生产与运作管理实验指导手册模板.doc

n 目前文档修改密码：8362839

《生产和运作管理》试验指导书

南京工业大学管理科学和工程学院工业工程系

试验注意事项
（1） 试验之前请认真复习和当次试验内容相关知识，做好试验前理论准备工作。
（2） 根据试验室要求时间按时进入试验场地，不许大声喧哗，严禁携带和试验无关物品，如食品、私人电脑等。
（3） 试验开始之前，请认真听从试验室管理人员指令，按次序从存放试验仪器位置提取当次试验所需设备和其它必需试验工具。
（4） 严格根据试验指导老师指令进行试验，并认真统计试验数据，严禁在试验过程中，私自拆卸、安装试验器具，以确保试验过程绝对安全，预防触电或损坏试验器具。
（5） 试验结束后，在指导老师和试验室管理人员指令下，整理试验器具并根据要求，将试验器具放置到原来存放试验器具位置。
（6） 整个试验过程，请保持试验室安全、卫生，严格遵守试验室秩序，珍惜试验器具，轻取轻放。
（7） 试验完成后，按指导老师要求认真完成试验指导书和汇报书，因为试验指导书和汇报书每人限一册，请妥善保管，并在要求时间内上缴。
（8） 试验过程中，如有违纪违规，不能根据以上条例及试验室所要求其它条例行事者，试验室管理人员和指导老师有权终止其试验活动，情节严重者将取消其后续全部试验活动。
（9） 请广大学生认真阅读以上条文和试验室其它要求，并按认真实施。
《生产和运作管理》试验课时划分和评分方法
（1） 本课程试验由2个试验组成，每个试验课时划分以下
实 验 内 容
课时划分
试验一
装配流水线控制试验
5
试验二
APS生产排程试验
5
（2） 本课程试验综合成绩由2个试验综累计算，每个小试验单独给分，各小试验在试验综合成绩中百分比设定以下
实 验 内 容
占综合成绩百分比
试验一
装配流水线控制试验
50%
试验二
APS生产排程试验
50%
（3） 每个试验给分标准以下：
给分项目
分值
备 注
预习试验汇报
10
经过试验前提问及试验预习汇报质量给定
试验态度
10
试验前后对仪器摆放和操作标准
试验到课情况
试验环境维护等
操作技能
10

试验统计
10

创新能力
10
对试验系统问题和见解
试验汇报
50

试验一、装配流水线控制试验
1．试验目标
本试验意在加强学生对流水线生产深刻了解，尤其是节拍概念、生产负荷、生产瓶颈了解，提升学生应用知识能力，关键是节拍变换和负荷平衡利用。
2．试验原理和任务
流水线生产方法是企业里一个较为普遍生产形式，对流水线生产控制方法关键是设置节拍，依据节拍设置工位。

为了确保流水线取得较高生产线平衡率，各个工位安排实际操作工作时间须尽可能靠近节拍时间，并趋于一致。
控制节拍有两种方法：自由节拍和强制节拍。
此次试验任务：
（1）将试验用产品拆开分解，计算组装时各个零部件所用时间，设计一个包含14个工位流水线。以取得最高生产线平衡率为目标，计算其节拍并分配各工位加工工序及加工时间。
（2）在进行强制节拍，在控制台进行各个工位曲线绘制。并保留打印。
（3）进行自由节拍训练，在控制台进行各个工位曲线绘制。并保留打印。并分析整个流水线负荷情况，给出负荷平衡方法，计算出最终生产线平衡率。以汇报形式提交。
3．试验方法
每次15人一组。
4．试验内容和步骤
4.1 试验器材
试验器材包含硬件和软件两个部分，硬件部分包含：工业工程专用倍速链生产线（QXLMPS-003，6.25M　ｘ０.４７Ｍ　ｘ０.７５Ｍ）、工业工程专用皮带生产线（QXLMPS-00１，6.25M　ｘ０.４７Ｍ　ｘ０.７５Ｍ）、万向移动平台（０.４７X0.47X0.75m）辊筒式输送链、ＣＣＤ系统监控系统（动作分析）、传感器（包含移条码读入器、直接反射传感器、条码枪）动、系统总控台、系统控制柜、玩具自行车、装配工具及工具箱、无油空气压缩机一台。\软件包含：组态王、ＶＢ、西门子ＰＬＣ编程软件。
4.2试验步骤
（1）拆分玩具产品，进行工位设计，确定节拍。
（2）进行步骤设计，并进行强制节拍运行。分析流水线各工位产能及生产线平衡率。
（3）进行自由节拍运行，分析流水线各工位产能及生产线平衡率。
4.3软硬件具体操作
（1）倍速链操作
倍速链上装有阻挡气缸，能够阻止工装板输送。踏下脚踏开关，则阻挡气缸会立即缩下，工装板没有阻挡则继续输送，松开脚踏开关，则阻挡气缸会自动升起以阻挡下一个工装板。图1-3所表示：

