按订单生产企业计划与控制模式的新思路

按订单生产企业计划与控制模式的新思路摘要本文分析了订货型生产企业的特点，提出了包括用户订货阶段的多级并发控制漏斗模型，在此基础上，提出了多级计划与控制系统的总体模型，从而将多级计划与控制的研究向前推进了一步。关键词：订货型生产，输入输出控制，多级计划与控制系统，模型一、引言迄今为止，关于生产计划与控制的研究大都以备货型生产(Make-toatock,MTS)企业为背景，对于订货型生产(Make-to-0rder，MTO)企业则研究较少。其原因是，不少人认为对MTS企业所用的方法，对MTO企业也适用。其实不然。例如.线性规划方法用于优化产品组合，对于MTS企业适用，对MTO企业则不适用，因为用户不一定按工厂事先优化的结果来订货。进一步分析可以看出，MTS企业与MTO企业的差别是很大的。因此，必须研究适于MTO企业的生产计划与控制方法。对于MTS企业，一般要生产大量标准产品，因而可采用专用高效设备和专业化人员。对其生产的产品可以进行需求预测，并可按预测的结果采用各种优化资源利用的策略来组织生产。由于通过成品库存来满足顾客的订货，顾客用不着关心何时交货，产品价格一般也由生产者事先确定。MTS企业在生产上所面临的决策主要是生产什么和生产多少。相反MTO企业完全按顾客的要求生产，它几乎没有什么标准产品，因而采用通用机器设备和使用具有多种操作技能的工人。对其产品的需求也难以预测。因此不能按事先确定的优化资源利用的策略来组织生产。交货期和价格是顾客和生产厂都十分关心的问题，必须通过协商解决。MTO企业在接受订货方面所面临的决策主要是确定价格与交货期。交货期问题包括两个方面：交货期设置与交货期控制。正确设置交货期是保证按期交货和争取顾客的前提。交货期设置过紧，超过了企业的生产能力，造成误期交货，将给企业带来经济损失和信誉损失；交货期设置过松，虽能保证按期交货，但浪费了制造资源，对顾客又没有吸引力。交货期控制就是要保证按已设定的交货期制造出产品，这是本文讨论的重点。生产计划与控制是生产管理的主要内容，直接关系到企业如何以最小的成本、最好的质量、最高的效率实现按期交货的问题，然而，以往研究的生产计划与控制方法大都针对MTS企业，不大适合MTO企业。为了解决这个问题，人们提出了输入输出控制(Input/outputcontrol,IOC)方法。IOC方法的思想最初是由Wight提出的，后来彳很多人对它作了进一步研究。它的基本原理是并发地(Simultaneously)控制输入和输出。Karni曾宣称他建立了一个IOC系统，但他的系统只允许输出改变，而输入是固定不变的。Wiendahl提出的“负荷导向生产控制方法”,运用“漏斗模型”作工具，有效地处理了现场的生产控制问题。Onur和Fabrycky宣称他们提出了唯一能同时控制输入输出的方法，但他们的方法也只能从任务释放（投料）阶段开始，没考虑用户订货阶段。只有从用户订货阶段就同时控制任务与能力，才能保证按期交货，这是本文的出发点。二、多级并发控制的漏斗模型“漏斗模型”是德国wiendahl等人对输入输出控制的一种形象描述。一台机器，一个工作站，一个生产单元，一个车间乃至一个工厂都可以看作是一个漏斗，作为漏斗的输入，可以是来自顾客的订货，可以是新投的任务或上道工序转来的工件。漏斗出口的大小则表示整个工厂、车间或机床的加工能力。生产能力在一定范围内是可以调整的，但有一个最大能力限制。漏斗中的水则表示累积的任务量。漏斗模型的工作机理可以通过“输入输出图”来描述。该图的纵坐标表示工作量，一般以小时为单位；横坐标为时间，一般以工作日为单位，输入输出图的基本要素是输入曲线与输出曲线。这两条折线的纵向高度表示相应到达（完成）的工作量，水平宽度表示相邻两任务到达（完成）的问隔时间。输入曲线和输出曲线可以近似地用两条直线表示，这两条直线间的水平距离表示彼加工零件的平均通过时间，垂直距离表示平均在制品（WIP）的库存量，它们之间的关系为：平均通过时间=平均在制品库存量/单位时间内输出由此可见，要想减少零件的平均通过时间（从而减少制造提前朋），而维持单位时间内输出（生产能力）不变，则应该减少平均在制品库存量。