《生产计划与控制》 课件 Unit 1、2 绪论-生产与生产系统、生产计划体系

生产计划与控制Production

Planning

and

Control能够解决工业工程领域复杂工程问题基础知识学习专业知识建构？

能力提升生产计划与控制（大三下）运筹学（大三上）工厂实习（大三暑假）专业课程设计（大四上）课程如何支撑专业培养目标？本课程在工业工程专业课程体系中的定位课程导入？他们是谁？在做什么？课程导入19031908：12小时28分钟1913：90分钟20年：1500万课程导入1）福特建立了世界上第一条汽车流水线，对今天汽车工业的发展有哪些深远影响？2）丰田汽车公司的丰田生产系统TPS，对现代汽车生产有哪些作用？3）我国汽车工业发展的主要成就有哪些？提升国产汽车制造技术有哪些建议？4）汽车生产过程与“生产计划与控制”这门课的知识有哪些关联？5）目前，我国新能源汽车世界保有量第一，同时也掌握了新能源汽车产业中的关键材料、电机、电池等核心技术和关键零部件，结合制造强国发展战略，你认为这些核心技术与关键零部件对产业发展有哪些重要意义？课程导入未来职业选择？

1.假如你是某制造企业（如汽车）的制造部部长，面对销售部门承接的大量订单，你该如何使工厂高速运转，包括工人的任务安排、设备的优化利用，以按时、保质生产出满足需要的产品？ 2.假如你将成为国内某知名汽车企业的一名“工业工程师”，现在的你，在当前激烈的市场竞争环境下，该如何理解汽车行业的生产模式；以及如何学习运用先进汽车企业的生产运作方式，如丰田模式，以促进企业快速发展？6？课程导入“生产计划与控制”在企业中的地位7市场企业战略运作策略营销策略财务策略运作管理人力People工厂Plants部件Parts工艺Processes计划与控制系统Planning&controlsystem生产系统原料和顾客输入产品和服务输出课程导入生产运作的核心－计划体系8计划生产？仓库采购销售原料仓库产品库存信息调度设备库存信息需求信息供应信息课程导入课程的关键词生产——什么是生产？－制造、服务？计划——如何规划、设计生产系统，如何安排生产？控制——如何管理、调度生产任务，如何监控生产？10通过本门课程学习，应能够：

了解并掌握制造生产计划与控制的地位、作用和方法，掌握生产系统规划、生产计划执行、过程监控的基本原理和方法，了解典型的先进制造模式，以培养学生的应用技能、实践技能以及分析问题和解决问题的能力。课程导入课程考核方式案例研讨：课堂教学问题导向：选题指导项目驱动：科教融合基本目标达成创新能力养成方法创新梯度评价内容重构基于ILOS的学生成绩梯度评价基本目标达成：占总成绩的60%，针对学生基础知识的掌握情况，以及综合运用专业知识开展实验、讨论等情况。创新能力养成：占总成绩的40%，学生完成研究课题模块的情况综合评价，突出研究型课程教学过程评价、学生能力的形成性评价。平时成绩+课后作业+综合实验：包括平时考勤、课堂讨论、课后作业及两次综合实验；占基本目标达成成绩的50%，占总成绩的30%。期末考试（闭卷）：占基本目标达成成绩的50%，占总成绩的30%。选题报告：占创新能力养成成绩的20%，占总成绩的8%。总结报告：占创新能力养成成绩的30%，占总成绩的12%。结课答辩：占创新能力养成成绩的50%，占总成绩的20%。Unit1：生产与生产系统1.1生产与生产系统的基本概念1.2生产/生产系统的类型及特点1.3生产过程组织方式1.4智能生产系统Unit

1：生产与生产系统1.能够清晰定义生产、系统、生产系统等相关术语2.能够清晰辨别生产系统的结构、主要类型及其特点3.能够简要分析生产系统开发的主要影响因素学习目标与知识要点Unit1：生产与生产系统1.1生产与生产系统的基本概念1.2生产/生产系统的类型及特点1.3生产过程组织方式1.4智能生产系统1.生产系统151.1生产与生产系统的基本概念由人、设备、技术、物料、能源、信息构成，执行生产和运作的一系列活动，以实现产品生产和服务输出为目标的集成系统制造（manufacturing）和生产（production）的区别manufacturingassuperiorproduction1.1生产与生产系统的基本概念2.生产

将生产要素（投入物）转换为有形（产品）和无形（服务）的生产财富，由此而增加附加价值（价值增值过程），并产生效用的功能（或过程）。16转换过程投入物产出物效用1.1生产与生产系统的基本概念人力系统技术系统信息系统管理和目标系统转换过程低价值体/初始态高价值体/目标态反馈主动环境执行系统被动环境M，E，IM

