数字化制造管理.doc

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1、第五章V Digit数字化制造管理第五章数字化制造管理内彖简介现代化企业管理是企业成功的关健，而生*管理是企业管理的重要组成部分。生尹管理根据企业经營决策所确走的走时朗内的经營战略与计划任务，组织生产活动，调动各种资源和技术手段，并椽证卖施。 具体来说，生尹管理就是对企业目常生产活动的计划.组织.准备与控制。衣市场经济条件下，企业要衣激烈的丸争中求得生存和发畏，必须 加强生尹计划与管理。因为决走企业丸争力的主要因素赴尹品质量.成本和交货期的及对性，而这些却長由生尹计划与管理工作来榇证的。本素主要介绍了如下方面内彖:杭述A制莲计划管理生兴调度A制瞪执行控制2013-3-24第一节概述一、生产管理

2、的基本概念1.数孝化管理(Digital Management)指利用计算机、通信、网络等技 术，通过统计技术量化管理对象与管理行为，实现研发、计划、组织、生产、协 调、销售、服务、创新等职能的管理活动和方法。看看NBA、欧洲顶级足球联赛 的数字统计我们就可以明白数字化管理运用的广泛性了。2.生产管理使企业对所有和生产产品或提供服务有关活动的管理，是对生 产过程涉及的活动进行计划、组织与控制。3生尹管理的基本任务在企业的生产活动中，生产管理的任务就是根据企业的经营冃标和决策，以及 内外部坏境和条件，运用各种管理职能，将生尹过程莎及到的人、财.畅和传 息等生产要素有效地结合起来，按产品工艺要求组

3、织成一个彼此联系、密切协作的 有机体系，生产出符合用户要求的产品，全面提高企业生产经营效益。2013-3-24生尹糸统运行示意图2013-3-24oico4、生产管理的基本内家生产管理涉及到企业的整个生产过程和生产活动。生产准备52013-3-24二、数学化生产管理糸统1、救孝化生户管理的特点实时性精确性集成性自反馈性决策支持2013-3-24oico2、数丰化生尹管理余疣的内家数学化生尹管理糸统的内容是利用计算机软件技术、网络技术和数据库技 术将先进的生产管理理念和管理过程进行固化，形成标准、通用、自动进 行生产管理的软件系统。数字化生产管理是针算机软件、哽件与生卢管理 理念、生产管理过程的

4、融合与集成。数字化生产管理系统是计算机轶哽件、生户管理与生,过程的集成。计 算机硬件包括服务器、客户机、网络设备以及加工控制设备等。软件包括 基础性软件（操作系统、数据库库软件等）、面向生产过程管理的功能性 软件（CAPP、计划管理、资源管理、质量控制等）以及实现功能性软件 集成的软件框架（MRP.ERP和MES等）。72013-3-242013-3-242013-3-24市场调研、经营决策主生产计划生产决策能力计划L物料弋! 住产作业计划厂一生产车间4WT.2013-3-242013-3-24生产管理糸统的基本结构说明2013-3-24企业传息化发畏轨遮作用：“由一对多交易发展到多对 多交易

5、的必然结果/供需链网络的特定电子商 务形式/企业本身以及所有合作伙 伴共同参与的业务流程/同步运行.协调工作条件/利益共同体各种不同应用 系统能够完美地集成/新的游戏规则/经营观念的更新ERPII (2004)ERP丽好从Enterprise Resource Planning面向供需链MRP II (1980)Manufacturing Resource Planning面向企业ZMRP (1965)Material Requirements Planningl物料信息丿J成物料/资金信息集成遴求市场/制造企业/供应市场、 信息集成 “制适业信息化发畏轨遮协同商务物流资金流信息集成库存计划

6、物料信息集成销售管理 财务管理 成本管理MPS, MRP, CRPMPS, MRP, CRP库存管理库存管理工艺路线工艺路线工作中心工作中心BOMBOM多行业、多地区.多业务 供需链信息集成CRM/APS/BI 电子商务 Internet/Intranet法制条例控制法制条例控制流程工业管理流程工业管理运输管理运输管理仓库管理仓库管理设备维修管理设备维修管理质量管理质量管理产品数据管理产品数据管理销售管理销售管理财务管理财务管理成本管理成本管理MPS, MRP, CRPMPS, MRP, CRP库存管理库存管理工艺路线工艺路线工作中心工作中心BOMBOM制适业信息化发畏轨遮协同商务制适业信息化

