生产计划与控制-教学课件--作者-吴爱华-

生产计划与控制机械工业出版社生产计划与控制主编吴爱华副主编张续柱王平参编赵秀霞殷复彭孙家坤吴永春生产计划与控制机械工业出版社生产计划与控制1生产计划与控制机械工业出版社内容简介本书站在规划和设计的角度来描述和讨论企业生产计划与控制问题，并尽量采用系统分析的观点，来阐述生产计划与控制系统的结构、功能模块以及它们之间的关系。本书从整体上呈现总-分-总的结构。第1章总论全书概要；第2章到第14章，逐层、逐项介绍了各类生产计划与控制活动；第15章站在系统规划与设计的角度，将全书各章内容综合运用到整个生产计划与控制系统的设计过程中，并总结全书。本书在内容编写上，力求全面系统、重点突出、深入浅出、通俗易懂。使学生在全面了解生产计划与控制基本概念和基本理论的基础上，较系统的掌握现代生产计划与控制系统的基本结构、层次和主要模式，并突出工业工程专业学生对系统原理、结构、运行逻辑、系统主要参数等系统规划和设计方面的概念和方法的掌握。本书可作为工业工程专业本科生和工程硕士的教材，也可为广大企业的工业工程师和生产管理人员提供阅读参考。生产计划与控制机械工业出版社内容简介2生产计划与控制机械工业出版社第1章绪论【学习要点】社会组织及其基本职能，生产运作活动在社会组织中的作用；生产运作系统的不同类型及其特点；工业企业生产系统的构成和生产过程的组织形式；工业企业生产计划与控制系统的层次及各层次的作用；生产计划与控制理论的发展过程。生产计划与控制机械工业出版社第1章 绪论3生产计划与控制机械工业出版社1.1生产与生产系统1.1.1社会组织及其基本职能一个社会组织的存在，是由于其向社会提供了有用价值，即通过提供产品和服务为其他社会组织和居民服务。任何社会组织为了生存和发展，就必须具有三项基本职能：营销、生产运作和财务。三项基本职能是相互依存的，其中营销是进行生产经营的前提，财务是基础，生产运作是核心。这里的核心是指社会组织的核心业务是生产运作。生产计划与控制机械工业出版社1.1生产与生产系统4生产运作类型例子产品生产农业、采掘、建筑、制造、发电储备/运输仓库、货车运货、邮政服务、搬迁、出租车、公交车、旅馆、航空公司交换零售、批发、银行业务、租入或租出娱乐电影、广播、电视、戏剧演出、音乐会通信报纸、电台和电视台的新闻广播、电话、卫星生产计划与控制机械工业出版社1.1.2生产运作活动表1-1生产运作活动分类生产运作类型例子产品生产农业、采掘、建筑、制造、发电储备/运5生产计划与控制机械工业出版社农业、工业、服务业占GDP的比重:我国由1980年的30.148.521.4，变为2012年的10.145.344.6。世界发达国家的服务业多数都达到了三个“70%”的水平，即服务业产值占70%左右，GDP增长的70%来自于服务业的增长，服务业吸纳了70%的就业人口。生产计划与控制机械工业出版社农业、工业、服务业占GDP的比6系统输入主要资源转换期望输出汽车工厂钢板、引擎、部件设备、工具和工人装配和制造高质量汽车医院病人医生、护士、药品、设备医疗、护理健康人餐厅饥饿的顾客食物、厨师和服务员、环境精美的食物、舒适的环境满意的顾客大学高中毕业生教师、书、教室、实验室传输知识和技能受过高等教育的人百货商店顾客商品展示、存储、售货员吸引顾客、销售商品顾客满意修理站损坏的机器修理工、设备、工具修理修复的机器生产计划与控制机械工业出版社1.1.3生产运作系统表1-2典型生产运作系统的输入、资源、转换、输出系统输入主要资源转换期望输出汽车工厂钢板、引擎、设备、工具和7生产计划与控制机械工业出版社投入土地劳动资本信息产出产品服务各类供应商客户/市场随机干扰生产系统环境（政治、经济、社会、技术）转换过程反馈反馈反馈反馈控制生产与运作系统图1-1生产系统图生产计划与控制机械工业出版社投入资本产出各类客户/随机干扰8生产计划与控制机械工业出版社1.2生产运作系统的类型由于行业不同，各种生产运作系统响应市场需求的策略不同，采用的生产工艺方法和运作方式不同，运用的管理模式和方法也不同。1.2.1按照工艺特点划分按照生产方法和工艺流程的性质，可以将生产运作系统分为流程型生产（连续性生产）和加工装配型生产（离散式生产）。