-

Material，材料E

-

Energy，能源I

–

Information，信息转换系统转换过程18运用“5M1E”达成“Q、C、D”的活动－－生产1.1生产与生产系统的基本概念运用材料(Material)、机械设备(Machine)、人(Man)、结合作业方法(Method)，使用相关检测手段(Measurement)，在适宜的环境(Environment)下，达成产品的品质(Quality)、成本(Cost)、交期(Delivery)要求。生产的本质1.1生产与生产系统的基本概念转换过程投入物产出物效用生产对象劳动力生产手段生产方法（生产技术、管理技术）主要材料辅助材料直接生产手段（生产设备等）间接生产手段（厂房、场地、道路等）生产要素（低价值体）有形财富（产品）无形产品（服务）生产财富（高价值体）多阶段加工过程生产率＝产出/投入生产过程实物、价值要素、总体1.1生产与生产系统的基本概念五种典型的“转换过程”转换过程描述分离一种物质作为多种物质的来源，炼油过程，原油生产出汽油和其他化工品装配几个零件/部件组装到一起形成一个产品，大多数的机械生产都属于这种过程减材通过去除材料改变物料形态，车削、铣削等机械加工成型通过重新塑形来改变物品的形状，例如把钢锭轧制成钢型材。质量处理不改变形状情况下进行的质量控制，如表面处理3.生产系统的一般形式211.1生产与生产系统的基本概念1.1生产与生产系统的基本概念4.生产运作：产品生产计划与控制，运行与服务1.1生产与生产系统的基本概念组件厂部装厂从客户获取订单商业库存管理订单项目组合管理客户或匿名发出订单交付日期确认和更新生产调度控制运输及储存计划最终产品交付经销商供应链管理交付经销商交付顾客汽车总装厂验证和纠正措施每周交付计划准时制交货运输到仓储中心和经销商处12534每周或每天频率的信息检查流程(批处理系统)信息流(实时系统)物流0工艺要点4.生产运作：产品生产计划与控制，运行与服务生产计划控制241.1生产与生产系统的基本概念目标：高效、低耗、灵活、准时地生产合格的产品和（或）提供满意的服务5.生产系统构成251.1生产与生产系统的基本概念智能化生产设备及系统的自动化没有人工直接参与或较少的人工间接干预下，将原材料加工成零件或将零件组装成产品，在加工过程中实现管理过程和工艺过程自动化。管理过程：包括产品的优化设计、程序的编制及工艺的生成、设备的组织及协调、材料的计划与分配、环境的监控等。工艺过程：包括工件的装卸、储存和输送；刀具的装配、调整、输送和更换；工件的切削加工、排屑、清洗和测量；切屑的输送、切削液的净化处理；零组件的装配定位、拧紧等操作。261.1生产与生产系统的基本概念生产系统的计算机化——计算机集成制造系统（CIMS）本质是对生产支持系统的自动化，是通过运用计算机手段减少在产品设计、生产计划与控制、企业营销活动及设施布局等方面的工人数量并降低产品生产成本、提高生产效率计算机集成制造系统（ComputerIntegratedManufacturingSystem，CIMS），即通过运用计算机技术，实现对企业所有生产与运作相关的业务活动的有机集成，包括产品设计、生产计划与控制、经营管理等所有业务活动及其信息的集成处理。计算机辅助设计(Computer-aidedDesign，CAD)计算机辅助工艺规划（Computer-aidedProcessPlanning，CAPP）计算机辅助制造（Computer-aidedManufacturing，CAM）271.1生产与生产系统的基本概念起源于计算机辅助制造（ComputerAidedManufacture，CAM）技术。根据CAD模型自动生成零件加工的数控代码，对加工过程进行动态模拟，同时完成加工时的干涉检查。数字化制造是指对制造过程进行数字化描述，在数字空间中完成产品的制造过程定义，是计算机数字技术、网络信息技术与制造技术不断融合、发展和应用的结果，也是制造企业制造系统不断实现数字化的必然。制造系统数字化——数字化制造1.1生产与生产系统的基本概念产品研发工艺设计制造执行数字化设计数字化工艺数字化制造CAD技术CAE技术数字样机技术……CAPP技术NC编程技术……CAM技术加工仿真技术MES系统……企业网络通信系统数字化管理ERP系统PDM系统PLM系统……数字化资源标准规范数据库2D、3D图形库……先进加工工艺高速切割超精密加工增材制造……广义数字化制造数字化管理1.1生产与生产系统的基本概念制造系统数字化——数字化制造Unit1：生产与生产系统1.1生产与生产系统的基本概念1.2生产/生产系统的类型及特点1.3生产过程组织方式1.4智能生产系统1.2生产/生产系统的类型及特点1.从生产与运作的角度可以将生产分两大类型31制造性生产：通过物理和（或）化学作用将有形输入转化为有形输出的过程服务性生产：又称非制造性生产，其基本特征是提供劳务，而不是制造有形产品特

性制造性生产服务性生产输出品的形态产品/服务的储藏生产/运作设施规模生产/运作场地数生产资源的密集度生产和消费与顾客的接触频度受顾客的影响度顾客要求反应时间质量/效率的测量有形的产品可库存大规模少资本密集分开进行少低长容易无形的服务无法储藏小规模多劳动密集同时进行多高短难1.2生产/生产系统的类型及特点2.对生产类型的其他分类方法32过程与结构的视角设备布局的视角生产类型产品形成技术视角存货与订单视角批量与规模视角连续型生产离散型生产调制型装配型分解型混合型产品导向型工艺导向型存货生产订货生产大规模定制个性化生产成批生产单件生产大量生产1.2生产/生产系统的类型及特点设备布局的视角工艺专业化(Process-OrientedSpecialization)按工艺特征建立生产单位集中了相同类型的设备和相同工种的工人，对不同种类的工件进行相同工艺方式的加工对象专业化(Product-Oriented

Specialization)按加工对象建立生产单位集中了为加工某种产品(零件)所需的全套设备、工艺装备和各有关工种的工人，对同种或相似的产品(零件)进行该产品(零件)的全部(或大部分)工艺加工工艺专业化原则对象专业化原则优点①产品的工艺路线有一定弹性，能较好地适应产品品种的变化；②同类设备集中，不易造成生产中断，提高了设备利用率；③同种工人集中，有利于技术交流和提高技术水平；④工艺和设备管理较方便。①缩短产品运输距离，节省运输费用，减少仓库面积的占用；②便于使用专用高效设备和工艺装备；③减少停放、等候时间，减少了在制品，流动资金占用少；④生产单位之间的生产联系简化，便于管理。缺点①运输路线较长，往返、交叉运输增多，运输费用增加；②产品在加工过程中停放、等待的时间增多，延长了生产周期，增加了在制品，多占用了流动资金；③各生产单位之间的协作关系复杂，生产管理工作难度增大。①很难适应产品品种的变化；②易造成生产过程中断；③工艺和设备管理较复杂。物料零件/组件

半成品

产成品顾客制造企业按库存生产（MTS）按订单装配（ATO）按订单生产（MTO）按订单设计（ETO）高低高产品个性化程度生产效率备货订货分离点备货性生产订货性生产1.2生产/生产系统的类型及特点预测预测预测存货与订单的视角1.2生产/生产系统的类型及特点生产类型大量生产成批生产单件生产大规模定制个性化生产产品品种少、稳定较多、较稳定多少、较稳定很多单品种产量大较多单件或少量大少生产重复度重复生产定期轮番基本不重复少量按批重复基本不重复工作地专业化程度高较高低高低工人技术水平专业操作专业操作较多多面手专业操作多面手效率高中低高低生产周期短中长短长生产柔性差较差强较差强更换品种难一般易较难易生产系统分类：手工生产系统、机械制造系统、自动化制造系统手工生产系统（ManualWorkSystems）：没有动力系统辅助的情况下，依靠工人完成生产的全过程。机械制造系统（Worker-MachineSystems）：工人通过操作带有动力的设备，如机床或其他生产设备，实现产品的加工、装配的过程。这是当前最为常见的一种生产系统。自动化制造系统（AutomatedManufacturingSystems）：生产过程不需要工人直接参与的生产系统，一般通过控制系统执行事先编制好的程序完成加工、装配的全过程。361.2生产/生产系统的类型及特点自动化制造系统（1）刚性自动化

