生产计划与控制课程设计(减速器).doc

生产计划与控制课程设计一、企业简介:1、企业概况： 德州宏特减速机械有限公司 是一家专业生产销售为一体的大型公司，公司主要生产产品有：CWU减速机，CWS减速机，CWO系列圆弧齿圆柱蜗杆减速机,SCWU减速机，SCWS减速机,SCWO减速机轴装式蜗杆减速机,CCWU减速机，CCWS减速机,CCWO双级蜗轮蜗杆减速机，GCWU减速机，GCWS减速机,GCWO双级齿轮蜗杆减速机，WHT减速机，WHX减速机，WHS减速机，WHC减速机圆弧圆柱蜗杆减速机,WD，WS，WX，WXJ,WSJ，WCJ，WDJ圆柱蜗杆减速机，RV铝合金蜗杆减速机，NMRV铝合金蜗杆减速机，WWJK铝合金蜗杆减速机。 丝杆升降机，SWL蜗轮丝杆升降机，QWL蜗轮丝杆升降机，JWM螺旋丝杆升降机,JWB滚珠丝杆升降机，SJ螺杆升降机,WSH蜗轮丝杆升降机，SJA系列力姆泰克丝杆降机，MA丝杆升降机，等一系列升降机。 齿轮减速机，硬齿面减速机，R系列齿轮减速机，K系列锥齿轮减速机,S蜗杆减速机,F平行轴减速机，ZQ，ZD，ZS，ZL系列渐开线减速机，ZDY，ZSY，ZLY，DCY，DBY，DFY，NGW，NGWF,等系列软，硬齿面减速机.宏特包络减速机：KWU减速机,KWS减速机,KWO减速机包络蜗杆减速机， TPU减速机，TPS减速机，TPO减速机，二次包络减速机。 PWU减速机，PWS减速机，PWO二次包络减速机. RD连铸机减速机。 M系列搅拌减速机，A系列减速机，CCW减速机，NGCW减速机， 摆线减速机，X系列减速机，B系列摆线减速机，8000系列摆线减速机。2、 产品介绍：蜗轮蜗杆减速机是一种动力传达机构，利用齿轮的速度转换器，将电机（马达）的回转数减速到所要的回转数，并得到较大转矩的机构。在目前用于传递动力与运动的机构中，减速机的应用范围相当广泛。企业主要生产的蜗轮蜗杆减速器示意图如下： 3、 产品结构组成蜗轮蜗杆减速器主要由箱体、蜗轮蜗杆、附件、箱盖、底座、涡轮、蜗杆、涡轮轴承、蜗杆轴承。经过毛坯、机械加工、装配三个环节组成成品。其中自制件有:蜗轮蜗杆。外购件有：螺钉、螺栓等小零件。企业所生产的产品的品种较多，产品的结构及工艺有较好的相似性，因而可以组织成批生产，各品种的产量不大,在同一计划期内，有多种产品在各个生产单位内成批轮番生产.4、 车间简介该企业生产蜗轮蜗杆减速器的主要车间为加工车间、装配车间，毛坯车间主要对衬套和主杆的毛坯材料进行热处理,然后进入加工车间加工。加工车间的主要设备组为G:10台,H:10台，I:10台；装配车间主要用来成品出产，把加工车间加工好的经检验合格的零部件和部分外购件装配起来组成成品并入库销售。C产品的装配效率为25个/天，A装配效率为20个/天.工时为1.6h/个，A产品的装配工时为1.25h/个.G的工时为2h/台，H的工时为1h/台,I的工时为1h/台。5、工作日安排每月的有效工作日为4周，每周7天，每天工作12小时。6、原始资料经调查分析，现得到如下与生产有关的资料。 资料1蜗轮蜗杆减速器的结构组成（产品结构相同,零件具体形状不同）蜗轮蜗杆减速器A(1)附件D(1)箱体B(1)蜗轮蜗杆C(1)蜗杆H(1)涡轮G(1)涡轮轴I(1)涡轮轴承J(2) 蜗杆轴承K(2)箱盖E(1)底座F(1)资料2蜗轮蜗杆减速器工艺程序图 毛坯加工 装配 装配 检验 入库二、需求预测1、方法的选取:需求预测是对企业开发与设计产品的市场需求数量进行预测,它是制定生产计划的前提条件。它分为定性预测方法和定量预测方法两种,而定量预测又包含简单平均法、移动平均法、加权移动平均法、指数平滑法、因果分析法五种方法。移动平均法是对历史数据按顺序逐点分段移动平均，以反映产品需求的长期变化趋势。简单平均法没有考虑不规则的、季节性的变化，所以这种方法预测结果误差较大。加权移动平均法是对时间序列中各期数据加权后再进行平均的预测方法。因果分析法是将需求作为因变量,将影响因素作为自变量,通过对影响需求的有关因素变化情况的统计计算与分析，来对需求进行预测。指数平滑法是在移动平均法基础上发展起来的一种时间序列分析预测法，它是通过计算指数平滑值，配合一定的时间序列预测模型对现象的未来进行预测。