生产控制系统概述.doc

《生产控制系统概述.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《生产控制系统概述.doc（7页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、生产控制系统概述 生产控制的对象是生产过程,是经济控制系统中微观层次的一个分支，但它也是一个复杂系统。它的经济活动要素主要包括人、物资、设备、资金、任务和信息。这些要素一方面分布在企业的所有部门各个环节，另一方面每时每刻处于运动之中。由于要素分布的分散性管理手段又基本上采用手工作业，所以生产控制系统具有自身的特点，这些特点主要是：控制的整体性、控制活动的分散特性、控制活动中人的重要性等。对新的生产计划和控制方法的要求为了克服实际中遇到的困难，越来越多的计算机公司、软件公司和管理咨询机构都正在提供越来越多的，或多或少的生产计划和控制的解决方案。这些方法总的来说具有如下的发展趋势： 在车间中或接近

2、车间的交互模式中采用工作站； 能够与主机或下层的计算机系统进行集成； 提供越来越多的标准软件用于大量数据的数据处理和保存； 集成了分析和表示方法程序，尤其是采用图形表示的方法； 采用价格便宜的数据库系统。除了这些系统之外，运行数据采集和处理系统（PDR-PDP系统）的迅速发展也令人注目。其基本想法是尽可能实际地采集加工和运输过程的开始和完成时刻，通过一个全自动的计算机控制器对这些数据进行自动的采集和记录。在第二步将这些数据进行综合和处理，从而得到关于工作进度的报告和关键数据。在离散加工型生产车间中，经常是完全不使用生产调度模块，而代之以显示在计划板上的生产进展情况。这种控制台已逐渐被具有交互功

3、能的彩色图形显示器所代替-称之为电子控制。自80年代初以来，可以看到一个明显的趋势，即将生产控制结合进一个全面的、集成的制造企业模型中去。这种方法在60年代中在集成的数据处理这一概念下进行过讨论，但由于不同硬件和软件系统之间联结的巨大困难而未能实现。今天这种集成的想法又通过计算机集成制造（CIM）、后勤供应技术（Logistics）和准时生产（JIT）概念从不同的角度被重新提起，并且在实际中越来越多地被实现。CIM思想强调的是在一个计算机应用的工厂内设计功能（计算机辅助设计）、加工计划（计算机辅助计划）、制造（计算机辅助制造）和质量保证（计算机辅助质量管理）功能的计算机化和集成。后勤供应和JI

4、T考虑的则是完整的物流以及与其伴随的采购和销售市场之间的信息流，其目的是为了能够使企业以最短的时间、在正确的时刻和地点、以尽可能低的成本满足市场的需求。它要求与供应商和重要客户之间进行在线连接。值得注意的是，在这些解决方法中没有提到控制方法本身的问题。在较新的文献中，除了极个别的例外之外，也没有看到有控制方法新的报导。一个例外是日本的看板控制系统，另一个是在美国影响较大的最优化生产技术（OPT）系统。但必须指出的是，在发表的所有关于这些方法的文章中都没有介绍其普遍适用的模型。然而，只有借助模型才能够容易理解其相应的规则和公式，并保证取得有针对性的结果。另一个值得注意的对生产控制方法的研究是Pl

5、ossl对生产控制的解释。他强调输入、输出对控制库存和生产周期的重要性，并将其用一个很有说服力的模型进行了表示：任务的输入速率必须根据相应的输出速率进行定义和控制。输出速率同样受到能力（本身也是一个变量）的影响。生产过程中的在制品数量由输入和输出确定，它又进一步决定了生产周期。Plossl实际上已经表示出了这个本质的相互关系，只是没有将它构造成为一个形式化的（数学）模型。因此，在以往发表的论文对生产控制的研究的基础上，我们首先应该确定现在和将来对生产控制系统的要求。这些要求可以分成3类（如下表1所示），考虑到完整性，对硬件和软件发展趋势同时进行了描述：对新的生产计划和控制方法的主要要求是：1、

6、要能够用计算机按照随机过程模型表示和处理生产过程；2、另外，要能够根据市场和所使用的制造设备（成本中心和工作中心）的情况采用不同的控制策略。例如在生产任务饱满情况下强调的是设备的利用率，而在任务不足的情况下短生产周期更重要。计划和控制方法不能去试图通过将任务向前推移来提高那些无法满负荷使用的机床的利用率，因为这样反而会进一步使瓶颈机床的负荷更加加重。3、另一个重要的要求是要能够对生产周期、库存、计划能力和利用率这4个目标参量进行测量和控制，对出现的偏差进行诊断。4、最后，还要求能够在控制回路中对反馈数据的质量进行检查。如果不遵守这些基本原则，任何生产计划与控制系统在实际应用中都会失败，因为它们