“刚性”的含义是指生产系统只能生产某种或生产工艺相近的某类产品，表现为生产产品的单一性。刚性自动化系统包括组合机床、专用机床、刚性自动化生产线等。371.2生产/生产系统的类型及特点自动化制造系统（2）可编程自动化

“可编程”是指生产设备及系统能够根据不同的产品配置需求，通过程序设定加工的工艺过程，具备生产多种不同产品/零件的能力。比较常见的可编程自动化系统包括数控加工中心、工业机器人等。381.2生产/生产系统的类型及特点自动化制造系统（3）柔性自动化

“柔性”是指生产组织形式和生产产品及工艺的多样性和可变性，可具体表现为机床的柔性、产品的柔性、加工的柔性、批量的柔性等。柔性制造包括柔性制造单元、柔性制造系统、柔性装配线等。391.2生产/生产系统的类型及特点Unit1：生产与生产系统1.1生产与生产系统的基本概念1.2生产/生产系统的类型及特点1.3生产过程组织方式1.4智能生产系统1.3生产过程组织方式生产过程的空间组织是指在一定的空间内，合理地设置企业内部各基本生产单位，如车间、工段、班组等，使生产活动能高效地顺利进行工艺导向、产品导向生产过程的时间组织是研究产品生产过程各环节在时间上的衔接和结合的方式顺序移动、平行移动、平行顺序移动411.3生产过程组织方式42定义：顺序移动方式的特点是产品（零件）在各道工序之间是整批移动的，即一批产品在前道工序加工完毕后，才转送到后道工序进行加工。

特点：

◆零件在工序间按批量运送；◆顺序移动模式下，零件搬运次数少，设备连续加工，设备利用率高，但加工周期长；

加工周期的确定：公式法AND图形法1.顺序移动方式

时间0M4M1M2M3工序1.3生产过程组织方式43定义：平行移动方式，是指每个零件在上一道工序的加工结束以后，立即转入下一道工序进行加工。特点：◆当前工序时间＞后工序时间，则设备停歇；反之，零件等待；◆平行移动模式下，加工周期短，但零件搬运频繁，设备间歇性加工，不便利用。加工周期的确定：公式法AND图形法2.平行移动方式

0时间M4M1M2M3工序1.3生产过程组织方式44定义：平行顺序移动方式，是指一批零件在一道工序上尚未全部加工完毕，就将已加工好的一部分零件转入下道工序加工，以恰好能使下道工序连续地全部加工完该批零件为条件。特点：平行顺序移动模式将前两者的优点结合起来，既要求每道工序的设备连续加工，又要求各道工序尽可能平行地加工。当ti<ti+1

时，按平行移动模式移动；当ti≧ti+1

时，以i工序最后一个零件的完工时间为基准，往前推移(n-1)•ti+1

作为零件在(i+1)工序的开始加工时间。加工周期的确定：公式法AND图形法3.平行顺序移动方式时间工序0M4M1M2M31.3生产过程组织方式45例题：某企业生产产品的批量n=4件，经过4道工序加工，其单件工时为t1=10分，t2=5分，t3=20分，t4=10分。试求该批产品的生产周期？1.3生产过程组织方式46例题：某企业生产产品的批量n=4件，经过4道工序加工，其单件工时为t1=10分，t2=5分，t3=20分，t4=10分。试求该批产品的生产周期？1.3生产过程组织方式47例题：某企业生产产品的批量n=4件，经过4道工序加工，其单件工时为t1=10分，t2=5分，t3=20分，t4=10分。试求该批产品的生产周期？1.3生产过程组织方式48例题：某企业生产产品的批量n=4件，经过4道工序加工，其单件工时为t1=10分，t2=5分，t3=20分，t4=10分。试求该批产品的生产周期？1.3生产过程组织方式三种方式的对比1.3生产过程组织方式移动模式顺序移动平行移动平行顺序移动优缺点管理简单设备不停歇可充分负荷加工周期长周期最短设备有停歇，利用率低运输频繁，管理复杂两者结合扬长避短组织管理复杂选择策略小而轻单件小批加工时间短调整时间长工艺专业化大且重大量大批加工时间长调整时间短对象专业化小而轻大量大批加工时间长调整时间短对象专业化501.3生产过程组织方式移动模式顺序移动平行移动平行顺序移动工艺周期长短中运输次数少多中设备利用好差好组织管理简单中复杂511.3生产过程组织方式选择移动方式应考虑的因素生产类型：单件小批生产宜采用顺序移动方式；大量大批生产，特别是组织流水生产时，宜采用平行移动方式或平行顺序移动方式产品生产任务的缓急程度：对于一些紧急任务，应尽量采用平行移动方式和平行顺序移动方式，以便争取时间，满足需要企业内部生产单位的专业化程度：工艺专业化的生产单位一般宜采用顺序移动方式，对象专业化的生产单位宜采用平行移动方式和平行顺序移动方式工序劳动量的大小和零件的重量：工序劳动量不大，重量较轻的零件，采用顺序移动方式，有利于减少搬运次数，节约运输力量；工序劳动量缴较大，很重的零件，为减少资金占用和节省生产面积，可采用平行移动方式和平行顺序移动方式改变加工对象时，调整设备所需的劳动量：如果调整设备所需的劳动量很大，宜采用顺序移动方式；如果调整设备所需的时间很少，可以考虑采用平行移动方式52Unit1：生产与生产系统1.1生产与生产系统的基本概念1.2生产/生产系统的类型及特点1.3生产过程组织方式1.4智能生产系统1.4智能生产系统1.4智能生产系统2013年，Siemens推动德国推出“工业4.0”概念与框架2015年，《保障德国制造业的未来——关于实施工业4.0战略的建议》2019年，《德国工业4.0愿景2030》，工业4.0成功实施至关重要的三个领域：数字主权、互操作性和可持续性。以“创新”为核心，充分发挥已有装备制造领先优势，从标准、软件、硬件及人才等方面，长期占据制造业领先地位。1.4智能生产系统工业4.0：CPS（Cyber-PhysicalSystems）智能工厂——重点研究智能化生产系统及过程,以及网络化分布式生产设施的实现智能生产——主要涉及整个企业生产物流管理、人机互动以及3D技术在工业生产过程中的应用1.4智能生产系统工业4.0：CPS（Cyber-PhysicalSystems）