图1 倍速链

图2 阻挡气缸 图3 脚踏开关
（2）电子广告牌
本系统所选择电子广告牌，安置于装配线旁，作为目视管理设备，将管理信息经过计算机下达给各管理人员。该电子广告牌显示器可同时显示20个字符，300个字符之内可滚动显示。电子广告牌系统和主控机为串口通讯（COM1）。
（3）主控制台
经过计算机通讯及多种软件来控制生产线各设备正常运行。由一台主控计算机（含多种编程软件，图4所表示）、主控操作台及多种通讯连接电缆、接口等组成。
主控计算机PCI插槽上装有西门子CP5611通讯卡。控制柜中EM277模块和CP5611通讯卡之间通信方法为PROFIBUS-DP协议。CP5611通讯卡和上位机软件组态王之间经过PC Access软件配置，实现OPC通讯方法。

图4 主控台
（4）软件操作
①将试验室总电源打开。
②打开空气压缩机开关，等候充气完成。(图示为关闭状态)图5所表示：

图5 空气压缩机
③开启主控计算机。
④主控计算机完全开启好后，检验倍速链上紧停按钮有没有松开，然后将PLC控制柜空气开关QS1.1打到“On”档（向上扳）。等PLCCPU模块上“RUN”指示灯和EM277通讯模块上“POWER”灯点亮后，说明控制柜电源开启成功。图6所表示：

图6 控制柜电源
⑤将电子广告牌电源打开。
⑥运行主控机程序

图7 主控机程序
在主控机上将运行两个程序，如上图7所表示，其中“Form1”是条码阅读器通讯程序； “南京工业大学工业工程试验”是主控机人机界面，用组态王软件开发。
开启这两个程序具体步骤以下：
A．运行条码阅读器通讯程序
双击桌面“快捷方法到读条码”图标，图8所表示

图8 桌面“快捷方法到读条码”图标
假如桌面没有该图标，请在“我电脑”中找到源程序并运行。
工程路径：C:\工业工程\程序代码\读条码VB
工程名：读条码.exe

运行成功后,弹出以下画面图9所表示。

图9 运行成功
B．运行组态王人机界面
双击桌面“组态王6.03”图标，图10所表示：

图10 组态王人机界面
弹出以下画面，图11所表示：

图11 组态王工程管理器
单击如上图所表示光标条，并点击工具条中“运行”按钮。

图12 运行组态王软件
假如出现上图所表示失败提醒，则说明步骤（1）中条码阅读器通讯程序未正确运行。请先点击“退出”按钮，退出组态王运行系统，然后再按步骤（1）运行条码阅读器通讯程序后，再实施步骤（2）。
C．人机界面操作：
本运行系统共有三种运行模式，手动模式、强制节拍模式和自由节拍模式。
假如未选择任何模式，则默认为手动模式，工作人员能够经过输送链上开关控制输送链运转和停转。
强制节拍模式中，皮带输送链将按操作人员预先在人机界面上设置“运行时间”和“停止时间”交替运转和停转动作。倍速链皮带链一直运转，而5个阻挡气缸将按操作人员预先在人机界面上设置“运行时间”和“停止时间”同时下降和上升动作。滚筒链则一直运转。
自由节拍模式中，皮带输送链一直运转。倍速链皮带链一直运转，当倍速链上工人踩下脚踏开关，则该工位上阻挡气缸下降，当倍速链上工人松开脚踏开关，则该工位上阻挡气缸上升。滚筒链则一直运转。

图13 人机界面操作示意图
l 点击界面上方“重新建立条码通讯”按钮，假如没有“建立连接失败”对话框弹出，则通讯正常。不然，请运行桌面“读条码”程序。
l 当界面右上方工控信号显示为“？？？”时，说明和控制柜通讯还未成功，请等候一会时间，直到工控信号显示不为“？？？”时，才能够选择强制节拍或自由节拍步骤并运行。
l 假如要运行强制节拍步骤，界面操作以下图14-15所表示，
请选择“运行/开始运行强制节拍”