7、不能满足现代生产企业的需求。除了以上技术要求之外还必须考虑人的作用，还必须定义对使用方法的要求。首先，必须给决策和计划一定的自由空间。由于过程本身的随机特性而使得进行准确到分钟或小时的计划显得毫无意义。更重要的是，进行计划的和计划设计的员工应该在规定的工作内容和计划范围内主动地参与生产过程的计划和控制。因此，需要有一个能够清晰表示过程的方法，并通过不同的计划方法和用户友好的监视和诊断手段对其进行支持。另外，必须有意识地放弃下面的做法：即每一项活动都非通过系统不可。通过交谈、电话等进行的人员之间的交流是完全必要的，过多的形式化会窒息整个系统。最后在进行数据采集的初期就将有关人员的数据（用于进行工

8、资的计算）和有关过程的数据（用于任务监控的目的）分开是比较理想的做法，在今天的技术水平下，这也是可能的。将调度归并到质量管理的范畴中去是实现这种想法的好办法。在质量管理的发展过程中产生的各种方法也可以用于生产计划和控制中去。例如：将统计方法用于计划和监控；通过偏差进行分析和诊断；以及通过质量管理目标和组织来保证其质量。当一个企业对它的计划系统产生的结果和产品质量和成本具有同样的责任感和自豪感时，企业才可能在这方面取得明显的进步。现代生产计划和控制方法所提出的要求的本质是：能够正确地表示实际生产过程模型，对生产控制中4个基本目标参量（高利用率、低库存、生产周期短、按时交货）之间的依赖关系能够正确

9、予以表述。当然，为了做到这些，首先必须对生产周期进行详细的考察。生产控制的含义一个生产控制系统最重要的任务首先是控制基本库存和流量库存，即平衡输入和输出。然后再使用精确控制的方法减小控制库存。同时还可以考虑采取一些能力计划和批量计划的措施。生产周期和脱期（脱期等于任务的实际完成日期减去计划完成日期）是两个不同的目标参量，对它们分别监控，分别采用不同的措施进行控制生产周期只是平均库存与生产能力的函数，脱期却受到另外两方面的影响，即：计划生产周期和实际生产周期的偏差；计划与实际任务投放日期的偏差。流量图特别适用于作为生产控制系统的模型，因为它能够清楚地表示改变某个参量（如生产周期）的措施对其它参量

10、（如利用率和脱期）的影响，尤其是可以通过监控和诊断系统进行检验。流量图的基本结构和它们的表示形式看起来很简单，但实践表明，要从计划和实际值的偏差找出其真正的原因，并由此得到正确的改进措施并不总是那么容易的。有一种用于单件和批量生产控制的一种新的理论方法，这种理论方法被称为“面向负荷的任务投放方法”。它主要是考虑控制平均库存，并进一步间接地影响工序或任务的平均生产周期。该方法可首见于Jendralski的仿真研究。Bechte将它发展成一种容易使用的方法。Buchmann将这种方法集成到了一个PPC系统中，并由Erdlenbruch对一些重要的地方进行了完善。生产控制的主要活动控制贯穿于生产系统

11、运动的始终。生产系统凭借控制的动能，监督、制约和调整系统各环节的活动，使生产系统按计划运行，并能不断适应环境的变化，从而达到系统预定的目标。生产系统运行控制的活动内容十分广泛，涉及生产过程中各种生产要素、各个生产环节及各项专业管理。其内容主要有：对制造系统硬件的控制（设备维修）、生产进度控制、库存控制、质量控制、成本控制等等。生产进度控制，是对生产量和生产期限的控制，其主要目的是保证完成生产进度计划所规定的生产量和交货期限。这使生产控制的基本方面。其它方面的控制水平，诸如库存控制、质量控制、维修等都对生产进度产生不同程度的影响。在某种程度上，生产系统运行过程的各个方面问题都会反映到生产作业进度

12、上。因此，在实际运行管理过程中，企业的生产计划与控制部门通过对生产作业进度的控制，协调和沟通各专业管理部门（如产品设计、工艺设计、人事、维修、质量管理）和生产部门之间的工作，可以达到整个生产系统运行控制的协调、统一。维修，是对机器设备、生产设施等制造系统硬件的控制。其目的是尽量减少并及时排除物资系统的各种故障，使系统硬件的可靠性保持在一个相当高的水平。如果设备、生产设施不能保持良好的正常运转状态，就会妨碍生产任务的完成，造成停工损失，加大生产成本。因此，选择恰当的维修方式、加强日常设备维护保养、设计合理的维修程序是十分重要的。库存控制，是使各种生产库存物资的种类、数量、存储时间维持在必要的水平

