cims下的技术贡献与生产率

cims下的技术贡献与生产率

1产品的多样性原则传统的生产能力定义是，公司的固定资产，可以在一定时期（年、季、月等）内，在先进、适当的组织条件下，通过综合平衡生产一定类型产品的最大数量。这种定义方法,是从宏观的、管理的角度来定义的,它给出了生产能力的大致内容,却不便于问题的深入的定量讨论。下面将从技术的角度,对单台机器和企业的生产能力进行研究,分析影响生产能力的诸要素和关键要素,形成生产能力的新定义。1.1机器可用能力的影响因素生产能力是一个变量,受多种因素影响。如车外圆时,加工工时受到的影响因素就有:①加工精度;②主轴速度;③加工对象的脆性;④选用不同材料的刀具;⑤操作者的操作技能和熟练程度。同时,注意到,随着进给速度和切削深度不断增大,机器所承受的负荷在不断增大,到负荷大于机器的最大额定功率时,刀具就会损坏,或者机器被迫自动停机,让生产能力变为零。即便不在最大功率,机器本身还存在一个运行效率问题:高负荷下,机器的使用寿命会急剧缩短。因此,在多大功率下使用对企业才是经济的,也是决定生产能力的一个因素。虽然,实践已经证明,机器的额定生产能力在现实中只能接近却不能到达,但对机器的使用者—企业来说,选择什么样的加工能力最好,确实是要考虑的。另一个方面,同一台机器加工不同品种的产品时,会由于技术要求的不同,加工形状的复杂性不同,而具有不同的加工难度,最终使得单位时间里的产品数量各不相同。可见,材料的可加工性,刀具的性能,人的加工技术,机床的切削速度和切削深度,以及机器的持续加工能力,都直接决定机器的可用能力。但可用能力不取决于机器的瞬时加工能力,而取决于机器的持续加工能力。在图1中,(a)图表示在一定范围内,机器的加工能力随切削深度和速度的增大而增大。(b)图表示加工的持续时间随切削深度和速度的增大而减小,直到变为零。(c)图表示加工持续时间乘以瞬时加工能力所得的积,即机器的持续加工能力。每个图中的上方曲线,表示用性能好的刀具,或加工性能好的材料时,在同样的机床状态下加工能力成倍增长。从(c)图可见,在某个区域持续加工能力很好,而两侧不好,尤其是右边。若想在此处增大能力就必须增大成本,如用更大功率的机器,或耐高温的刀具等。所以,单台机器的可用生产能力是指在一定成本下,在现有加工技术条件下机器能持续生产并达到较高产量的状态下所具有的,单位时间里,生产满足一定技术要求的、特定材料的、产品的数量。可见,提高单台机器的加工能力应从机器,技术要求和被加工件以及人员几个方面来考虑。对制造过程来说,技术要求和工件材料是由设计者决定的,因而,制造车间只能在机器和人员两方面努力。但通常,技术要求的一点改进都会使加工时间减少很多。因而,设计在源头决定了生产能力的大小。改进设计,是能力增长的重要方面。1.2单台机器的全自动化、整企业是由机器、材料和人组成的系统,机器数量的多寡,性能的优劣,人员的多少,决定了企业生产能力的大小。产品的制造过程可看作是物料(原材料、半成品等)在众多的机器之间的流动过程(物流)。因此,决定企业生产能力的因素具体包括以下几个方面:(1)物流的路径是否复杂,即加工工艺的复杂性。(2)机器的加工时间,这又取决于两个方面,一是材料可加工性,二是机器的性能。(3)机器与机器之间的距离,即材料的运输时间。(4)人员是否配齐,劳动技能的熟练程度以及对工艺路线的理解程度。另外,不同的生产成本,会形成不同的生产能力,必须尽量作到生产成本最小化。为了保证交货期以及生产最大化,必须均衡生产。因为对由不同零件组成的产品来说,如发动机,若生产了10个箱体,却在同时只生产了8个曲轴,最终也只能装配8台发动机。因此,又可得到如下两条:(5)多大生产成本下的生产能力。能力的成本本质上是一个多约束条件下的最优化问题。Bretthauer等认为:为了满足一个系统性能的要求,离散状态下能力成本是一个凹函数。离散变量在非线形限制下,增长能力费用和减小能力而节省的费用同时发生和不允许同时发生下的最小费用能力计划的制订,可以用分支订界法和割平面法相结合,求得成本的全局最小解。(6)生产必须做到均衡生产,它是合理组织生产活动的基本要求,对于有效利用资源,建立正常生产秩序有重要作用。综上,企业的生产能力是指在一定的生产成本、生产方式和工艺路线下,企业的机器,处在可用能力状态下,在一定数量熟练工人的合作下,经过均衡,单位时间里生产某种产品的数量。