7、发畏轨遮协同商务MRP70年代MRP IIERPERP It80年代90年代21世纪三、数字化生产管理的发畏易程企业经营方面问题提出管理软件发展阶段库存管理理论、 主生产计划、 BOM与物料需求 计划、期量标准(I)追求降低成本60年代手工订货发货 生产缺货频繁如何确定订货 时间和订货数 量(II)70年代计划偏离实际 人工完成车间 作业计划如何保证计划 得到有效实施 和及时调整(III)80年代追求竞争优势 各子系统缺乏联 系，矛盾重重如何实现企业 管理系统的一 体化(IV) 90年代追求创新要求适应市场环 境的迅速变化如何在社会范 围内利用一切 可利用的资源能力需求计划 车间作业管理 计划

8、、实施、反 馈与控制的循环系统集成技术 物流管理 决策与仿真供应链管理混合型生产管理 预测控制數学化生*管理糸统的演化过程112013-3-241.畅料需求计划(MRP丿畅料需求计划MRP (Material Requirements Planning )是 生产和采购产品所需各种物料的计划，是根据何时主生产计划上 需要物料来决定定货和生产的。MRP的实施并不是一件轻而易 举的事，从MRP系统的硬件购置、软件开发，到数据整理、系 统调试，再到管理方式的更改和实际运行，需要做大量的工作。MRP基本康理是将企业产品中的的各种物料分为独立物料和相 关物料，并按时间段确定不同时期的物料需求，基于产品结

9、构的物 料需求组织生产，根据产品完工日期和产品结构制定生产计划，从 而解决库存物料订货与组织生产问题。MRP以物料为中心的组织生 产模式体现了为顾客服务、按需定产的宗旨，计划统一可行，并且 借助计算机系统实现了对生产的闭环控制，比较经济和集约化。肃场预测用户定单MRP传息流程2、制楚脊源计划CMRPnj相对于MRP来说，MRP-II是一种更完鼻和先进的管理楓与方廉。它充分应用了管理科学、计算机仿真、网络技术等先进技术与决策手 段，在系统中装入了各种优化决策模型，因此MRP-II系统具有一定 的模拟功能，能仿真将来物料需求，提出物料短缺警告，还能仿真生 产能力需求，发出生产能力不足警告。这些警告

10、信息可使管理工作人 员及吋进行准备和安排。MRP-II系统还可为企业的高层领导提供服 务，辅助他们用科学的方法来进行生产经营决策。Z15生产规划W需求菅理工资管理TIT单菅理主生产计划t I理物料需求计划$ 1 1Q 官-tx库存勿生产统计I La车间管理固定资产管理MRP-II糸規的基本功能结构物料清单172013-3-24目希我国企业采用的MRP- II糸跪惰况目前我国企业采用的MRPII糸純主要童引进，如:德国S AP公司提供的R/2和R/3系统美国QAD公司提供的MFG/PRO系统美国JDEdwards公司提供的JDE系统美国Oracle公司提供的Oracle Manufacturin

11、g & Financials美国EMS公司开发的TCM-EMS美国Fourth Shift公司MSS系统近年来，我国的一些大学和研究机构在吸收和消化国外MRPII系统 经验的基础上，结合我国的国情，开发具有旬主版机的MRP-II糸统，国 内产品：北京机械工业自动化研究所开发的CAPMS (ComputerAidedProduction Management System）计算机辅助生产管理參统2013-3-24弋|3.企业资源规划CERPj ERPEnterprise Resource Planning 企业资源计划系统 建立在信息技术基础上，以系统化的管理思想，为企业决策层及员 工提供生产管

12、理和决策的管理平台。ERP系统系统增加了包括财务预测、 生产能力、调整资源调度等方面的功能。配合企业实现JIT管理全而、质 量管理和生产资源调度管理及辅助决策的功能。 进一步地，我们可以从管理思想、软件产品、管理系统三个层次 给出它的定义鲁-由美国著名的计算机技术咨询和评估集团Garter Group Inc提出的一 整套企业管理系统体系标准，其实质是在MRPII (Manufacturing Resources Planning；制造资源计划”)基础上进一步发展而成的而 向供应链(Supply Chain)的管理思想；-综合应用了客户机/服务器体系、关系数据库结构、面向对象技术、图 形用户界