图14 运行强制节拍

图15 运行强制节拍

图16 设置生产线强制节拍时间
点击红圈中数字，可出现以下图17所表示界面

图17 修改生产线强制节拍时间
输入阻挡气缸下降时间和气缸上升时间，则现在强制节拍步骤被开启。

图18 确定生产线强制节拍
假如想退出强制节拍模式，请选择“运行/停止运行”。

图19 停止强制节拍
l 假如要运行自由节拍步骤，界面操作以下20所表示，
请选择“运行/开始运行自由节拍”

图20 运行自由节拍

图21 切换自由节拍模式
则现在自由节拍步骤被开启。在该模式下能够查看倍速链上每个工位工作曲线。请选择“查看工位曲线/倍速链工位*工作曲线”菜单。图22所表示：

图22 查看倍速链各工位工作曲线
以下图23所表示，该曲线界面左面是该工位目前加工产品时间三维棒状图。

图23 各工位工作曲线图
该曲线界面右面是某个工位全部已经加工完成产品所需时间曲线，X轴为工位踏过脚踏开关次数（即工位加工完产品个数），Y轴为第N个被加工完产品时间（以秒为单位）。该曲线能够经过曲线下方工具条实现保留、打印及其它功效。
假如曲线上出现Y轴时间为0秒点，则可能是试验时学生未按试验要求随意踩踏脚踏开关，或是因为该工位加工速度慢，工位出现积货现象。假如是后者引发，则说明工位分布不合理。
假如想退出自由节拍模式，请选择“运行/停止运行”。
l 在界面上查看成品情况，图24-25所表示

图24 查看成品情况

图25 成品情况显示
l 工位操作
自由节拍：
当工装板来到皮带链上每个工位上时，操作人员全部要将工装板取下，在自己工作台上完成自己组装工作，当工作完成时，再将工装板放在皮带链上继续自动向后传送。
滚筒链顶头处必需另派操作人员将皮带链上工装板传送到滚筒链上，滚筒链尾处必需另派操作人员将滚筒链上工装板传送到倍速链上。
当工装板来到倍速链上每个工位上时，工装板会被倍速链上阻挡气缸阻挡，操作人员不要将工装板取下，必需在倍速链上完成自己组装工作，完成后踩住地上脚踏开关，阻挡气缸就会下降，直到工装板完全经过，再松开地上脚踏开关，工装板会伴随倍速链来到下一个工位，下一个工位工作人员就可进行工作了。
强制节拍：
根据操作人员预先在人机界面上设定“运行时间”和“停止时间”，皮带链会定时运转和停转。每个工位工作人员必需在要求时间内将自己工作全部完成。
倍速链阻挡开关也会定时上升和下降，每个工位工作人员必需在要求时间内将自己工作全部完成。即使没有完成，工装板也会去下一个工位，进行下一步装配。
５．操作规范
（1）系统正常运行时
①请勿靠近光电,以免误触发光电信号，引发工位加工产品计时不正确。
②不要将手和任何东西伸到倍速链中，以防危险。
③不要随意踩脚踏开关，以免引发误操作，影响试验正确性。在踩脚踏开关时，请踩住保持到工装板经过,以确保系统有充足时间将数据上传至主控机。
④若系统运行正常，而阻挡气缸无法正常地上升和下降，检验空气压缩机电源开关有没有被打开，充气是否充足。
⑤若中途出现硬件故障，按下“紧停按钮”（红色，安装在倍速链末端），然后再松开“紧停按钮”。

图26紧停按钮停止
故障排除后，再次开启控制柜电源。
（2）若系统无法正常开启
①各个设备电源是否已打开。
②“紧停按钮”是否为旋开状态。
③PLC指示灯是否点亮。（左边Run灯亮，右边Power灯亮，均为从上至下第二个指示灯。点亮时均为黄绿色灯光。）
（3）每次开启系统时，一定要先开启主控计算机，等计算机完全开启后，然后再开启控制柜和电子广告牌电源。
（4）每次关闭系统时，一定要先关闭主控计算机，等计算机完全关闭后，然后再关闭控制柜和电子广告牌电源。