13、上。其主要功能在于，即要保障企业生产经营活动的正常进行，又要通过规定合理的库存水平和采取有效的控制方式，使库存数量、成本和占用资金维持在最低限度。质量控制，其目的是保证生产出符合质量标准要求的产品。由于产品质量的形成涉及生产的全过程，因此，质量控制是对生产政策、产品研制、物料采购、制造过程以及销售使用等产品形成全过程的控制。成本控制，同样涉及生产的全过程，包括生产过程前的控制和生产过程中的控制。生产过程前的成本控制，主要是在产品涉及和研制过程中，对产品的设计、工艺、工艺装备、材料选用等进行技术经济分析和价值分析，以及对各类消耗定额的审核，以求用最低的成本生产出符合质量要求的产品。生产过程中的成

14、本控制，主要是对日常生产费用的控制。其中包括：材料费、各类库存品占用费、人工费和各类间接费用等。实际上，成本控制是从价值量上对其它各项控制活动的综合反映。因此，成本控制，尤其是对生产过程中的成本控制，必须与其它各项控制活动结合进行。传统生产控制的缺点生产计划的发展促进了制造性能的改善，但是还有许多问题没有解决。这主要是因为生产控制系统的问题。简而言之，传统的生产控制系统主要存在着三方面的缺点：尽管用于计算机系统和数据处理的费用很高，但是计划和实际结果却差别很大；不恰当的性能数据报告，对生产周期、计划性能、库存几乎没有实际控制能力；计划与操作人员决策责任很小。下面对这三方面缺点予以详细阐述：1、

15、尽管生产的计划、反馈和生产活动控制系统中广泛地应用了数据处理技术，尽管为能力调度和精确调整花费了许多计算时间，由计算机计算得到的“最佳”生产过程与实际的生产过程却很少相符和。许多专家认为，“通常，计算得到的周计划常常由于紧急订单、技术意外和故障很快就过时。”“通常必须在很短的时间以后重新修订精确调度”。因此，为“赶日期”而“绕开系统”进行的特别行动在实际中经常可见。2、通常的生产控制系统不能提供直接可利用的信息和指示，从而不能帮人们有针对性地对生产周期、脱期、库存和产出率等目标进行关于和控制。另外，生产控制系统在其介绍中，似乎有充足的根据并且初看上去很明了，但实际上常常不能够对其宣称的控制参量

16、进行测量，也不具有合适的控制参数。3、越来越复杂的系统使“正在工作的人”进行自治决策的空间越来越小。计划人员或计划所涉及到的人员没有足够的信息或未经充分的培训和缺少能够胜任的专业调度人员，可能会使得花了很多钱安装起来的系统被丢弃在一旁。在这种情况下，车间主任会转向使用非正式的系统，在他的笔记本上保存一个数据库和一组分发规则。人们总是认为：生产控制系统的性能不好是由于订单的计划生产周期不够和缺少反馈信息。这说明了为什么在线数据采集系统得到非常广泛的应用。然而许多企业中在引入这种系统之后只是更明显地看到了这些缺点，有关解决这些问题的生产控制方法还有待于进一步寻找。70年代末，日本工业的成功和有关看

17、板控制系统（在日本，看板的含义是卡片、招贴栏、符号）的报告证明：西方许多关于计划系统的思维方法完全是错误的。1980年以来，联邦德国的许多企业相继引进了看板控制系统，并部分地获得了显著的成功。有些企业也认识到：由于其产品和生产结构不满足或不能满足应用看板控制系统的必要条件，他们不能使用这种方法，尤其是单件、小批量和多品种批量生产的企业。值得注意的是，关于看板控制系统和其继续发展的文章都不具备自成体系的生产过程理论，而仅是应用步骤的描述。另外，无论是传统的生产控制系统还是像看板控制系统这样的新方法都不具备一个可靠的、一般适用的生产过程模型作为其理论基础。因此也不能在此基础上逻辑地推导出专门的方法