13、面、第四代语言(4GL)、网络通讯等信息产业成果，以 ERP管理思想为灵魂的软件产品；-是整合了企业管理理念、业务流程、基础数据、人力物力、计算机便 件和软件于一体的企业资源管理系统。192013-3-24ERP的五个基本功能生产规划系统物料管理系统财务会计系统销售、分销系统企业情报系统四个扩展模块令SCM （供应链管理） 令CRM（客户关系管理） 令SFA （销售自动化） 令EC（电子商务）2013-3-2418票证管理仓库 管理 系统市场营销质量系统后勤管理批量 控制MPS定单 管理BOM库存管理MRPCRP财务管理人力资源MRP- II实验室 信息系 统ERP研发管理ERP系统结构图地供

14、商理 多点密宀程制 过控2020MRPII与JIT的集成应用说明：（1 JIT计划数据来源于主生产计划中的订单部分（2）供应商看檢：指外协厂家或在外设库的供应商通过当日车辆生产量的看 板按正确的数量的物料送至指定车间的制定工位2013-3-24C 3主产看板：公司的仓储送料员按当日客车生产量的看板，捋所斋物料送至 对应工位20Manufacturing evolution 1970 - 2000InvensysPace ofChangemanufacturing concept quality concept & levelautomation levelsMRP and MRP IImass

15、 productionTQM 5 sigmaSPC 4 sigma1 semi-automationinstrumentationManufacturing6o 6 sigma! enterprise-wideERP and LeanB IntegratedEnterprise automationGo G sigma1islands of1I11PAST I FUTURE I2000197019801990272013-3-24生尹型企业传息化过程ERP(Enterprise Resource Planning)企业管理和经济决策五层结构的综合MES、(Manufacturing Execu

16、tion System)PCS(Process Control System)企业资源计划（ERP） /制造自动化系统(Theodore J. Williams,1989)执行系统（MES） /过程控制系统 （PCS）三层结构的自动化系统（柴天佑,2003） 匸232013-3-25第二节制莲计划管理制曉计划是任何一个制造企业运营管理中不可缺少的功能和环 节，计划制订的科学与否直接关系到生产系统运行的好坏。制造计划又称生鼻计划，是为制造企业、制造车间或制造单元等 制造活动的执行机构制定在未来的一段时间（称为计划期”） 内所应完成的任务和达到的目标。制造计划的制订是一个复杂的 系统工程，需要借鉴

17、和利用先进的管理理念、数学运筹与规划方 法以及计算机技术，在制造企业现有的生产能力约束下，合理地 安排人力、设备、物资和资金等各种企业资源，以指导生产系统 按照经营目标的要求有效地运行，最终按时、保质、保量地完成 生产任务，制造出优质的产品。 叫V252013-3-24二.数学化制适计划糸统JIT计划系统2013-3-#MRP计划系统I l JAPS计划系统=25272013-3-24制造企业的面临的挑战生产计划的合理性#2013-3-24#2013-3-24成本的有效控制#2013-3-24#2013-3-24设备的充分利用作业的均衡安排追求最大利润#2013-3-24#2013-3-24库

18、存的合理管理#2013-3-24#2013-3-24财务状况的及时分析丿#2013-3-24MRP/MRP ll/ERP经历的五阶段1、20世纪40年代库存控制订货点法2、20世纪60年代基本MRP3、20世纪70年代闭环MRP （考虑了能力）4、20世纪80年代发展起来MRPII （考虑资金）5、20世纪90年代出现ERP库存控制定货点的概念订货点二单位时区的需求量*定货提前期+安全库存量312013-3-24#2013-3-24#2013-3-24#2013-3-24库存控制定货点利用的条件1、物料的消耗相对稳定;2、物料的供应比较稳定;3、物料的需求是独立的;4、物料的价格不是太高。提前

19、期例子一产品结构332013-3-24提前期的计算6h提前期为：5h+3h+8h=16h352013-3-24对上例的分析产品的累计提前期为：5h+3h+8h=16h 产品各层次需求时间不同，应该在需要的时候,提供需要的数量最长的一条加工路线决定了产品的加工周期，这个原理 称为网络计划中的关键路线法原理MRP的产生-Material Requirements Planning定货点的不足:不能反映物料的实际需求 造成盲目提高定货点增加库存量占用大量资金成本升高企业管理者认为：库存量应该与物料清单有关 应该实现需要的时候提供需要的数量332013-3-24MRP逻辑流程图z352013-3-24

20、2013-3-39闭环MRP产生的背景基本MRP没有考虑能力对计划的影响 造成生产计划和采购计划的不可行 必须对企业的能力进行校核和执行控制必须考虑能力约束，必须提出能力需求计划2013-3-#2013-3-#2013-3-#生产规划需求信息#修改*主生产寸划(MPS)卜 必要严修改#可行?修改产能负荷分析(RCCP)物料需求计划(MRP) 能力需求计划(CRP)采购、车间加工1投入与产出控制37Manufacturing Resource Planning从物料投入到产品产出均伴随着资金流 闭环MRP考虑了物流信息，但没有考虑资金流 造成釆购计划制定后，由于资金短缺无法实施必须以生产计划为主