试验二、APS生产排程试验
Dr. Goldratt 提出TOC限制理论( Theory Of Constraints )描述企业进行各项管理改善活动时﹐能够有效定义和连续改善处理问题五大步骤( five focusing steps )﹐已成为研究制造业生产管理和架构优异计划排程系统关键理论依据。
面对少很多样订单型态及瞬息万变生产实务﹐人力运作无法负担大量排程运算﹐多数企业每七天一次生产计划仅供参考﹐生管人员每日因应忽然展现既成事实而疲于奔命﹐成为身陷漩涡无法施展长才人员。
排程软件同时考虑产能 / 关键材料 / 仪器设备 / 技术 人力 / 前后制程关系等各项限制条件快速完成排程作业﹐生产计划范围涵盖120日之内每一产线(机台)作业明细内容。
生管人员可依据软件所提供信息对关键事项预先安排合适处理对策﹐以最低作业成本达成最好生产效率﹐由一筹莫展人员跃升成为备受重用人才。其优点：
（1）快速排程运作生成完整信息﹐大幅提升生产效率和接单竞争力。
（2）正确计划中间半成品和最终成品前后制程关系﹐自动串连相关生产作业步骤。
（3）自动统计影响生产作业相关原因﹐提供突破限制追求更高效益关键关键信息﹐可因应生产实务改变适时调整资源利用策略。
（4）ATP ( Available To Promise ) 承诺交期 / 接单 / 生产全程追踪 控管进度掌握正确交期。
（５）多重仿真区各自独立运行不一样排程方案﹐搭配完工交期差异分析实时比较各项得失﹐提供最好决议支持功效﹐让产销协调会议效率倍增。
1． 试验目标
　　生产计划和控制是生产运作管理管理关键和关键所在，现代社会要求企业快速响应市场需求，即需要快速对企业资源进行计划和动态调度，迫切需要利用现代工具武装学生。到现在为止，ＡＰＳ（Advanced Planning&Scheduling）是这个领域最有效工具，要求学生学习使用一个ＡＰＳ软件，学习制作生产计划和作业排程，依据运行结果检讨自己决议，从而，更深刻了解生产计划内容、作用和制作方法及注意事项，提升学生抽象思维能力、全方面计划能力、适应改变动态调整能力和动手能力，以期深刻领会计划和调度深度和广度。
2． 试验软件
此次试验软件选择是台湾神灯优异排程教授系统。
3． 试验准备
选择行业资料，了解生产作业情况试验：
- 选择现有代表性电子或机械行业生产设备和工艺步骤
- 阅读含有制程(工序)BOM表
- 了解行业作业方法，检验产线/机台(车间)
- 了解换线前置时间(setup time)
- 了解标准工时(standard time)
4．试验任务
以下共有9组试验，其中1-5为必做试验，6-9为选做试验，有爱好同学能够做！
1、生产作业计划排程试验
- Planning : 产生对应需求制令确定应进行工作内容
- Scheduling : 依据产能/材料/资源等限制条件将工作内容排入各产线机台(车间)
- 依据限制条件自动进行正向排程和逆向排程，
2、不一样工作项目甘特图差异分析试验
- 产线负荷甘特图 : 以产线/机台(车间)工作负荷为依据绘制并分析甘特图
- 工作项目甘特图 : 以部分工作项目为依据绘制并分析甘特图
- 会用加色方法，辨识和比较分析甘特图
3、不一样工作项目甘特图差异分析试验
- 产线负荷甘特图 : 以产线/机台(车间)工作负荷为依据绘制并分析甘特图
- 工作项目甘特图 : 以部分工作项目为依据绘制并分析甘特图
- 会用加色方法，辨识和比较分析甘特图
4、不一样生产排程差异分析试验
- 学会建立两到三个不一样排程仿真模拟方案，并对排程整体效果进行差异分析
- 了解不一样仿真模拟方案之间差异评定（评分）
- 学会对完工交期差异进行分析
5、生产瓶颈影响原因分析试验
- 了解产能(稼动率)/材料(缺料)互动影响情况,
- 以Finish to start间隔时间为准判定瓶颈位置
- 会分析判定材料原因造成瓶颈
- 会分析判定产能原因造成瓶颈
6、材料/半成品原因影响生产排程试验
-了解材料/半成品供需对于生产排程影响
- 综合库存/采购在途/待验数据计算每日材料供需
- 综合全部制令生产和利用计算半成品供需
7、制造资源原因影响生产排程试验
- 工人请假(人力不足)对生产影响处理方法
- 限电(电力不足)对生产影响处理方法
8、产能临时性变动处理方法试验
- 因应设备临时故障，机动调整部份工作方法
- 取消故障停工时间产能
- 依据产线/机台(车间)群组关系设定部份时间安排委外加工
- 设定加班填补生产进度
9、计划生产进度和实际生产进度差异分析试验.
- 发出生产计划资料
- 实际生产进度回报分析
- 分析比较计划生产进度和实际生产进度差异(超前或落后)
5． 试验步骤