针对产品企业生产产品的特点，这里选用指数平滑法.因为简单平均法是对时间数列的过去数据一个不漏地全部加以同等利用;移动平均法则不考虑较远期的数据,并在加权移动平均法中给予近期资料更大的权重；而指数平滑法则兼容了简单平均法和移动平均法所长,不舍弃过去的数据，但是仅给予逐渐减弱的影响程度，即随着数据的远离，赋予逐渐收敛为零的权数。综上所述故选用指数平滑法对本产品2013年的销售量进行预测.二次指数平滑法相关公式如下：根据经验判断法，产品每年的销售量时间序列有波动，但长期趋势变化不大,可选稍大的值,以使预测模型灵敏度高些，故分别取0.1、0。3、0。5分别验证，并进行误差分析,以选择较准确的2、需求预测及误差分析项目年份销售量(台)预测值预测值200332003200 3200 200332003200 3200 2003200435003230 3203 200435003230 3203 2004200538003287 3211 3260 200538003287 3211 3260 2005200644003398 3230 3371 200644003398 3230 3371 2006200745003508 3258 3585 200745003508 3258 3585 2007200850003658 3298 3787 200850003658 3298 3787 2008200955003842 3352 4057 200955003842 3352 4057 2009201058004038 3421 4386 201058004038 3421 4386 2010201162004254 3504 4723 201162004254 3504 4723 2011201266004489 3603 5087 201266004489 3603 5087 2012根据表一对不同值的预测值进行误差分析，以确定较准确的值，相关误差参数的计算公式如下：平均相对误差(MD）：平均绝对误差（MAD）：平均平方误差（MSE）：平均绝对百分比误差（MAPE)：追踪信号（）：根据以上计算公式得到不同平滑系数下的误差值如下表 系数 误差指数平滑系数平均相对误差（MD）1193 1015 714 平均绝对误差(MAD）1193 1015 714 平均平方误差（MSE）15263561090303530381平均绝对百分比误(MAPE）22。4434919。2253113.76457追踪信号（）8。000 8.00098.004根据上表可知在时的误差值均小于和时，故当算得的预测值较准确,更接近真实境况。由三个产品的销售变化规律得出三个产品的订货量变化趋势基本相似，故不必在进行误差分析，取相同的进行需求预测。 预测方程为： =+=6208(台）取近似，所以2013年需求量为6300台.三、生产能力的测定1、设备组生产能力的计算 设备组中的各个设备具有以下特点：在生产上具有互换性，即设备组中的各个设备都可以完成分配给该设备组的任务，并能达到规定的质量标准。设备组生产能力计算公式为：M=Fe S/T式中 ：M-设备组的年生产能力；Fe单台设备年有效工作时间(h）;S设备组内设备数； T单台产品的台时定额（台时/件）。 （2)加工车间 G车床（10台)： M=403210/2=20160（个) 周生产能力M=420产品计划产量与台时定额表产品名称 G计划产量(件）6960台时定额（台时/件)2H车床（10台） M=403210=40320(个） 周生产能力M=840个产品名称 H计划产量（件）6960台时定额（台时/件）1I车床（台） M=403210=40320（个） 周生产能力M=840个产品名称I计划产量（件)6960台时定额（台时/件）1装配车间： M=33625=8400个 周生产能力M=175个产品名称C计划产量(件）6960装配定额（台/天）2 M=33620=6720个 周生产能力M=140个产品名称A计划产量（件）6300装配定额（台/天)20四、综合生产计划编制和优化 综合生产计划又称为生产大纲，是根据市场需求预测和企业所拥有的生产资源，对企业计划期内的出产内容、出产数量以及为保证产品的出产所需的劳动力水平、库存等措施所做的决策性描述。