生产计划与控制机械工业出版社1.2 生产运作系统的类型9表1-3流程型生产与加工装配型生产的比较加工装配型生产较多较多用户要求的产品依靠产品的特点劳力、材料密集较低工艺“机群”或流水生产较高模糊的较短较低多数为局部修理较多较低较高较少生产计划与控制流程型生产较少较多标准产品依靠产品的价格与可获性资本密集较高流水式较低可明确规定较长高停产检修较少较高较低较多特征产品品种数产品差别营销特点资本/劳力/材料密集自动化程度设备布置的性质设备布置的柔性生产能力扩充能力的周期对设备可靠性要求维修的性质原材料品种数能源消耗在制品库存副产品机械工业出版社表1-3 流程型生产与加工装配型生产的比较加工装配型生10生产计划与控制机械工业出版社1.2.2按照产品的市场需求特点划分按照企业接受订货的方式和顾客要求定制的程度，可将制造性生产划分为存货型生产和订货型生产两种。订货型生产方式还可以进一步按为顾客订制的程度划分为：1)按订单装配型。2)按订单制造型。3)按订单设计型。按照产品的市场需求特点，企业的生产运作系统类型也可以分为存货型、按订单装配型、按订单制造型、按订单设计型四种。生产计划与控制机械工业出版社1.2.2 按照产品的市场需求11生产计划与控制机械工业出版社图1-2不同生产系统类型响应市场需求的速度生产计划与控制机械工业出版社图1-2 不同生产系统类型响应市12类型大量生产成批生产单件生产品种少较多很多产量大中小设备专用部分通用通用生产周期短长短不一长成本低中高追求目标连续性均衡性柔性生产计划与控制机械工业出版社1.2.3按产品品种、产量和重复程度划分按产品品种、产量和重复程度可将制造性生产划分为大量生产、成批生产和单件生产三种类型。表1-4三种生产类型的主要区别类型大量生产成批生产单件生产品种少较多很多产量大中小设备专用13项目大批量生产大批量定制焦点通过加强稳定性和控制来提高效率通过柔性和快速反应来实现多样化和定制化目标进行产品和服务的有效生产、销售与配送，尽可能降低产品价格，使几乎每个人都能支付得起进行产品和服务的有效生产、销售与配送，提高产品的多样性和个性化，使每个人都能找到自己所需要的产品和服务主要特征稳定的需求大的同质市场低成本，一贯质量，标准产品与服务较长的产品研发周期较长的产品生命周期多样细分的非同质需求小块分割的市场低成本、高质量、个性化产品与服务较短的产品研发周期较短的产品生命周期生产计划与控制机械工业出版社1.2.4大批量定制大批量定制就是要把大批量生产的高效率、低成本，与多品种、单件小批生产的适应性，有效地结合为一体，而形成的一种新的生产类型。表1-5大批量生产与大批量定制的区别项目大批量生产大批量定制焦点通过加强稳定性和控制来提高效率通14生产计划与控制机械工业出版社1.2.5服务业运作服务业的运作类型(1)纯服务性运作和一般服务性运作。按照是否提供有形产品，可将服务业划分为纯服务性运作和一般服务性运作两种。(2)高接触型运作、混合型运作和准制造型运作。按照与顾客直接接触的程度，可将服务性运作划分成高接触型运作、混合型运作和准制造型运作三种。(3)技术密集型运作和人员密集型运作。这种分类方式的区别主要在于人员与设施装备的比例关系。生产计划与控制机械工业出版社1.2.5 服务业运作15生产计划与控制机械工业出版社1.3生产运作系统的构成1.3.1工业企业生产系统的构成（1）产品研发与工艺技术子系统。（2）基本生产子系统。（3）辅助生产子系统。（4）生产服务与支持子系统。（5）生产计划与控制子系统。产品研发与工艺技术子系统和基本生产子系统是企业的主要活动；辅助生产系统是根据基本生产系统的需要来设置的，与企业的经营特点和专业化、协作化程度有关，没有统一模式。生产服务与支持子系统是不可缺少的，应根据产品研发与工艺技术系统和基本生产系统的需要来设置；生产计划与控制子系统是整个生产系统运行的神经中枢和指挥系统，决定了生产系统的运行机制和效率、效益。生产计划与控制机械工业出版社1.3 生产运作系统的构成1.16生产计划与控制机械工业出版社1.3.2生产过程的组织形式生产过程的组织形式是指，按什么样的分工协作方式来组织生产过程中的生产单位(包括车间、工段或班组)。机械工业企业的生产单位有两种基本组织形式：工艺专业化和对象专业化。1.