动态感知实时分析智能决策精准执行数据知识人机共同构成决策主体——智能制造系统中人与“机器”共同构成决策主体，在信息物理系统中实施交互，实现人与机器协同运行。1.4智能生产系统智能生产单元定义与构成智能生产单元是将操作人员、机器人和辅助设备等进行模块化、集成化、一体化的聚合，通过人与机器人的协调合作，充分发挥机器人的效率及人类的智能，使其具备多品种少批量产品的柔性生产输出能力。1.4智能生产系统智能生产单元定义与构成数字孪生体物理实体监控系统1.4智能生产系统智能生产单元定义与构成冲压车间冲压车间按照世界一流标准进行设计建设。并按照目前世界最先进的汽车生产工艺进行了平面布局的规划设计。1.4智能生产系统——汽车智能工厂冲压车间设备按照先进规划标准进行配置，冲压线采用济南二机床公司的5400吨数控压力机和瑞士GUDEL公司的自动化机械手系统，济南二机床公司具有80多年的机床制造历史，目前是奔驰、大众、通用和福特等汽车厂的主要冲压设备供应商。该冲压线压力机的刚性高于1/8000，冲压精度达0.2mm。同时，整线还采用先进的数控伺服拉伸技术和同步控制技术，从而保证冲压件的高品质和稳定性。1.4智能生产系统——汽车智能工厂冲压车间车身车间柔性焊接机器人车身车间采用德国KUKA机器人，一期193台机器人，后期达到300台；其中包括焊接机器人、涂胶机器人、搬运机器人、弧焊机器人等。大量机器人的使用，有效的提高了工作效率，降低人工成本及单车成本，同时机器人焊接涂胶，极大的提高了焊接及涂胶的稳定性，车身的强度及密闭性得到保证。1.4智能生产系统——汽车智能工厂车身涂胶采用自动涂胶视觉监控系统，通过主机及现场显示屏，可实施监控涂胶是否断胶、涂胶量、涂胶位置，对涂胶质量进行监控，确保车身的密闭性。涂胶摄像头涂胶监控显示车身车间1.4智能生产系统——汽车智能工厂底涂机器人外板喷涂机器人车身底部焊缝胶及防石击胶喷涂、车身内外表面油漆均采用机器人自动喷涂系统，既可有效提高材料利用率，减少污染材料的使用量，又可有效保障作业质量；采用机器人作业替代人工作业降低了80%职业健康风险岗位数量。一期51台机器人，二期完工达到100台机器人，内板机器人的使用，实现了喷涂全过程无人化，减少职业健康危害，自动化率达到78%。涂装车间1.4智能生产系统——汽车智能工厂喷漆室循环风技术涂装车间喷漆自动段70%，擦净室、打磨等工作区100%使用循环风技术实现喷漆室的能源节约。涂装车间采用循环风可使喷漆线节能20%~30%，以涂装单车燃动成本350元计算，喷漆线占比60%，则循环风使用节能≈350*0.6*（0.2~0.3）=42~63元/台减少能源消耗，生产更加绿色，更好环保及社会评价效益。涂装车间1.4智能生产系统——汽车智能工厂总装设备广泛的采用摩擦技术、EMS技术，方便设备的保养维护，降低车间噪音;终装线采用摩擦滑板+升降台的结构形式，作业高度可随工位调整，符合人机工程，减轻作业者额外劳动强度。摩擦滑板+升降台总装车间1.4智能生产系统——汽车智能工厂电检设备由DSA制作，DSA为世界著名电检设备制作商。总装电检设备包括电检服务器、车门模块检测设备、仪表台模块检测设备、天窗检测设备、360全景影像检测设备、检测线集成电检设备、电装综合检查设备等构成建立了一套完整的总装下线检测系统，统一了ECU检测程序的软件平台和检测结果数据格式。主要完成配置编码、电器部件功能性检查等工作。采用发动机防盗、车身防盗、电子防盗的高等级防盗策略。仪表检测设备电检手持终端总装车间1.4智能生产系统——汽车智能工厂单元小结与作业生产与生产系统基本概念生产系统生产、转换过程、投入、产出生产运作生产/生产系统类型与组织方式生产类型生产组织方式：顺序移动、平行移动、平行顺序移动单元小结与作业开展研究选题的准备工作，第4周提交选题报告初稿1）智能生产——生产过程多目标优化与控制的相关研究与应用2）企业库存控制的具体方法研究与应用3）面向车间作业调度的实际问题研究与应用4）服务运作管理的方法研究与应用*查阅文献，撰写研究课题任务书，形成报告（PPT+Word），结合计算机、网络等信息技术单元小结与作业阅读材料：重型汽车厂的案例，思考以下问题，并撰写分析要点：1）分析该企业生产管理面临的具体问题有哪些？2）企业面临的这些问题涉及本课程的哪些知识点？3）如何建立企业的生产计划与控制体系？4）有哪些技术手段可以用于解决以上问题？要求：第3周周日前提交生产计划与控制Production

Planning

and

Control阅读材料，思考以下问题，并撰写分析要点：分析该企业生产管理面临的具体问题有哪些？企业面临的这些问题涉及本课程的哪些知识点？如何建立企业的生产计划与控制体系？有哪些技术手段可以用于解决以上问题？重型汽车案例Unit2：生产计划2.1生产计划体系概述2.2综合生产计划2.3主生产计划2.4物料需求计划2.5生产能力计划Unit

