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2014.7夏绪辉武汉科技大学机械自动化学院工业工程系第八章MES与ERP技术武汉科技大学机械自动化学院工业工程系2014-7第八章MES与ERP技术8.1MES与生产计划控制8.2管理信息系统—MIS8.3MRP/MRPII/ERP第八章MES与ERP技术8.1MES与生产计划控制8.1.1基本概念8.1.2作业排序8.1.3车间调度8.1.4MES技术简介8.1.1基本概念第八章MES与ERP技术8.1MES与生产计划控制通过MRP确定了各车间的零部件投入出产计划，将全厂性的生产计划变成了各车间的生产任务。各车间要完成既定的生产任务，还必须将零部件投入出产计划转化成车间生产作业计划，即：将车间的生产任务变成各个工段、班组、工作地的任务。只有将计划安排到工作地，任务才算真正落实到实处。为保证作业计划（生产任务）的按期完成，还必须实行作业控制。作业计划与控制的内容：根据下达的车间任务，生成车间作业计划并打印派工文件作为生产依据；通过对生产记录分析，实现对各工作单元和设备任务进展情况的跟踪与监控，确保作业计划按时完成。1、作用与内容2、在企业计划体系中的层次与位置8.1.1基本概念第八章MES与ERP技术8.1MES与生产计划控制组织目标产品与市场计划综合生产计划（生产大纲）主生产计划（MPS）物料需求计划（MRP）最终装配计划车间作业计划物资供应计划能力需求计划（CRP）粗能力需求计划资源计划财务计划经营预测长期计划中期计划短期计划销售计划MRPII战略层计划战术层计划作业层计划计划期长（5年）中期（1年）短（月/旬/周）计划的时间单位粗（年）中（月/季）细（工作日/班次/小时/分）空间范围企业、公司工厂车间、工段、班组详细程度高度综合综合详细不确定性高中低管理层次企业高层领导中层，部门领导低层，车间领导涉及内容资源管理资源利用日常活动安排8.1.1基本概念第八章MES与ERP技术8.1MES与生产计划控制计划的空间范围计划对象计划的形式及种类计划期计划时间单位编制计划的基础数据优化方法举例计划编制部门计划层全厂产品生产计划大纲、产品出产计划(MPS)1年季、月产品生产周期、成品库存线性规划经营处执行层车间及有关部门零件、毛坯、原材料零部件投入出产计划、原材料需求计划（零件级）1月|1季旬、周、日BOM、制造提前期，零件、原材料、毛坯库存MRP、批量算法生产处操作层工段、班组、工作地工序日(周、旬)生产作业计划（工序级）日、周、旬日、时、分工艺路线、工时定额、WIP库存各种作业排序方法车间计划科/室8.1.1基本概念第八章MES与ERP技术8.1MES与生产计划控制8.1.1基本概念3、作业计划与控制的体系结构8/111控制层计划层分解战术层生产计划平衡能力与负荷协调资源与任务生产任务静态排序生产任务动态调度资源实时动态分派执行设备系统状态实时数据采集数据分析与计划状态存在偏差PAC决策支持作业计划层生产调度层生产活动控制层存在严重偏差反馈至战术层否是第八章MES与ERP技术8.1MES与生产计划控制（1）作业计划层生产任务的分批：使每批的零件搭配均衡，以达到高效均衡地使用车间制造资源的目的。生产任务的负荷平衡：在同一批生产任务中使各主要设备的工作时间之差最小。生成系统资源需求计划（CRP）。该层的主要功能是根据工厂和车间下达的中长期生产计划（如月、旬、周生产计划）和车间资源的实际状况进行零件分批和负荷平衡，生成系统资源需求计划。任务预处理时，着重要考虑的问题是在保证交货期的前提下，如何优化使用系统内的资源。8.1.1基本概念第八章MES与ERP技术8.1MES与生产计划控制（2）生产调度层生产任务静态排序：确定每个工件进入系统的先后顺序，并确定机器加工每个工件的开始时间和完成时间生产任务动态调度：对车间内的被加工任务进行实时再调度（考虑系统扰动）。车间资源的实时动态分派。因为资源的静态分配并不意味着在实际的加工过程中零件一定可以得到这些资源。该层是在作业计划的基础上确定作业（如工件）加工顺序，以及加工过程中各种制造资源的实时动态调度。8.1.1基本概念第八章MES与ERP技术8.1MES与生产计划控制（3）生产活动控制层生产进度控制在制品控制质量控制成本控制生产率控制……生产活动控制的功能是把作业计划变成实际行动，并对生产状态进行监控、反馈和校正，使车间内的生产活动与结果尽可能与生产计划所期待的状况相吻合。产生偏差的原因：预测值不准确工艺规程的多样化、非标准性随机扰动生产要素短缺操作错误，出现不合格品企业环境的动态性……8.1.1基本概念第八章MES与ERP技术8.1MES与生产计划控制若干基本术语零件在加工过程中的移动方式排序问题的分类、表示与评价流水作业排序单件作业排序8.1.2作业排序第八章MES与ERP技术8.1MES与生产计划控制1、若干基本术语机器：表示“提供服务者”。如机床、维修工、工作地等工件：表示“接受服务者”，或“服务对象”。如一个零件、一批零件、作业(Job)等加工路线/工艺路线：工件加工在技术上的约束，由工件加工的工艺过程所决定加工顺序：每台机器(共m台)加工n个工件的先后顺序（正是作业排序所要解决的问题）紧前/紧后工序离散型/流程型生产方式离散型生产产品举例工程项目型生产建筑、造船、造飞机车间任务型生产*机械制造重复制造（大批量流水生产）汽车流程型生产产品举例有别于机械制造业的生产方式，特点是连续生产。化工、制药、炼油、发电、炼钢8.1.2作业排序第八章MES与ERP技术8.1MES与生产计划控制作业排序(Sequencing)：确定工件在机器上的加工顺序。作业计划编制/排产(Scheduling)：不仅要确定工件的加工顺序，而且还包括确定机器加工每个(批)工件的开始时间和完成时间。