21、线，对物流、信息流和资金流 进行统一的计划和控制 必须通过对资金和成本的运作的掌握，使生产计整翌严2013-3-41p II逻辑流程图经亨规划+销看规划rN决策层客户信息I彳需求信息会计科目 成本中心T 总账t应付账款k供应商信息2013-3-24可行?库存信息卜 物和i单丿 工作中心工艺路线.釆炮作业I物料需求计划可行?可行?I成本会计I计划层车间作业I执行层业绩评价39MRP II面临的挑战企业竞争的范围不断扩大,必须将分销、质量、人力、服务纳入其中2、企业的规模不断扩大：多集团、多工厂 3、动态联盟MRP II无法解决上述问题!412013-3-24的基本思想一Enterprise Re

22、source PlanningERP它利用信息技术和先进的管理思想，对整个供 应链信息进行集成管理，为企业提供决策、计划、 控制和经营业绩评估的全方位和系统化的平台。ERP不仅是软件，更是一种管理理念!2013-3-45企业运作的供需链图2013-3-#2013-3-#市场需求市场资金流入信息流资金流出2013-3-#ERP与M RPII的区另ljMRP II的核心是物流，主线是计划，伴随着物流,同时存在信息流和资金流。ERP已经将管理的重心转移到财务上，在企业的 整个经营活动中贯穿了成本控制的概念，它极大 地扩大了业务管理的范围和深度。r4345粗能力报告 最终装配计划計 最终装配计划御 独

23、立需求维护 MPS结清 M p S确认 M p S维护 M p S生成 计划参数维护生兴计划管理功能模块图#能力需求计划47第三节生产调度生尹调盛（Production Scheduling）是在生产计划的基础上确定生产任务（如工件）进入车间的顺序以及车间运行中各种制造资源的实时动调度， 一般将生产调度又分解为生产任务（如工件加工）的静态排序、动态排序 和系统资源实时动态调度三个子问题生产任务的欝态排序生尹任务的静态排序（Off-Line Sequencing）是指根据零件生产作业计划规定的生产进度，进一步具体地确定每个工件在每台设备上的加工顺序和生产进 度，同时也确定了每台设备（工作地）、每

24、个工作人员、每个工作班次的生产 任务。1、排序问题的目标曲救生产任务排序的好坏，直接影响以下三方面：(1) 能否按时交货；(2) 可否减少工件在工序间的等待时间，能否缩短 工件的生产周期和减少在制品占用量；(3) 可否减少设备的闲置时间，提高设备利用率。Z492013-3-24生产任务排序问题有很多分类方法，最常见的分类方法是按机屋设备、 工件和目标曲數的将任进行分类。娱机最的救可不同,可以分为单台机器的排序问题和多台机器的排序 问题。对于多台机器的排序问题，按工件的加工路线不同，又可以分为 流水型(Flow Shop)排序问题和非流水形(Job Shop)的排序问题。A按工件対达的情况不同，

25、可以分为静态排序问题和动态排序问题。当 进行排序时，若所有的工件都已达到，并以准备就绪，可以对全面的工 件进行一次性排序的，属静态排序问题；若工件陆续到达，要随到随安 排的，或者情况发生变化，需要不断调整的，则是动态排序问题。娱目标曲救的不同，又可以分为多种不同的排序问题。例如，同属多 台机器的排序问题，使平均的流程时间最短和使误期完工工件的数量最 少，这是两种不同的排序问题。由于机器设备、工件和目标函数的不同 特征，以及一些其它因素的差别，构成了多种多样的排序问题。3、生尹任务排序方廉(I)釣输建去：约翰逊法适用的条件是N个工件经过有限台设备加工， 所有工件在有限设备上加工的次序相同。约翰逊

26、法的目标是要求得到全组 零件生产周期最短的生产进度表。排序步骤：S1:列岀零件组的工序矩阵；S2:找出加工时间最短工序。若该工序属于1工序，则将其排前。若该工序属于2工序，则将其排后。若最小工序有多个，可任选。S3:将已排工序消去，回到S1继续执行，直到全部排完。492013-3-24有五个工件在2台设备上加工，加工顺序相同，加工设备先1后2,工 时如下图，用约翰逊法排序。512013-3-24#2013-3-24加工工时表工件作业工时/min设备1设备2A52B36C75D43E64#2013-3-24#2013-3-24#2013-3-24 (2)关键工序法步骤：1按工序汇总各零件的加工量