1、当您进入神灯以后，首先会看到类似下图画面，上方有一排下拉式功效列，画面 中央有兩个不能关闭，不过能够移动或缩小窗口，这兩个窗口一个负责进行制令 计划作业，另一个则负责进行排程相关作业。(此时画面中无资料，不过系统内含有 部份于安装过程中产生无效资料，请在下一步骤中加以删除)

2、请在菜单中点选 H 系统管理项下 K 删除现有资料执行删除资料，以下图所表示，
先点选左方全选按键设定画面全部选项，然后点选确定执行键正式进行删除。此 程序将系统内部回到完全无资料狀态，以后假如您要重新安装资料，请记得先执 行此步骤，以便确保系统正常运作。当系统执行完删除作业以后，会出现一个小视 窗提醒您记得执行准备作业，现在只需关闭该小窗口即可不必立刻进行该项作业。

3、 接下來请在菜单中点选 H 系统管理项下 L 安装预设资料执行安装资料，以便依
据资料快速进行测试。以下图所表示，请先在左方表格内点选”电子组装业”，然后请 点选全选按键设定画面全部选项，最终点选确定执行键正式进行安装。当系统执行 完安装作业以后，一样会出现一个小窗口提醒您记得执行准备作业，请关闭该小视 窗后进行后续作业。(您完成安装后可能出现不同预设资料，请点选左方表格内第 一笔资料)

4、请点选排程作业画面这个关键窗口，并以下图所表示左上方应该会以红色字体
显示出您执行前述动作当日日期(以计算机系统日期为准)，请点选右方准备键， 让系统进入能够正式工作狀态。

5、当系统完成准备作业以后，您将会看到下画面，纵轴显示出全部产线，横轴则
显示出每一天，交叉点方格则显示出每一条产线在每一天态。画面显示出已 经产生产线资，不过还未进排程所以产线均无工作负荷。

6、单中点选 A 料表订单项下 L 主排程(MPS)检视现在有哪些需要产生制令
项目。进入该程序窗口后请先参考红色标示设定过滤资料，显示出需要安排制领资料。

如画面所表示，现在第一笔资料在画面上方栏位中制令编号为空白，此 MPS 资料尚
未产生对应制令。请点选此窗口右上方离开键，关闭此程序窗口。
7、 点选选画面中制令计划窗口，而且点选下图中红色标示 MPS 按键，系统会自动
依据刚才程序窗口中所看到资料产生对应制令。

此画面下方表格内每一笔均称为母制令，右上方表格内则出现和母制令相对应子制令。
8、请点选画面中制令计划窗口，点选其中”排程”按键，系统会出现一个小窗口请求确定，请点选确定键即可进行排程。

在排程过程中系统会变换画面，且随时显示出排程进度和当初正在进行计算项目。
9、实施完排程运算以后，系统会出现下列画面，其中显示出各产线工作负荷情况，
具体说明资料请参阅系统在线说明。

此画面下方以长条图标示出”组立 1 组”由 8/6~9/9 累计 35 天当中每一日工作负荷
量情况，长条图中绿色表示排入足够工作负荷量，黄色则表示闲置产能。

此时假如您再度于菜单中点选 A 料表订单项下 L 主排程(MPS)检视现在有哪些
需要产生制令项目。进入该程序窗口后请先参考前面第８步骤画面红色标示设 定过滤资料，显示资料均已安排制令而且自动填入相对应资料。
10、 下列画面以长条图标示出”组立 1 组”在 8/8 当日中每一小时工作负荷量情况

11、若在画面空白处点选一下鼠标，则画面下方改为显示圆点灯号，上排红灯表示
当日有部分订单无法出货，下排红灯表示当日会发生缺料。

12、点选下排红灯以后系统会出现一个窗口，其中显示出缺料相关信息，假如设定为
绝对限制材料数据不敷使用，系统会自动延后排程，所以此处会显示出来资料 通常是未被设定为绝对限制材料，或是因为特殊设定而造成缺料。

13、点选上排红灯以后系统会出现一个窗口，其中显示出当日无法出货相关信息，如
果是依据排程预定为当日完工仍然视为可能无法出货。

14、 假如在某产线和日期交叉点按下鼠标右键，系统将会出现窗口显示该产线在当日
工作内容，而且能够进行必需产能调整作业。