正向派产(ForwardScheduling)、反向派产(BackwardScheduling)派工(Dispatching)：按作业计划的要求，将具体的生产任务安排到具体的机床上加工。调度(Scheduling)：执行生产计划控制才采取的具体行动。“派工”属于“调度”的范围，“调度”属于“控制”的范围。控制(Controlling)：保证生产进程按计划执行，或当实际的生产进度偏离生产计划，或出现例外事件时所采取的行动。“调度”是实行“控制”所采取的行动之一。外延：控制调度派工；排产排序8.1.2作业排序第八章MES与ERP技术8.1MES与生产计划控制15/111加工时间：完成一项作业预计需要的时间，包括需要的准备时间。交货期：完成一项作业的最后截止期。误期：一项作业的完成时间与交货期的偏差。在交货期之后完成误期为“+”；在之前完成为“-”。拖期：正的误期。若误期为“-”，则拖期为零。松弛时间：一项作业交货期前剩余时间和它的加工时间之差。完成时间：从计划的第一项作业开始到所有作业完成之间的时间段。作业时间：从一项作业可以加工开始到被完成为止的时间段。作业时间=加工时间+等待时间8.1.2作业排序第八章MES与ERP技术8.1MES与生产计划控制2、零件在加工过程中的移动方式顺序移动方式平行移动方式平行顺序移动方式三种方式比较8.1.2作业排序第八章MES与ERP技术8.1MES与生产计划控制（1）顺序移动方式020406080100120140160M1M2M3M4T顺n=4,t1=10,t2=5,t3=15,t4=10T顺=n∑ti=4×(10+5+15+10)=160一批零件在上道工序全部加工完毕后才整批地转移到下道工序继续加工。零件工序数—道工序的单件加工时间第—零件加工批量—一批零件的加工周期—式中：顺顺mitnTtnTimii18.1.2作业排序第八章MES与ERP技术8.1MES与生产计划控制（2）平行移动方式每个零件在前道工序加工完毕后，立即转移到下道工序继续加工，形成前后交叉作业。020406080100120140160M1M2M3M4T平n=4,t1=10,t2=5,t3=15,t4=10T平=∑ti+(n–1)tL=(10+5+15+10)+(4–1)×15=85最长的单件工序时间—式中：（平LLmiittntT)118.1.2作业排序第八章MES与ERP技术8.1MES与生产计划控制（3）平行顺序移动方式要求零件的每道工序连续加工，同时要求各道工序尽可能平行。当titi+1时，零件按平行移动方式转移；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。一批零件的加工周期为：),min()11111jmjjmiittntnT（平顺8.1.2作业排序第八章MES与ERP技术8.1MES与生产计划控制020406080100120140160M1M2M3M4T平顺t2t3：向后推移t1t2：往前推移3t2t3t4：往前推移3t4n=4,t1=10,t2=5,t3=15,t4=10T平顺=n∑ti–(n–1)∑min(tj,tj+1)=4×(10+5+15+10)–(4–1)×(5+5+10)=1008.1.2作业排序第八章MES与ERP技术8.1MES与生产计划控制（4）三种移动方式比较移动方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、利用充分。有等待现象，加工周期长。周期最短。零件等待少，设备有停歇。运输频繁，管理复杂。两者结合,扬长避短选择策略零件小而轻；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。8.1.2作业排序第八章MES与ERP技术8.1MES与生产计划控制3、作业排序问题分类按领域：生产作业排序VS劳动力作业排序按工件到达：静态排序VS动态排序按参数：确定型排序VS随机型排序按目标函数：单目标排序VS多目标排序按机器数量：单台机器排序VS多台机器排序按工艺路线：单件作业排序(Job-shop)VS流水作业排序(Flow-shop)本讲：生产作业排序&静态排序&确定型排序&单目标排序&多台机器排序&单件作业排序/流水作业排序8.1.2作业排序第八章MES与ERP技术8.1MES与生产计划控制作业排序方案的评价标准最长流程时间最短（全部完工时间最短、加工周期最短）。完成一组作业所需要的全部时间延迟最小（顾客等待时间最小）。可以用时间表示，也可以用工件数表示在制品库存最小。可以用工件数、货币价值表示利用率最大。机器的有效生产时间占总工作时间的百分比总成本最小。综合考虑在制品库存、加工成本与加工时间8.1.2作业排序第八章MES与ERP技术8.1MES与生产计划控制甘特图（GanttChart）作业排序中的最常用工具，HenryL.Gantt于1917年提出甘特图将活动与时间联系起来作业进度甘特图、机器甘特图8.1.2作业排序第八章MES与ERP技术8.1MES与生产计划控制作业进度甘特图作业进度甘特图表示作业的计划开始日期、计划完成日期以及现在的进度：作业A的完成情况滞后于计划；作业B按计划完成；作业C的完成情况超前于计划。作业4/174/184/194/204/214/224/234/244/254/26ABC开始工作结束工作计划时间实际进度非生产性时间当前日期8.1.2作业排序第八章MES与ERP技术8.1MES与生产计划控制A机器甘特图机器甘特图描述不同作业在每一台机器上的工作次序、所需时间以及现在的进度（如作业A正在按计划完成）。机器4/224/234/244/254/264/274/284/29车床磨床BCABC没有描述非预期事件需要定期更新8.1.2作业排序第八章MES与ERP技术8.1MES与生产计划控制作业排序问题的假设条件一个工件不能同时在几台不同的机器上加工