2：生产计划1.能够详细描述生产计划体系的主要构成及各种计划相关术语2.能够恰当运用线性规划方法求解综合生产计划问题3.能够进行产品物料清单分解并求解物料需求计划问题4.能够进行生产能力的综合评价与分析学习目标与知识要点Unit2：生产计划2.1生产计划体系概述2.2综合生产计划2.3主生产计划2.4物料需求计划2.5生产能力计划2.1生产计划体系概述生产计划：工业企业生产系统总体方面的计划不是某几个生产岗位或某一条生产线的生产活动产品生产的细节问题，机器设备、人力和其他生产资源的使用安排问题而是工业企业在计划期应达到的产品品种、质量、产量、产值和出产期等生产方面的指标、生产进度及相应的布置指导工业企业计划期生产活动的纲领性方案2.1生产计划体系概述生产计划体系框架长期计划企业战略规划中期计划综合生产计划主生产计划（MPS）粗能力需求计划短期计划物料需求计划（MRP）细能力需求计划生产作业计划采购计划产品和市场计划资源计划经营预测总装配计划产品需求预测财务计划三层：长期计划中期计划短期计划2.1生产计划体系概述项目战略层计划战术层计划作业层计划计划期计划的时间单位空间范围详细程度不确定性管理层次计划焦点长（≥5年）粗（年）企业、公司高度综合高企业领导层资源获取中（一年）中（月、季）工厂综合中部门管理管理层资源利用短（月、旬、周）细（工作日、班次、小时、分）车间、工段、班组详细低车间管理层日常活动处理长期计划中期计划短期计划2.1生产计划体系概述生产计划与控制的层次结构2.1生产计划体系概述生产计划的主要指标品种指标，指工业企业在品种方面满足社会需要的程度，亦反映企业专业化协作水平、技术水平和管理水平质量指标，通常指企业在计划期内，各种产品应达到的质量标准产量指标，通常指企业在计划期内应当生产的合格产品的实物数量产值指标，是用货币表示的产量指标，可分为：总产值，商品产值，工业增加值出产期，是为了保证按期交货而确定的产品出产期限2.1生产计划体系概述生产计划编制——处理好生产任务与生产能力之间的平衡科学地确定产品的产量做好生产产品的品种搭配合理进行产品生产进度安排?将全年的生产任务逐期分解到各个季度和各个月份Unit2：生产计划2.1生产计划体系概述2.2综合生产计划2.3主生产计划2.4物料需求计划2.5生产能力计划2.2综合生产计划长期计划企业战略规划中期计划综合生产计划主生产计划（MPS）粗能力需求计划短期计划物料需求计划（MRP）细能力需求计划生产作业计划采购计划产品和市场计划资源计划经营预测总装配计划产品需求预测财务计划学习目标与知识要点2.2综合生产计划定义根据市场需求预测和企业所拥有的生产资源，对企业计划期内出产的内容、出产数量以及为保证产品的出产所需劳动力水平、库存等措施所做出的决策性描述。综合生产计划（Aggregate

ProductionPlanning，APP），又称为生产计划大纲，是企业的整体计划，是各项生产计划的主体。2.2综合生产计划编制

使计划期内资源成本最小化/利润最大化问题描述：在已知计划期内，每一段时间t的需求预测为F(t),以生产计划期内成本最小化/利润最大化为目的，确定时段t=1,2,…,T的产量P(t)，存货量I(t)和劳动力水平W(t)。2.2综合生产计划编制生产率劳动力水平存货量2.2综合生产计划MTS型综合生产计划MTS，MaketoStock的缩写，即企业的生产类型是按库存组织生产，此时企业制定综合生产计划的核心是确定产品品种和产量。2.2综合生产计划MTS型综合生产计划——确定产品品种象限法/波士顿矩阵法（BCGMatrix）——市场增长率-相对市场份额矩阵2.2综合生产计划MTS型综合生产计划——确定产品品种收入利润顺序法是将生产的多种产品按销售收入和利润排序产品代号ABCDEFGH销售收入12345678利

润2316587487654321利润小——大

AECBDGHF收入：大——小2.2综合生产计划MTS型综合生产计划——确定产品产量盈亏平衡分析法盈亏平衡点的产量＝固定费用/（单位产品销售价格－单位产品变动费用）亏损盈亏平衡点a金额销售收入盈利变动费用总费用固定费用产量X002.2综合生产计划MTS型综合生产计划——确定产品产量盈亏平衡分析法

盈亏平衡点的产量＝固定费用/（单位产品销售价格－单位产品变动费用）例：某企业计划明年生产某产品，销售单价为1.25元/件，单位产品的变动费用为0.92元。预计明年该批产品总的固定费用为10000元，试确定该批产品的产量。解：

临界产量＝固定费用/（单位产品销售价格－单位产品变动费用）＝10000/（1.25－0.92）≈30300(件)即明年计划产量应当超过30300件，企业才能盈利。2.2综合生产计划MTS型综合生产计划——确定产品产量线性规划法

——研究如何将有限人力、物力、设备、资金等资源进行最优计划和分配的理论和方法；在有限的生产资源和市场需求条件约束下，求得利润最大的生产计划。2.2综合生产计划MTS型综合生产计划——确定产品产量线性规划法例：线性规划方法求最优的生产计划问题解：目标函数：maxP=60X1+30X2约束条件：3X1+X2≤4650 2X1+4X2≤9600 2X1≤2400

X1≥0，0≤X2≤2000产品时间定额(h)材料消耗定额(kg)配套零件(件)利润(元)产量(台)A32260X1B1430X2约束总工时≤4650总材料≤9600总供应≤2400maxB需求≤2000X1=900X2=1950P=1125002.2综合生产计划MTO型综合生产计划MTO，MaketoOrder的缩写，即企业的生产类型是按订单组织生产，也称为订货型生产。单件小批生产是典型的订货型生产，其特点是按用户订单的要求，生产规格、质量、价格和交货期不同的专用产品。2.2综合生产计划MTO型综合生产计划订货决策Y订单处理产品优化组合报价系统比较价格交货期报价系统比较交货期限拒绝协商接受订货产品出产计划PC≥P?DC≥D?Dmin>Dcmax?Pmin>Pcmax?NNNNYYY2.2综合生产计划非均匀需求情况下的综合生产计划库存持有成本缺货成本库存变化招聘/解聘加班费转包合同的费用编制策略：纯策略改变库存水平改变职工数量改变生产速率混合策略：上述三种纯策略的任意组合产品A的年度生产计划安排——期初库存为400，1.6件/人天