27、，定义加工工 作量最大的工序为关键工序。2比较各零件首尾两道工序的大小，并分三 组。第一组：首小尾大第二组：首尾相等第三组：首大尾小2013-3-243各组分别进行组内零件排序第一组：每一零件分别将关键工序前的各工序相加，根据加后数值递增排队。第三组：每一零件分别将关键工序后的各 工序相加，根据加后数值逮减排队。第二组：第一组零件少于第三组时，本组 按第一组规则排；第一组零件多于第三 组时，本组按第三组规则排。#2013-3-24#2013-3-24532013-3-24 4全部零件的排序按 第一组排最前， 第二组排中间， 第二组最后的顺序。53 (3)优先规则法：优先规则法是目前解决生 产任

28、务排序的最常用的启发方式方法。1977年 S.S.Panwalker 和 W.lskander 归纳整理出了 100 多个调度的优先规则。其中最主要的规则如下: SPT(Shortest Processing Time)规则；FCFS(First Come First Served)规则； MWKR(Most Work Remaining)规则；LWKR (Least Work Remaining)规则：；MOPNR(Most Operation Remaining)规则； DDATE(Due Date)规贝SLACK规贝 RANDOM 规贝 ij。oico二.生产任务的动态排存生产任务的动态

29、排序(On-line or Real-time Sequencing)是指制造系统处于运行过程中，对系统内的被加工任务进行实时再调度的功能。以柔性制造系统(FMS)为例，当系统处于运行状态时，在一个加工中心的托盘交换站前有多个被加 工的工件处于等待状态，等待的工件集合称之为等待队列。这种等待 队列从静态排序的观点看虽然是经过优化的，如使系统的通过时间(Make Span)最小。在运行过程中，仍会出现一些不可预见的扰动而导 致零件优先级的改变，如被加工工件交货期的改变，由 于系统内某些设备的故障而延误了正常加工任务等。所 有这些系统扰动都会使原来已优化的静态排序变成非优 化的排序，有时甚至会影响

30、生产任务符合平衡的结果。因此在制造系统运行过程中必须有一个根据实时状态改 变生产任务的加工顺序或工序路径的环节，这就是生产 任务的动态排序。552013-3-24第国节制注执行控制2013-3-24一、制适执行糸统柱數字化生产管理糸统中的地伐和作用救孕化生尹管理的层次棋型57计划管理系统(MRPH/ERP)/产品及工艺管理 系统(P/PE)销售和客户服务 管理(SSM)制造执行系统(MES)务和成本管玉(F CM )供应链管理(S CM )底层控制管理系统制造执行系统的定位592013-3-24二、制魅执行控制的功能1供应链1XX企业资源J管理丿：现场数盘 采集J9侄产性能1分析J4计划文档管

31、理彳和制造文档管理人力资源 管理/售/ 客户服务 管理生产质量 管理r资源分e 及状态详细生产、 产品及生产过程 管理W生产设备 管理底层生产弋制管理制造执行系统的功能财务和成本管592013-3-24oico三.制it执行过程管理在制造执行过程中，MES层、MES上层和MES下层有不同的功能。 各层之间存在着大量的数据交换，数据交换的过程构成了制造执行管理 的主要内容。#2013-3-24计划层（ERP）交互的信息MESV0交互的信息-N r底层监控预测1成本计算1生产计划过程定义 销售订单处理库存管理产肘生产需求 BOMZ图纸/工艺文件企业生产资源 工程日历 库存状态 加工指令 供应计划/

32、配件繇求A制逍过程骨理 人力资源管理 文档控制管理 设笛维护管理 质址苛理 产品跟踪 资源分配和状态管理工序详细调度 性能分销 数据采集生产计划 生产指令 零件清单 生产分析报告 生产优化运行参数生产数据采集 工序监控 1设备监控 人力监控 物料监控工序排序野理采购/分销 供应计划 配件需求 财务4-订单完成状态 交货期状态 物料状态 人员分配情况 生产能力九A工序进展信息 设备运行参数 物料便用状态/L V设备管理 工序指令管理 人机接口管理安全维护制造执行过程中的信息交换作业与思考题:1、数字化生产管理；2、数字化制造计划系统。3、生产任务的静态排序；4、数字化生产管理的层次模型。2013-3-24本章结束Thank You63