1、确定计划期生产产品的市场需求根据需求预测可知2013年对A产品需求为6300台。期初库存量为60台。五、主生产计划编制根据前面计算可知2012年的综合生产计划如下表：月份项目1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月月产量540480550460500390560570600550580520根据综合生产计划确定1月份的主生产计划如下表：A的月产量 月份项目1月周次1234A产量(件）135135135135月产量（件）540A的主生产计划 单位：台期间/周01234毛需求量（GR）在途量（SR)预计可用库存量（PAB)预计在库量（POH）是否缺货净需求量（NR）计划订单产出量(PORC）计划订单投入量（POR)可供销售量(ATP） 200601350125125否0035013502510是35351350135025110是1351351350135025-110是135135C的主生产计划 单位：台期间/周01234毛需求量(GR）在途量（SR）预计可用库存量（PAB）预计在库量（POH）是否缺货净需求量（NR）计划订单产出量（PORC）计划订单投入量（POR)可供销售量（ATP） 1507014507575否00100014503070是1001001450145030115是1451451450145030115是145145六、物料需求计划编制 1、MRP的计算项目通过查找资料可知MRP的计算项目如下：总需求量或毛需求量:表示对物料在周期预计需求量.由主生产计划或根据该物料的直接母项计算汇总而得。计划到货量：表示已订购或已生产，预计在计划周期内到货入库的物料数量。可用库存量：表示在满足本期总需求量后,剩余的可供下一个周期使用的库存量.计算公式如下：可用库存量：表示可用库存量不够满足当期需求量时，其短缺部分就转化为净需求量。计算公式如下：计划订货量：一般净需求量就是生产批量，但考虑生产的经济性及其他生产条件约束,需要按批量规则转换成生产批量。计划投入量：表示投入生产或提出采购的数量，其数量与计划投入量相同，但时间需要与计划投入量的时间反推一个提前期,即：,式中L表示订货提前期。2、MRP的计划因子计划期与提前期：计划期是指相邻两次MRP计算的时间间隔,它是由若干个称为计划周期的小时间段组成。计划周期的长度反映了MRP的细致程度，并与整个计算工作量成反比,一般取其为一周。提前期:提前期关系到生产指令或采购订单的下达时间点的确定，一般可分为外购件提前期和自制件提前期。批量规则:批量即生产量或采购量的大小。根据产品的生产特点和消耗时间确定装配车间的提前期为2周，加工车间的提前期为1周.3、外购件企业外购件有螺钉和螺栓，其中单件产品需要8个螺钉和8个螺栓且三种产品的所需的规格相同.且采用固定批量法螺钉的批量为300件(每箱75件)，螺栓的批量为280件（每箱70件),当净需求量大于时则按箱增加订货量。预订提前期为2周，外购件各期具体数量如下表： 周期项目1234螺钉净需求量028010801080螺栓净需求量028010801080用固定批量法计算如下表（300)（期初库存量50）： 周期项目1234螺钉净需求量023010801080FOQ=300（4箱）03001200900可用库存量Hj(t）507019010 用固定批量法计算如下表(FOQ=280)（期初库存量50)： 周期项目1234螺栓净需求量023010801080FOQ=280（4箱）028011201120可用库存量Hj（t）5050901304、MRP计划表编制由主生产计划知产品1月份均有3期,且每期主生产计划都相同，故选一期编制MRP计划表。因为箱体（B）、蜗轮蜗杆（C）、附件（D)、箱盖(E）、底座（F）、涡轮（G)、蜗杆（H)、涡轮轴承、（J）蜗杆轴承K的生产量和时间基本上能给予保证的物料,并且物料的价值较高，不允许过多地生产或保存，故选用直接批量法.采用直接批量法可使库存储备成本可以减至最低。