1月2月3月4月5月6月…需求预测18001500110090011001600…安全库存450375275225275400…工作天数221921212220…生产数量18501425100085011501725…所需工人数534730253354…新增工人821…解聘人数6175…2.2综合生产计划库存水平改变生产率改变混合策略：既考虑需求变动性，又考虑生产过程稳定性2.2综合生产计划优点：将内部生产与外部需求隔开，维持内部生产的均衡；利于充分利用设备和人力；利于产品质量的稳定；利于生产管理；缺点：库存量大，资金占用多。优点：市场适应性好；库存费用较低。缺点：生产不均衡；不利于产品质量的稳定；要经常调整设备和人力。2.2综合生产计划

例：

某公司将预测的市场需求转化为生产需求，如表1所示。该产品每件需20小时加工，工人每天工作8小时。招收工人需广告费、考试费和培养费，折合雇一个工人需300元，裁减一个工人需付解雇费200元。假设生产中无废品和返工。为了应付需求波动，有1000件产品作为安全库存。单位维持库存费为6元/件.月。设每年的需求类型相同。因此在计划年度开始时的工人数等于计划年度结束时的工人数。相应地，库存量也近似相等。2.2综合生产计划(1)月份(2)预计月生产需求量(件)(3)累计需求量(件)(4)每月正常工作日数（天）(5)累计正常工作日数（天）41,6001,600212151,4003,000224361,2004,200226571,0005,200218681,5006,2002310992,0008,70021130102,50011,20021151112,50013,70020171123,00016,7002019113,00019,7002021122,50022,2001923032,00024,20022252维持1000件安全库存需1000*6*12=72000元，则总费用为200000元。2.2综合生产计划——仅改变工人数量(1)月份(2)预计生产月需求量(件)(3)所需生产时间20×(2)(4)月生产天数(5)每人每月生产小时8×(4)(6)需工人数(3)÷(5)(7)月初增加工人数(8)月初裁减工人数(9)变更费300×(7)或200×(8)4567891011121231,6001,4001,2001,0001,5002,0002,5002,5003,0003,0002,5002,00032,00028,00024,00020,00030,00040,00050,00050,00060,00060,00050,00040,000212222212321212020201922168176176168184168168160160160152176190159136119163238298313375375329227

447560156237312317

461027,4006,2004,6003,40013,20022,50018,0004,50018,60009,20020,400合

计256256128000总费用为：2092532.2综合生产计划——仅改变库存水平(1)月份(2)累计生产天数(3)累计产量(2)×96.4(4)累计生产需求(5)月末库存(3)-(4)+1000(6)维持库存费6(月初库存量+月末库存量)/2456789101112123214365861091301511711912112302522,0244,1456,2668,29010,50812,53214,55616,48418,41220,34022,17224,2931,6003,0004,2005,2006,2008,70011,20013,70016,70019,70022,20024,2001,4242,1453,0664,0904,8084,8324,3563,7842,7121,6409721,0937,27210,70715,63321,46826,69428,92027,56424,42019,48813,0567,8366,195合

计209253252天内生产24200件，则平均每个工作日生产96.03件，需96.03*20=1920.63小时，每天需工人1920.63/8=240.08人，取241人，则每天平均生产241*8/20=96.4件。2.2综合生产计划——混合策略，改变生产率、库存水平及工人数量(1)月份(2)累计生产天数(3)生产率(4)

累计产量(5)

累计需求(6)月末库存

(4)-(5)+1000(7)维持库存费

(8)

变更工人数费用456789101112123214365861091301511711912112302528080808080108.4108.4108.4108.4108.4108.4108.41,6803,4405,2006,8808,72010,99613,27315,44117,60919,77721,83624,2211,6003,0004,2005,2006,2008,70011,20013,70016,70019,70022,20024,2001,0801,4402,0002,6803,0203,2963,0732,7411,9091,0776361,0216,2407,56010,32014,04017,10018,94819,10717,44213,9508,9585,1394,971

71×300=21,300

71×200=14,200合

计143775355004月初需生产1600件，每天需生产76.19件。设前一段采用80件/天的生产率，则每天需要80*20/8=200个工人。生产到8月底，累计109天生产了109*80=8720件。在余下的（252-109）=143天内，要生产（24200-8720）=15480件，平均每天15480/143=108.25件，需108.25*20/8=270.6人，取271人。每天可生产271*8/20=108.4件。总费用为：143775+35500＝1792752.2综合生产计划计划分解：结合生产计划体系，可以将其按照时间、空间和产品结构进行分解，并为后续制定中短期计划提供依据。综合生产计划分解按时间把年、季等较长期任务分解到月、旬、周、日、轮班、小时。2.2综合生产计划按时间分解综合生产计划分解按空间把全厂任务分解到各车间、工段、班组、个人。2.2综合生产计划按空间分解按产品结构分解综合生产计划分解按产品结构把整台产品分解到部件、组件、零件、毛坯和工序。2.2综合生产计划单元小结与作业生产计划体系长期计划、中期计划、短期计划综合生产计划MTS型综合生产计划——确定产品品种、产量MTO型综合生产计划——订货决策综合生产计划的编制方法线性规划反复试验三种编制策略：改变库存、改变工人数量（生产力）、混合策略单元小结与作业关于选题资源分配：专业选择排队算法MRP求解算法AGV调度优化算法生产过程作业监控算法库存算法——强调计算机程序实现，达到研究开发的目的生产计划与控制Production

Planning

and

ControlUnit2：生产计划2.1生产计划体系概述2.2综合生产计划2.3主生产计划2.4物料需求计划2.5生产能力计划简要回顾生产计划体系——三层框架长期计划、中期计划、短期计划综合生产计划的定义根据市场需求预测和企业所拥有的生产资源，对企业计划期内出产的内容、出产数量以及为保证产品的出产所需劳动力水平、库存等措施所做出的决策性描述。综合生产计划（Aggregate