当在制品库存量升高时，必然是输入过多或（和）生产能力不足，这时要减少输入和增大生产能力；相反，当在制品库存量下降时，则要增加输入和减少生产能力。图1不同的IOC系统图1中（a）和（b）分别表示Karni和0nur的输入输出控制漏斗模型。由图1（a）中可以看出，这种IOC系统只允许通过改变生产能力来控制输出，而投料（输入）是不改变的。当输入大于最大的生产能力时，车间的在制品必然越来越多，就会失去控制。图1（b）则不然，它可以同时控制输入和输出。当累积的任务增加，就增大生产能力，导致在制品减少时，从而导致投料加快，使累积的任务减少；当车间在制品增加时，则使投料减少，导致累积的任务量增加，从而导致生产能力增加，使在制品减少。这样可以使在制品，从而使制造提前期得到保证。然而，如果生产能力达到极限，累积的任务就会不断增加，这是由于未对接受订货进行控制。本文提出的10C系统考虑了订货阶段，如图2所示。对于MTO企业，主要包括两个决策，一是接受订货决策，主要解决接不接，接什么，接多少和何时交货的问题。这是本模型优于已有模型之处。二是投料决策，主要解决投不投，投什么，投多少和何时投的问题。由图2可以看出，最上层漏斗是市场，市场积累了各种顾客的订货，这些订货有可能为本企业所接受。中层漏斗是任务池，存放已接受，但还未投料的顾客订货。最下层为制造车间，存放着已投料但还未完工的在制品。当车间在制品增加时，就要通过加班加点或其它措施来增加生产能力，以提高出产的速度，同时，要减少投料，控制输入。投料减少，则任务池中积累的任务增加，将减少接受订货。反之，当车间在制品下降时，就要减少主产能力，避免资源浪费。同时，要增加投料，以增加输入。投料增加，则任务池内的积累任务减少，将多接受订货任务。这样，实现了接受订货、投料和生产的多级并发控制。三、多级计划与控制系统总体模型以往的生产计划与控制方法往往是分离的。制订计划时，未考虑所用的控制方法，进行控制时，又忽略了计划的要求，致使计划往往落空。因此，有必要建立多级计划与控制总体模型，逐步实现生产计划与控制的集成。事实上，对于MTO企业，在作出订货决策时，不仅要考虑交货期，而且要考虑价格。图3为多级计划与控制系统的总体模型，该模型可以分成三个部分：接受订货决策、投料决策和执行。如图3所示，当顾客提出订货要求时，除品种和数量之外，还要提出所希望的价格Pc和交货Dc，并掌握一个能够接受的最高价格氏Pcmax最迟的交货期Dcmaxo企业在同顾客谈判过程中，可以通过报价系统得出一个通常的价格P和最低价格Pmin°如果Pc>P,企业将接受顾客提出的价格Pc。企业通过交货期设置系统确定一个通常的交货期D和最紧的交货期Dmin,如果DC2D,生产厂将根据任务池的信息决定是否接受订货。如果Pc<P,且Pmin2Pcmax，生产厂将拒绝接受订货。同样，如果Dc2Dcmax，生产厂也将拒绝接受订货。如果Pc<P,且Pmin<Pcmax，则双方仍有协商余地。协商过程将十分复杂，协商的过程中价格与交货期将相互作用。较低的价格与较宽的交货期或者较高的价格与较紧的交货期都可能成交。符合生产厂优选组合的订货也可能在较低的价格下成交。在作出接受订货决策时，还要考虑任务池中累积的任务的情况，当累积任务超出规定的界限，仍有可能拒绝接受订货。同时还要将已接受的订货编入产品出产计划（MPS）o已接受的订货进入任务池。能否投料不仅取决于车间在制品水平（通过监测、统计得到）的情况，而且取决于原材料、工具和资料方面的准备情况，至于投什么、投多少和何时投的问题要按MRP、OPT及其它生产计划系统提供的计划决定。投料之后，任务进入现场，要按加工路线和任务到达情况对各台机器的加工任务进行排序，编制工序级作业计划，现场加工的情况可通过监测及统计得到，当进度偏离计划时，通过调度来纠正偏差，监测和统计得到的信息反馈到投料和调度，使并发控制得以实现。最后是完工处理。四、结论订货型生产（MT0）企业的生产计划与控制问题有其特殊性和重要性，应该研究。输入输出控制是进行生产控制的有效手段，对于MTO企业，实行输入输出控制必须从用户订货阶段开始，否则