根据资料1，可得蜗轮蜗杆减速器结构树如下图：蜗轮蜗杆减速器A(1)附件D(1)箱体B(1)蜗轮蜗杆C(1)蜗杆H(1)涡轮G(1)涡轮轴I(1)涡轮轴承J(2) 蜗杆轴承K(2)箱盖E(1)底座F(1)产品的12年一月份库存量如下表物料项目批量规则期初可用库存量提前期蜗轮蜗杆减速器A直接批量601箱体（B)直接批量601蜗轮蜗杆(C）直接批量701附件（D）直接批量601箱盖（E)直接批量601底座（F)直接批量601涡轮（G）直接批量601蜗杆（H)直接批量601涡轮轴承（J)直接批量601蜗杆轴承K直接批量601蜗轮蜗杆减速器的6月份第3周期MRP计划表项目12月份1月份41234A 总需求量35135135可用库存量3506060 净需求量0110135 计划交货量110135 计划投入量110135B 总需求量110135可用库存量3506060 净需求量50135 计划交货量50135 计划投入量50135C 总需求量100145145可用库存量3507070 净需求量30145145 计划交货量30145145 计划投入量30145145D 总需求量110135可用库存量3506060 净需求量50135 计划交货量50135 计划投入量50135E 总需求量50135可用库存量7006010 净需求量0125 计划交货量125 计划投入量125F 总需求量50135可用库存量3506010 净需求量0125 计划交货量125 计划投入量125G 总需求量30145145可用库存量35060300 净需求量0115145 计划交货量115145 计划投入量115145H 总需求量30145145可用库存量35060300 净需求量0115145 计划交货量115145 计划投入量115145I 总需求量30145145可用库存量70060300 净需求量0115145 计划交货量115145 计划投入量115145J 总需求量100270可用库存量60 净需求量40270 计划交货量40270 计划投入量40270K 总需求量100270可用库存量60 净需求量40270 计划交货量40270 计划投入量40270七、生产作业计划编制生产作业计划是企业生产的具体执行计划。这种具体化表现在将生产计划规定的产品任务在规格、空间、时间等方面进行分解，即在产品方面具体规定到品种、质量、数量；在作业单位方面规定到车间、工段、班组乃至设备;在时间上细化到月、旬、日、时，以保证企业生产计划得到切实可行的落实。根据以上资料,该生产作业计划应该属于成批生产的生产作业计划的编制，采用累计编号法,从本年初生产该型号的产品起，按照成品出产的先后顺序,为每一个产品编一个累计号码。1、生产批量与生产间隔期在这里确定的生产批量和生产间隔期采用以量定期法（因为以期定量法制定过程对在制品占用量和资金利用率等经济指标的考虑过于粗糙）毛坯车间:首先给定一个设备损失系数的阈值、设备的调整时间与零件加工时间之比，不能超过该阈值.其计算公式为式中 设备准备结束时间；最小批量；t单件工序时间；-设备损失系数阈值。根据教科书P184表74可得 =0.04(生产类型为大批、零件大小为中件）SN型（用SM型或者3G型计算均类似，且能得到相同结果):由前面测定生产能力时知 t=0。8;=12=375加工车间：t=0.7 =7 （按照零件关键设备的设备准备结束时间和单件工序时间t，计算最小批量，课本P184，关键设备为普通车床组）=250装配车间:由人工装配完成，为保证完成计划，因此批量与计划产品成倍比关系，取其批量为800。并考虑以下因素对其调整组成同一产品的各个零件的批量应满足产品的成套关系批量应与计划产量成倍比关系前车间的批量必须大于或等于后车间的批量基于以上考虑,作出如下调整：毛坯车间Q=3200加工车间Q=1600装配车间Q=800根据资料可得,装配车间平均日产量=800（件）由公式计算结果如下：毛坯车间生产间隔期 R=4天加工车间生产间隔期R=2天装配车间生产间隔期R=1天2、生产周期生产周期是指从原材料投入到成品出产所经历的整个生产过程的全部日历时间。对于零件而言，其生产周期是从投入生产开始到产出为止的全部日历时间。对于产品而言，其生产周期是从毛坯准备、零件加工、部件组装、成品总装的全部日历时间。