ProductionPlanning，APP），又称为生产计划大纲，是企业的整体计划，是各项生产计划的主体。简要回顾MTS型综合生产计划——确定产品品种、产量盈亏平衡分析、线性规划MTO型综合生产计划——订货决策非均匀需求情况下的综合生产计划编制策略：纯策略改变库存水平改变职工数量改变生产速率混合策略：上述三种纯策略的任意组合生产计划体系长期计划企业战略规划中期计划综合生产计划主生产计划（MPS）粗能力需求计划短期计划物料需求计划（MRP）细能力需求计划生产作业计划采购计划产品和市场计划资源计划经营预测总装配计划产品需求预测财务计划学习目标与知识要点2.3主生产计划定义主生产计划（MasterProductionSchedule，MPS）是对企业生产计划大纲的细化，是详细陈述在可用资源的条件下何时要生产出多少物品的计划，用以协调生产需求与可用资源之间的差距。确定每一个体的最终产品在每一具体时间内的生产数量2.3主生产计划2.3主生产计划作用对综合计划分解和细化与所拥有的资源平衡调整综合计划或增加资源产品时间设备能力人员能力加班能力外协能力一月二月电视机50006000周次12341234背投500500数字窗100010001000500100010001000普通5005005005005005005002.3主生产计划以彩色电视机生产为例年计划一季度二季度三季度四季度短纤22,30014,47020,28021,150长纤1,0609601,0901,170

主生产计划月123456789101112短纤维1.33100280031002000210020003000300029003000290031001.64500045000400004000040000400001.7043000220002170033800410004050季产22,30014,47020,28021,150长纤维50020000190002100022007623020023019020019023023021025023025016720000190002100022000季产1,0609601,0901,170某涤纶厂的生产计划大纲和主生产计划2.3主生产计划2.3主生产计划如何从综合生产计划分解出主生产计划？周123456预测160160160160215250生产规划库存量5455906356806706253个产品构成的产品族的生产规划产品族中各产品的期初库存量（总计：500）产品A:350产品B:100产品C:50把对产品族的预测分解到产品族中的每一项产品2.3主生产计划如何从综合生产计划分解出主生产计划？周123456产品A707070707080产品B4040404095120产品C505050505050总预测量160160160160215250各产品的需求预测2.3主生产计划周123456产品A205产品B205205205产品C205205总生产份主生产计划草案周123456产品A280210140700125产品B265430595555460340产品C0-50-10055210160预计库存量545590635680670625对应于主生产计划草案的预计库存量不足：与总库存相比，其库存量平衡性差导致在第2和第3周产品C缺货

周123456产品A707070707080产品B4040404095120产品C505050505050总预测量160160160160215250期初库存量（总计：500）产品A:350产品B:100产品C:50优点：告诉工厂何时开始及停止生产能力与生产规划相符2.3主生产计划MPS的时间基准MPS时间基准计划展望期时区时段时界MPS编制过程的时间划分基本依据，也是企业资源计划（ERP）系统中进行主生产计划制定的基准。2.3主生产计划计划展望期MPS计划起作用的时间范围，至少必须等于完成该计划所需的时间。对于主生产计划，其最短等于产品的最长的累计提前期。

AB(LT=6)C(LT=5)D(LT=8)E(LT=16)(LT=2)累计提前期是26周(A+D+E=2+8+16=26)，因此，计划展望期最短不能小于26周，否则原料E就不能及时订购，也就不能履行按时送货的承诺。2.3主生产计划时区在MPS运算时，一般将计划展望期按顺序划分为三个时区，每个时区包含若干个计划周期，不同时区的分割点称为时界或时间栏128需求时区：订单确定，此时区产品数量和交货期一般不能变动计划时区：产品生产数量和交货期一般不能由MPS改动，变动需要企业高层批准预测时区：客户的需求不确定，属预测，产品数量和交货期可由系统任意变动2.3主生产计划时界表示时间界限，是一个时刻点，是MPS中的计划参考点，是控制计划变化的参考与根据，以保持计划的严肃性、稳定性和灵活性。MPS设有两个时界点：需求时界（DemandTimeFence，DTF）和计划时界（PlannedTimeFence，PTF）。时段表示时间持续的一个长度单位，即微观计划的时间周期单位，对应的英文是timebucket。时段越短，生产计划越详细。

2.3主生产计划时区和时界时段：

1

2

3

4

5

6

7

8

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15

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19

20

21时间顺序需求时区总装提前期总提前期

或

计划跨度计划时区预测时区累计提前期（采购+加工）需求时界计划时界计划完工某时刻某产品单次生产计划在时间上的时区与时界关系2.3主生产计划时区和时界AB(LT=6)C(LT=5)D(LT=8)E(LT=16)(LT=2)假设原料E是采购提前长的电子元件，它同时用于装配部件D和其它电子板。当原料E在发出采购单16周之后收到时，主管部门必须做出决定是将原料E用于生产部件D，还是将它用于其它电子板。在8周后又必须做出决定将部件用于产品A的最终装配。在产品A的交货日10周之前，企业必须决定将原材料E用于装配部件D.越接近产品交货时间，进行计划变更的成本越高，企业所拥有的灵活性越低括号内是生产或采购子项物料所需要的提前期，累计提前期=26周(A+D+E=2+8+16=26)

2.3主生产计划MPS的计算过程9个有关MPS的参量预测量订单量毛需求量计划接收量预计可用库存量净需求量计划产出量计划投入量可供销售量

2.3主生产计划预测量企业生产计划部门根据企业的经营计划或销售计划，采用合适的预测方法预测的最终产品项目将要生产的数量。订单量企业已经明确得到的、将要为客户提供的最终产品的数量，是企业明确的生产目标。

2.3主生产计划毛需求量(GrossRequirement)根据预测量和订单量计算得到的初步需求量，毛需求量的计算与时区的确定、企业的生产政策有关。需求时区，毛需求量就是实际需求计划时区，毛需求量是预测和实际需求中最大者预测时区，毛需求量就是预测值。134

2.3主生产计划计划接收量(ScheduledReceipts)正在执行的订单量。在制定MPS计划时，往往把制定计划日期之前的已经发出的、将要在本计划期内到达的订单数量作为计划接收量来处理。预计可用库存量(ProjectedAvailableBalance，PAB)现有库存中扣除了预留给其他用途的已分配量之后，可以用于需求计算的那部分库存量。