工艺专业化工艺专业化也称工艺原则，就是按照生产工艺的特点划分生产单位。在工艺专业化的生产单位内，集中了同类型的机器设备和同工种的工人，对各种产品(零件)进行同一工艺方法或同工艺阶段的加工。例如机械加工车间、铸造车间、装配车间以及机械加工车间中的车床组、铣床组、钻床组、磨床组等。按工艺专业化建立生产单位，适用于多品种、成批生产和单件小批生产类型的企业。生产计划与控制机械工业出版社1.3.2 生产过程的组织形式17生产计划与控制机械工业出版社工艺专业化的优点：(1)采用通用设备和通用工装，能完成各种产品的同类加工要求，对品种变化的适应性强；(2)同类型设备成机群式集中布置，便于进行专业性的工艺技术管理和技术指导；(3)受个别设备出故障的影响不大，便于分配设备的任务量；(4)便于采用与个人产量相联的激励政策。工艺专业化的缺点：(1)由于采用通用设备和工装，更换产品时需要大量的调整时间，生产效率和设备利用率较低。(2)产品需经过多个生产单位才能完成其生产过程，所以要经常进行工艺路线选择和进度安排；(3)生产过程的连续性差，工件运输路线长，运量大、运输费用高；(4)生产周期长、在制品量大，相应的费用支出高。(5)对工人的技能要求较高，需要较多的培训时间和培训费用；(6)对每一产品（或零部件）都需要特别注意，而产量低，导致单位产品成本高；(7)各生产单位之间的联系和协作关系复杂，使计划管理、生产调度、质量管理、在制品管理、成本管理等工作变得复杂。生产计划与控制机械工业出版社工艺专业化的优点：18生产计划与控制机械工业出版社2.对象专业化对象专业化也称对象原则，就是以产品(零件、部件)为对象来建立生产单位。在对象专业化的生产单位内，集中有为制造该生产对象所需要的各种不同类型的机器设备和不同工种的工人，对同类对象进行不同的工艺加工。每一个生产单位能完成该种产品的全部或大部分的工艺过程。设备按生产对象的工艺路线顺序布置，形成生产线或流水线的布置方式。对象专业化生产单位适用于大量大批生产类型的企业。成组生产单元也是一种对象专业化的生产单位。它是在多品种生产企业，将结构和工艺相似的一组或几组零件归并在一起进行生产的一种组织形式。可以扩大生产批量，达到或接近流水生产的效率和效益。采用成组生产单元是实现大批量定制的重要措施之一。生产计划与控制机械工业出版社2.对象专业化19生产计划与控制机械工业出版社对象专业化的优点：(1)针对生产对象的加工要求采用专用的设备和工装，生产效率高。(2)工艺路线选择和进度安排在流水线设计时就确定了，运转过程中无须再考虑；(3)产品(零件、部件)能在一个生产单位内完成其全部或大部分工艺过程，使工件运输路线缩短，并减少或消除了等待停留时间。因此，生产周期短、在制品量少；(4)流水作业分工很细，对工人的技能要求较低，需要的培训时间和费用较少；(5)由于产量大、生产效率高，使单位产品成本低；(6)生产计划、调度、质量管理、成本管理等工作相对较简单。对象专业化的缺点：(1)对产品品种变化的适应能力差；(2)个别设备故障或工人缺勤率高，对整个生产系统影响大；(3)劳动分工过细，使作业重复单调，技术低的工人对提高质量和设备维护缺乏兴趣；(4)设备一般采用预防性维修制度，迅速修理和备件库存必不可少，需要增加费用；(5)不能采用与个人产量相联的激励政策。生产计划与控制机械工业出版社对象专业化的优点：20生产计划与控制机械工业出版社1.3.4现代供应链环境对企业生产系统构成的影响图1-3虚拟企业示意图生产计划与控制机械工业出版社1.3.4 现代供应链环境对企21生产计划与控制机械工业出版社虚拟企业是为迎合某一个特定的市场机遇而联系起来的联盟组织。当一个市场机遇出现时，某个企业就会根据该市场机遇，召集相关其他企业发起建立企业联盟即虚拟企业，其中其他企业既可以是本企业内部的某些部门或分厂，也可以是本企业外的其他独立企业，这样一个从虚拟企业建立、实施、运行，直到本次市场机遇完成，虚拟企业解散的过程，构成了此虚拟企业的生命周期。虚拟企业具有以下特点：（1）虚拟企业使传统的企业组织界限模糊化。（2）虚拟企业具有流动性和灵活性。（3）虚拟企业是建立在当今发达的信息网络基础之上的企业合作。（4）虚拟企业在运行过程中运用并行工程来分解和安排各参与企业要做的工作。