通常,计量单位为标准工时,计算式如下:可利用能力=计划时间·机器实际运行时间的百分数·效率因子其中,计划时间=班次·每班工作时间·天数。机器在运行期间可能由于故障,工人旷工,缺料而闲置,从而不具有实际生产能力,因此应乘以实际运行时间占计划的百分数。效率因子是机器运行性能和标准状态下的比较,这个因子决定于机器状况、材料的可加工性、工具和操作者的技能。负荷=加工时间+准备时间。每个机器的提前期决定于批量大小、加工时间、准备时间、排队时间、等待被运送时间和传送时间,即机器的提前期=加工时间+准备时间+排队时间+等待被运送时间+传送时间。可见,排队时间、等待被运送时间、传送时间,都不是可用的生产能力,仅仅是占用了空间和时间。由上可见,在整个生产过程中,产品按照一定的工艺路线在走。如果说,此时的管理目标只是保证单台机器的正常运行,努力缩小运输时间,排队时间,那么,还只能说这只是抓住了问题的表面。因为,所有这些活动都是工艺路线决定的,而工艺路线是由工艺部门根据技术图纸来确定的。工艺部门在制作工艺路线时,它的着眼点往往仅在于保证制造符合图纸要求的产品。它没有或很少去考虑生产瓶颈,以及如何克服生产加工瓶颈,提高生产能力,保证均衡生产。对于瓶颈的产生,管理者只能接受现实,从完成任务的角度出发,用管理的手段,如加班,外协来解决瓶颈。但真正有效的解决瓶颈,应依赖于工艺的改进,要获得低成本的生产能力的提高有赖于对工艺路线的深入研究和改进。2能力需求计划的关键在提前期的计算式子里,加工时间和工作准备时间才是可用能力,通常,它们只占整个提前期的很小一部分,这已被生产实践所证明。而排队和运送时间却占了很大比例。因此,控制排队时间是减小提前期的关键。而排队的多少是由能力需求计划的投产时间决定的,因此研究能力需求计划具有很重要的意义。由于瓶颈部分所增加的时间(和计划相比较),就是整个系统增加的时间。因此必须扩大瓶颈的加工能力。制定能力计划时,必须保证机器的累计负荷小于机器的累积加工能力。3人工智能企业中的两种调度的优化能力需求计划是为了满足物料需求计划而对所需资源的控制和计划。详细的计划需要考虑已投放订单和即将投放的订单所形成的总负荷,它的制订依赖工艺路线、批量和相应的机器本身的资料。目的在于给每台机器在适当的时间段分配适当的负荷,以保证物料需求的实现,对客户而言,就是保证交货期的实现。对能力计划的处理,不同的学者,由于所关注的角度不同,采用了各种不同的方法,就他们所用的数学理论而言,大多是基于数学规划法,线性规划,整数规划,动态规划。但也有一些人采用了不同的方法,如Bahroun。这些计算都是基于一定的模型,当生产情况发生变化时,模型便不再适用。负荷分配要考虑它的到达时间、装卸时间、准备时间、操作顺序、交货期、是否会产生瓶颈、成本是否最小等,它是在等式和不等式约束下求性能指标的优化,在计算量上往往是NP完全问题,即随着问题规模的增大,对于求解最优化的计算量呈指数增长,使得一些常规的最优化方法往往无能为力,对于这一点Garey等给出了明确的证明。至今还没有形成统一的模型和算法。因此,在实际生产中只能依据一定的优化排序规则,寻求在一定优化条件下获得一个满意解。由于负荷分配的最终结果是每台机器上要承担多项任务,因此,应以机器作为考虑重点。方法是:首先按工艺路线,给每台机器分配任务,进行负荷累加。假设load表示负荷,则load=∑k=1s∑i=1mPikni∑k=1s∑i=1mΡikni其中s表示工序总数,m表示产品种类数,Pik表示第i类产品在第k道工序的加工时间为Pik,ni为其数量。再按各种零件的交货期倒排时间,决定在该台机器上的投产期。如果该台机器上出现时间重叠,使得累加负荷大于机器在交货期里的累计能力,则移去一部分不重要负荷或推迟其投产期。如果负荷小于能力,则按如下规则排序决定各自加工顺序。①最短加工时间优先。这条规则能有效缩短生产通过时间,也有利于提高设备利用率,减少在制品占用。②交货期最早者优先。③最长加工时间者优先。Brankamp在terminplanungssystem中给出了一种负荷平衡算法。程序的思想是:首先找到负荷高峰,查它的基本数据,在判断可解性后,确定移走负荷高峰的工艺路线,将各个工作岗位的负荷重新计算,看有无新的高峰出现,若无,则此时各个工作岗位的任务负荷就是计划的任务负荷。但对某些专用机床,其负荷是移不走的,因此,生产上应该考虑使用基于