每周的需求被满足之后剩余的可利用的库存量上周库存量本周生产量预计可用库存量（PAB）预计需求量准备发货的顾客订货量预计可用库存量计算

2.3主生产计划2.3主生产计划预计可用库存量计算周次1234生产量10001000需求预计50505050订货量4050300库存量(0)500500

2.3主生产计划净需求量(netrequirement，NR)根据毛需求量、安全库存量、本期计划产出量和期初结余计算得到的数量。净需求量=

本时段毛需求量-

前一时段末的PAB

-本时段的计划接收量+安全库存量

2.3主生产计划计划产出量(PlannedOrderReceipts)在计算PAB时，如果出现负值，表示需求不能被满足，需要根据批量策略计算得到的供应数量。计划投入量(PlannedOrderReleases)根据计划产出量、提前期等数据计算得到的计划投入数量可供销售量(AvailableToPromise，ATP)销售部门可以销售的产品数量

2.3主生产计划可供销售量(ATP)

＝本时段计划产出量+

本时段计划接收量–

如果在某一个时区内需求量大于计划量(即出现负的ATP)，超出的需求可从早先时区的可供销售量中预留出来这种调整是从计划展望期的最远时区由远及近逐个时区进行

2.3主生产计划举例：某叉车厂期初库存为160台，安全库存量为20台，生产批量为200台、需求时界2、计划时界4，制定其主生产计划。需求时区计划时区预测时区时段（周）123456789101112预测量80808080808080808080合同量721009240641120806000毛需求72100928080112808080808080PAB初值88-12961613624-5664-1610424-56净需求量324763676MPS计划产出量200200200200200预计库存量PAB8818896216136241446418410424144可供销售量ATP888-16192140净需求量=

本时段毛需求量-

前一时段末的PAB

-本时段的计划接收量+安全库存量可供销售量(ATP)＝本时段计划产出量+

本时段计划接收量–

PAB初值=

前一时段末的PAB

-本时段毛需求量单元小结与作业主生产计划定义、作用MPS时间基准MPS时间基准计划展望期时区时段时界选题研究（根据模版对选题报告进行规范）结合实际问题的计划调度算法+软件智能工厂/智能生产背景下的生产管控问题研究与算法开发*查阅文献，撰写研究课题任务书，形成报告（PPT+Word），结合计算机、网络等信息技术生产计划与控制Production

Planning

and

ControlUnit2：生产计划2.1生产计划体系概述2.2综合生产计划2.3主生产计划2.4物料需求计划2.5生产能力计划生产计划体系——回顾长期计划企业战略规划中期计划综合生产计划主生产计划粗能力需求计划短期计划细能力需求计划生产作业计划采购计划产品和市场计划资源计划经营预测总装配计划产品需求预测财务计划物料需求计划物料需求计划2.4物料需求计划——学习目标与知识要点学习目标：懂概念、会方法、明原理、用工具2.4物料需求计划——问题导入我国自主研发的15轻型坦克——高原战车国防利器

面对战时需求，数以10万计的零件，如何及时组织生产？本页图片视频来自于网络刘福水教授发动机总设计师为国防献身2.4物料需求计划——问题导入我国自主研发的第一代轿车——红旗轿车，民族骄傲！假如你是长春一汽的制造部经理，公司将在今年第四季度的第7周，出产1000辆红旗轿车，你如何决定应该何时开始投入生产或下达订单外购红旗轿车所需的物料，需要生产或外购的数量又是多少呢？图片来自于网络2.4物料需求计划——基本概念物料需求计划（MaterialRequirementPlanning，MRP）物料：原材料，自制零部件、外购件和服务件(备品备件)、成品

根据物料清单（Bill

of

Materials，BOM）和主生产计划，综合考虑物料库存情况，确定满足生产需求的物料数量及要求到货的时间。2.4物料需求计划——基本概念物料需求计划（MRP）主生产计划物料库存物料清单生产交付（采购到货）物料数量时间本页图片来自于网络2.4物料需求计划——物料清单（Bill

of

Materials，BOM）自行车、汽车、拖拉机，再到大飞机，他们的零件或者部件构成？本页图片来自于网络2.4物料需求计划——物料清单（Bill

of

Materials，BOM）什么是物料清单（Bill

of

Materials，BOM）？描述了构成一个产品内各种物料之间的相互关系的信息产品中所有零部件和毛坯材料的品种单台份数量，它们之间的隶属关系提前期：某项生产或采购任务的时间周期即从任务开始到任务结束的时间经济批量：一定时期储存成本和订货成本最低的采购批量物料清单的表示方法？提前期（2周）订货批量（50）提前期（2周）订货批量（50）B（2）AC（1）0层1层用“产品结构树”表示产品A的物料清单2.4物料需求计划——物料清单（Bill

of

Materials，BOM）物料清单的表示方法？车架（1）Mobike自行车车把（1）车轮（2）前叉组件（1）车座组件（1）驱动组件（1）刹车组件（1）前叉1前轴1前轴碗2防尘盖2前轴档2垫圈4螺母2中轴1链条1脚蹬组件1齿轮2后轴1脚蹬2曲柄20层1层2层3层2.4物料需求计划——物料清单（Bill

of

Materials，BOM）问题再现假如你是长春一汽的制造部经理，公司将在今年第四季度的第7周，出产1000辆红旗轿车，你如何决定应该何时开始投入生产或下达订单外购红旗轿车所需的物料，需要生产或外购的数量又是多少呢？学习知识的两个层次：一要会用，二要创新图片来自于网络2.4物料需求计划——物料清单的作用 ＋

＝轮胎＋轮毂＝车轮（外购）（自制）红旗轿车的物料清单？红旗轿车物料清单（部分）简图红旗轿车图片来自于网络2.4物料需求计划——物料清单的作用2.4物料需求计划——物料清单的作用物料2021年第四季度生产期间物料需求计划表（周）1234567红旗轿车LT＝1周需求1000投产车轮LT＝1周需求投产轮胎LT＝3周需求订货轮毂LT＝2周需求投产1000500050005000500050005000时间数量类型BOM的核心作用：求解物料需求计划2.4物料需求计划——物料清单的作用物料2021年第四季度生产期间物料需求计划表（周）1234567红旗轿车

LT＝1周需求1000投产车轮

LT＝1周需求投产轮胎

LT＝3周需求订货