（1)、零件工序生产周期 零件工序生产周期是指一批零件在某道工序上的制造时间，其计算公式为式中 -工序周期;Q-批量；t单件工序时间；S-该工序的工作地数;Fe有效工作时间；Kt-定额完成系数;准备结束时间.（2)、工艺阶段生产周期工艺阶段生产周期可分为零件加工过程周期、毛坯生产周期、装配生产周期。一批零件的顺序移动方式加工周期的计算公式为式中 -零件在工序之间移动的平均间断时间。 平行移动方式或平行顺序移动方式的加工周期用一个平行系数对进行修正得到:, 依经验取0.60。8之间.毛坯车间:=+12=68 =68+1=69=9天加工车间：=+7=36 =+1=9=+1=11 =+1=7=+4=30 =+1=15=36+9+11+7+30+15+5=113h=14天装配车间:=+6=27 =27+1=28h=4天根据公式对对其进行修正，取=0。6（课本P186），计算结果如下：毛坯车间：=0。69=6天加工车间：=0.614=9天装配车间：=0.64=3天3、生产提前期某车间出产提前期=后续车间投入提前期+保险期+（本车间生产间隔期后车间生产间隔期）某车间投入提前期=该车间出产提前期+该车间生产周期装配车间生产提前期为0,保险期为1天装配车间投入提前期=0+3=3加工车间出产提前期=3+2+(21）=6加工车间投入提前期=6+9=15毛坯车间出产提前期=15+1+（42）=18 毛坯车间投入提前期=18+6=24主要车间的期量标准车间批量（件)生产周期（天）间隔期（天）保险期（天)出产提前期(天)投入提前期（天）装配80031103加工1600922615毛坯320064118244、累计编号法由调查资料可知，该企业组织生产为成批生产方式。因此采用累计编号法编制该企业的生产作业计划.通过产品的交货日期可以逆序计算出各工艺阶段的提前期,再通过提前期与量之间的关系，将提前期转化为投入量与出产量.这种基于提前期的方法即累计编号法.1）计算各车间在计划期末的产品出产和投入应达到的累计号数式中 本车间出产累计号；装配车间出产累计号 ；-本车间投入累计号；本车间出产提前期;本车间投入提前期；最后车间日均产量。2）计算各车间在计划期内产品出产量和投入量式中计划期本车间出产量；本车间期初出产累计号；-计划期本车间投入量；-本车间期初投入累计号。根据资料可知：SN型产品2012年1月初出产累计号0件；SM型产品出产累计号0件；3G型产品出产累计号0件。因此装配车间1月初已达到的出产累计编号为0件.装配车间：出产累计编号0+800=800投入累计编号800+8003=3200依次计算的结果如下表：各车间投入累计编号与出产累计编号计算结果表 日项目1周2周123456789101112装配出产80016002400320040004800560064007200800088009600投入1600240032004000480056006400720080008800960010400加工出产40005600720088001040012000投入104001200013600152001680018400毛坯出产136001680020000投入200002320026400八、作业排序 在制定编制成批生产作业计划中,由于生产多种产品，对生产设备的需求会发生冲突。因此，需要解决各个生产层次中生产任务的加工顺序问题，既包括哪个生产任务先投资，哪个生产任务后投入，还包括在同一设备上不同工件的加工顺序，这一过程称为作业排序。1、作业排序问题的分类（1)基本形式的作业排序劳动力排序：主要是确定人员何时工作生产作业排序：主要将不同的工件安排在不同的设备上，或安排不同的人员做不同的工作。（2）按设备、工件和目标的生产作业排序 设备的数量:单台设备排序与多台设备排序 按工件到达情况：静态排序与动态排序2、作业计划的评价标准 总流程时间最短平均流程时间最短最大延迟或最大误期3、对螺杆泵生产进行作业排序1）关键设备排序问题:企业的主车间为加工车间，企业所自制的零件都要通过车床的加工，所以选择车床为主要工序进行生产任务的排序。要对8种工件进行排序，其中J1代表法兰盘,J2代表泵体,J3代表衬套，J4代表主杆,J5代表从杆,J6代表轴套,J7代表阀体,J8代表阀杆.