（5）虚拟企业一般在技术上占有优势。（6）虚拟企业可以看作是一个企业网络。生产计划与控制机械工业出版社虚拟企业是为迎合某一个特定的22生产计划与控制机械工业出版社1.4生产计划与控制系统企业生产计划与控制系统是整个生产系统运行的神经中枢和指挥系统，决定着生产系统的运行机制和活动内容。一般分为5个层次，即经营规划、销售与运作规划（综合计划）、主生产计划、详细物料计划、生产作业计划与控制。划分计划与控制层次的目的是为了体现计划管理从宏观到微观、由战略到战术、由粗到细的深化过程。在5个层次中，经营规划和销售运作规划（综合计划）带有宏观规划的性质；主生产计划是宏观向微观过渡的层次；详细物料计划是微观计划的开始，是具体的详细计划；而生产作业计划或车间作业控制是进入执行或控制的阶段。生产计划与控制机械工业出版社1.4 生产计划与控制系统23阶段性质计划层次计划期计划时段主要内容主要编制依据编制主持人名称对应习惯宏观计划经营规划五年计划37年年经营战略，产品发展，市场占有率，销售收入，利润市场分析市场预测技术发展企业最高管理层销售与运作规划（S&OP）年度大纲618月月产品系列（品种、数量、成本、售价、利润），控制库存经营规划销售预测（同上）主生产计划（MPS）无对应近似于近期（月）生产计划视产品生产周期而定周、日最终产品S&OP合同、预测其它需求主生产计划员微观计划详细物料计划无对应加工/采购计划视产品生产周期而定周、日组成产品的全部零件MPS产品信息库存信息主生产计划员或分管产品的计划员执行生产作业计划与控制车间作业计划日周时、日执行计划确定工序优先级派工结算物料需求计划工作中心生产能力车间计划调度员生产计划与控制机械工业出版社表1-6生产计划与控制系统的层次阶段计划层次计划期计划时主要内容主要编制依据编制主持名称对应24生产计划与控制机械工业出版社任何一个计划层次都包括需求和供应两个方面，做好需求与供应的平衡是计划工作的基本要求，在制造业的计划系统中表现为需求管理和能力管理。两者不可能做到完全平衡，这就需要库存管理来加以调节。各层次计划与控制活动的运行，离不开基础数据管理、生产技术管理、质量管理、设备管理、人力资源管理等系统以及信息化平台的支持。生产计划与控制机械工业出版社任何一个计划层次都包括需求25生产计划与控制机械工业出版社供应链规划产品/服务规划生产系统规划生产计划与控制系统模式选择企业生产运作战略企业综合计划年度生产计划大纲产品出产进度计划按订单设计型项目式计划最终装配计划车间生产作业计划物料采购计划生产作业控制系统支持计划与控制系统基础数据需求管理质量管理能力管理库存管理订货点法水池式物料需求计划推式准时生产制拉式高级计划排程瓶颈式设备管理按订单制造型按订单装配型备货型人力资源生产系统战略规划层综合生产计划层主生产计划层物料计划层生产作业计划与控制层信息化平台：ERP、SCM、PLM、MES图15-6生产计划与控制系统的整体架构生产计划与控制机械工业出版社供应链规划产品/服务规划生产系统26生产计划与控制机械工业出版社1.5生产计划与控制理论的演变过程1.5.1科学管理阶段以泰勒的专业职能分工、甘特的计划进度图为代表。以福特运用甘特图表进行流水线平衡设计为主要表现。图1-4甘特图生产计划与控制机械工业出版社1.5生产计划与控制理论的演变过27生产计划与控制机械工业出版社1.5.2运筹学应用阶段有的学者认为，这个阶段管理就是制定和运用数学模型与程序，进行计划、组织、控制、决策等，求出最优解答，以达到企业目标。运筹学在计划方面的应用很多：线性规划方法可用于生产计划编排、工作任务分配、合理下料、配料问题、物料管理、配送管理等方面；存贮论研究企业储存环节，用于企业最佳订货期、订货量的确定；动态规划用于企业在各个阶段最佳生产决策，包括不同阶段生产量，采购量和存储量的确定；网络计划技术利用网络图表达计划任务的进度安排及各项活动间的相互关系，根据不同活动时间及先后顺序的定义以及一定的算法计算网络时间参数，找出关键活动和关键线路，并利用时差不断改善网络计划，求得工期、资源与费用的优化方案，等等。成为系统工程学和现代管理科学中的一种重要的基础理论和方法。