。生产的自动化制造系统。 柔性是指生产系统在不同产品与过程之间转换的速柔性是指生产系统在不同产品与过程之间转换的速度，以及在此基础上能够向顾客提供的产品范围。度，以及在此基础上能够向顾客提供的产品范围。37产生和发展产生和发展 产生于产生于20世纪世纪60年代末，综合应用了当代先年代末，综合应用了当代先进技术如数控技术、计算机技术、自动化物料输进技术如数控技术、计算机技术、自动化物料输送技术等，由计算机进行控制和管理的生产方式。送技术等，由计算机进行控制和管理的生产方

26、式。1980年代以来，该技术已进入实用阶段，许多工年代以来，该技术已进入实用阶段，许多工业发达国家（德国、日本、美国等）都可提供成业发达国家（德国、日本、美国等）都可提供成套的套的FMS，且被广泛应用于各种加工制造行业。且被广泛应用于各种加工制造行业。38FMS的组成：的组成：由各类机床组成，该系统能加工由各类机床组成，该系统能加工的零件越多，系统柔性越高。的零件越多，系统柔性越高。加工系统加工系统计算机管理计算机管理与控制系统与控制系统这是这是FMS的的“大脑大脑”，负责指挥整个系，负责指挥整个系统的一切活动。其核心部分是系统控制统的一切活动。其核心部分是系统控制软件和数据库。软件和数据库。

27、物料储运系统物料储运系统负责物料的存取、运输和装卸，由立体仓负责物料的存取、运输和装卸，由立体仓库、托盘交换台、机械手、传送带、自动库、托盘交换台、机械手、传送带、自动运货小车等组成。运货小车等组成。（物料：毛坯、半成品、成品、工夹具、（物料：毛坯、半成品、成品、工夹具、刀具、切屑等）刀具、切屑等）39上级生产系统上级生产系统FMS计算机计算机主控制系统主控制系统DNC计算机计算机群控系统群控系统加工系统加工系统工具系统工具系统运输系统运输系统检验系统检验系统系统管理人员系统管理人员计算机管理与控制系统计算机管理与控制系统40 数据库：数据库： 生产数据生产数据（加工任务、工艺路线、所用设备和

28、工具等）（加工任务、工艺路线、所用设备和工具等） 资源数据资源数据（材料、设备和工具数据）（材料、设备和工具数据） 运行数据运行数据（工件所在位置、设备和工具使用情况、生产进度等）（工件所在位置、设备和工具使用情况、生产进度等）系统控制软件：系统控制软件： 系统管理软件系统管理软件（信息输入和输出、物料进出口管理、生产日程（信息输入和输出、物料进出口管理、生产日程计划、工具管理、运行控制）；计划、工具管理、运行控制）； 系统监视软件系统监视软件（设备级监视设备级监视由每台设备的控制器检测电子由每台设备的控制器检测电子装置、电器装置、机械部件的受力变形和振动等情况；装置、电器装置、机械部件的受力变形和振动等情况；系统级监视系统级监视监视各设备的控制器工作和运输装置的情况。）监视各设备的控制器工作和运