其8个工件的单机作业排序问题的有关资料如下表所示：工件号J1J2J3J4J5J6J7J8作业时间214652123交货期133823269648用SPT规则计算工件的排序工件排序J6J7J5J1J8J4J3J2作业时间122235614交货期649138262338开始时间02468111622结束时间135710152135延迟L51-46211-23误期T00002000计算得平均流程为12。125 ，但最大误期为2，尽管SPT规则使平均流程时间最短，但存在误期的工件。采用EDD规则得到的工件排序结果如表所示工件排序J7J6J8J5J1J3J4J2作业时间213226514交货期468913232638开始时间03479111722结束时间236810162135延迟L2-3-2-1-37-5-3误期T00000000平均流程时间为12.625，最大延误期为0采用EDD法虽然没有延误的工件，但是平均流程较长,所以可以在EDD的基础上运用SPT进行最优工序排序,得出最后的排序结果如表所示。工件排序J6J7J5J8J1J4J3J2作业时间122325614交货期649813262338开始时间02469111622结束时间135810152135延迟L5-1-40-311-23误期T00000000平均流程时间为11.875，最大延误期为0.平均流程较采用EDD规则减少了0。75个单位。2）多设备排序问题： 非流水生产的作业排序对于工艺路线不同的n种任务在2台设备上加工的排序问题，有如下步骤:（）将工件划分为4类 A类（仅在A设备上加工)、B类（仅在B设备上加工）、AB类(工艺路线为先A后B）、BA类(工艺路线为先B后A）。（)分别对AB类及BA类采用JohnsonBellman方法排序.（)将A类工件排在AB类后。（）将已安排其他设备的工件排序.在两个工序非流水生产作业计划中，希望总流程时间最小时.工件J1J2J3J4J5J6J7J8工件名法兰盘泵体衬套主杆从杆轴套阀体阀杆车/min214652123钻/min22030010分类： A类 仅在车床上加工的零件有：衬套、从杆、阀杆、轴套.B类 无.AB类 先车后钻的零件有：阀体、泵体、主杆、法兰盘。BA类 无。 对AB类采用JohnsonBellman方法排序(课本P204 定理4）根据JohnsonBellman排序算法得：步骤排序过程备注1J7将J7排在第4位2J1J7将J1排在第1位3J1J2J7将J2排在第3位4J1J4J2J7将J4排在第2位 将A类工件排在AB类后 顺序任意衬套（J3)排在第5位、从杆（J5）排在第6位、阀杆(J8）排在第7位、轴套（J6）排在第8位。根据以上工序排序可得加工起止时间表如下：加工起止时间表J1J4J2J7J3J5J8J6开始结束开始结束开始结束开始结束开始结束开始结束开始结束开始结束车123782122232429303132343535钻3481022232424根据以上可得方案加工期为35分钟。九、 课程设计的体会通过两周生产计划与控制这门课的课程设计，使我们更加扎实的掌握了有关生产计划与控制这门课程的知识，在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考,一遍又一遍的检查终于找出了原因所在,也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足.在课程设计过程中，我们不断发现错误，不断改正，不断领悟,不断获取。通过这次课程设计，我们真的学会多了很多东西。第一，我们了解了装配流水线的过程并分析，结合企业的现况,从而确定企业的年度生产计划与主生产计划，完成企业生产计划的编制,最后按照制定的计划进行生产；第二，我们学会了将书本上的知识与实践相结合，强化了我们对理论知识的实践能力；第三，根据收集的有关资料和统计的数据，按照编制年度生产计划的步骤,通过计算和对比得到所需的年生产计划。这次课程设计在团队的合作下终于顺利完成了，最后接受老师的检查.同时,我们对给过我们帮助的所有同学和指导老师表示忠心的感谢!十、 参考资料1 李怀祖. 生产计划与控制。中国科学技术出版社，20112 易树平,郭伏主编。 基础工业工程.机械工业出版社，20073 汪应洛。 工业工程手册.东北大学出版社，199923