生产计划与控制机械工业出版社1.5.2运筹学应用阶段28生产计划与控制机械工业出版社1.5.3信息化时期20世纪60、70年代随着系统科学和计算机技术的发展及其在管理问题中的应用，生产计划与控制也进入了信息化时代，主要以MRP，MRP和ERP为代表，他们的发展历程如图1-5所示。图1-5信息化条件下计划与控制发展历程生产计划与控制机械工业出版社1.5.3信息化时期图1-5 信29生产计划与控制机械工业出版社1.5.4日本的准时生产方式20世纪60年代，日本丰田开始实行准时生产方式（JustInTime，JIT），准时生产方式的核心是追求一种无库存的生产系统，或使库存达到最小的生产系统。为此而开发了包括“看板”在内的一系列具体方法，并逐渐形成了一套独具特色的生产经营体系。1985年，发起了名为“国际汽车计划（IMVP）”的研究项目，50多位专家学者，历时五年时间，造访15个国家调查了90多家汽车制造企业，将美国的大量生产方式与日本的丰田生产方式进行比较分析，肯定了丰田生产方式的先进管理思想和方法，1990年，詹姆斯P.沃麦克(JamesP.Womack)与丹尼尔T.琼斯(DanielT.Jones)在他们的研究著作改造世界的机器精益生产的故事中，第一次以精益生产（Leanproduction）的概念表达了这种生产方式的内容，指出这是一种以丰田生产方式为核心的，适用于所有制造业的先进生产理念和管理模式。生产计划与控制机械工业出版社1.5.4日本的准时生产方式30生产计划与控制机械工业出版社1.5.5约束理论与高级计划排程20世纪70年代，艾利高德拉特(EliyahuM.Goldratt)提出了最优生产时间表（OptimizedProductionTimetable）的概念80年代它被称作最优生产技术（OptimizedProductionTechnology，OPT）。OPT实质上是一种基于资源的瓶颈约束计划。1983年，将OPT扩展成了约束理论（TheoryofConstraints,TOC），形成一套完整的管理哲理，从制约整体的约束因素入手，解决约束，解放整体。约束理论的计划与控制是通过DBR系统来实现的，即“鼓（Drum）”，“缓冲器（Buffer）”和“绳子（Rope）”系统。TOC也是对MRP和JIT在观念和方法上的发展。高级计划排程（AdvancedPlanningandScheduling，简称APS）最初的设计便是借助约束和排队论的简单理论来解决瓶颈问题和排序问题，发展至今，APS理论本身不断扩展，从生产中的资源约束延伸到需求约束、运输约束、资金约束等多方面，并与整个供应链的管理相结合。生产计划与控制机械工业出版社1.5.5约束理论与高级计划排31生产计划与控制机械工业出版社1.5.6供应链环境下生产计划与控制系统的发展在供应链环境下，又对生产计划与控制提出了新的要求，一个有效的供应链生产计划系统必须集成企业的所有计划，必须保证企业能快速响应市场需求，必须保证各个节点企业计划之间的同步性。2004年Gartner公司发布了以亚太地区副总裁、分析家邦德（B.Bond）等6人署名的报告：ERPisDead-LongLiveERP,提出了ERP的概念，以及相应的管理模式即为供应链协同商务以核心企业为盟主，通过运用现代研发技术、制造技术、管理技术、信息技术和过程控制技术，达到对整个供应链上的信息流、物流、资金流、业务流和价值流的有效规划和控制，从而将客户、研发中心、供应商、制造商、销售商和服务商等合作伙伴连成一个完整的网链结构，形成一个极具竞争力的全球供应链协同商务战略联盟。生产计划与控制机械工业出版社1.5.6供应链环境下生产计划32生产计划与控制机械工业出版社图1-6供应链环境下生产计划与控制系统生产计划与控制机械工业出版社图 1-6供应链环境下生产计划与33生产计划与控制机械工业出版社【习题】1、社会组织的基本职能是什么？生产运作活动在社会组织中的作用是什么？2、生产运作系统有哪些不同类型？各自的特点是什么？3、服务业运作的特点和主要类型是什么？4、工业企业生产系统有哪些子系统构成？5、虚拟企业的特点是什么？6、工业企业生产过程的基本组织形式有哪些？7、工业企业生产计划与控制系统的层次及各层次的作用是什么？8、简述生产计划与控制理论的发展过程。生产计划与控制机械工业出版社【习题】34