18、、所需要的必要条件和适用的范围。而且，迄今为止的一些生产控制方法对生产周期所做的假设太简单了。控制活动中人的重要性生产控制系统的又一重要特性是控制作业基本上是手工操作，使得在控制系统中扮演着重要角色的信息难以及时地准确地处理，因此人的素质在控制活动中起着重要的作用。与人的因素有关的问题主要在以下几个方面。1、控制目标可变性至此，我们的讨论集中在控制目标恒定的系统内，而一个动态的生产系统在实施过程中控制目标常常需要调整，其原因是多方面的。如市场需求发生较大变动，不得不调整目标；因内部管理原因原目标已无法达到，必须对目标作调整。生产目标的调整涉及到整个系统，调整的好坏会影响到企业经营效果，而此项工

19、作没固定的决策程序与方法，主要取决于人的经验和能力。2、信息处理由于控制活动的分散性以及大量的手工作业，信息的传递速度很慢，当天的生产现场信息从现场传送到厂级主管手中，一般要等到第二天，这迟到的信息，对于控制是很不利的。在人工系统中，当信息通过人们的接受、解释和传递时，信息很容易被有意无意地错误理解，甚至丢失，使反馈的信息失去真实性，失真的信息是无法保证控制质量的。及时控制要求要求对系统实施连续地测量，但往往由于人力资源的限制，测量成为间断性的，其结果，信息的反馈也是断续的、迟到的。3、判断的主观随意性在工程技术控制系统中，控制功能是由一定的元器件构成的控制回路执行的，一旦系统的特性参数确定完

20、毕，控制将不偏不倚地执行。在生产控制中却很难做到这一点。虽然对控制系统的稳定范围、灵敏度和反应性都可以在系统设计中加以规定。但企业系统是个开放系统，环境对系统的影响是随机的、多变的，因此控制系统的特性参数需要灵活地调整，而调整活动几乎是完全凭借管理人员的人为判断，这种判断与人的经验、知识等有关，不同的人会有不同的判断，主观随意性很大。生产控制系统受人为因素的影响程度依生产系统的差异而变。当生产系统是装置型的连续性的，如发电厂、炼油厂、化工厂等，他们更多地依靠技术而不是人力。只有当那些生产过程依赖于人力控制的系统，控制活动中人的因素就显得特别重要。服务企业一般多具有这个特点。控制的整体特性企业系

21、统具有整体特性，同样，作为企业的重要一项职能管理-生产管理也具有整体性。它既包括了生产管理的计划、组织、控制三大职能之间的整体性，也包括了生产管理与市场、财务等职能管理之间的整体性。1、生产控制与计划、组织职能的关系生产过程的基本活动（即输入-转换-输出）联系着计划、组织和控制三个职能。计划的主要功能是确定目标和指标，选择合适的生产方案，制订达到目标的手段。组织的功能是根据计划确定的目标，合理组织生产要素，即把员工、设备、物资组合起来去完成生产任务，它发挥着执行计划的功能。而控制的功能则是检测生产系统的输出状态，判断其稳定性，最后作出是否需要控制，以及如何控制的决策。这三个管理职能相对独立，又

22、相互联系，在三者的共同作用下，生产系统才能正常运转，运转质量的优劣与三者之间整体协调的好坏密切相关。下面我们通过企业中普遍存在的流动资金控制问题来说明生产系统的整体性。某厂的流动资金平均占用量为1500万元，年周转次数1次，经分析主要原因是库存量大，以及生产周期长。该厂做出压缩流动资金20%的计划，并把指标下达到供应科和生产车间。各部门接受到计划指标后，纷纷采取控制措施，如减少库存量，精心制订生产作业计划等等。但很快出现许多问题，因原材料库存品种不足，缺料次数明显增加，影响生产进度计划和生产周期。严重时不得不中断某项制造任务，被迫投入另一项任务，这时又要有新的投入。结果生产现场在制品数量大大增

23、加，生产周期变得更长，压缩流动资金的计划无法实现。在本例中，原本的资金控制转化为库存控制和进度控制。物资部门为控制库存资金，采取减少库存品种的措施。但是由于库存计划与生产计划协调不力，材料库存不足影响了生产计划的正常执行，生产次序打乱了，在生产现场滞留了过多的资金。也会出现另外一种情况，计划是合理的，控制措施也是得当的，但因为组织实施不利而不能实现计划目标。诸如此类的现象在企业中经常可见，因此，要把生产系统状态有效地控制在预定目标上，计划、组织、控制三者间的整体配合协调是必需的。2、进度、质量、库存、成本四种控制之间的关系从字面上看，这四种控制互相之间的关系并不十分清晰，但当你面对任何一项具体

24、的控制任务时，就会发现他们之间存在着密切的联系，互为因果，牵一发而动全身。在制造业进度控制几乎每时每刻都在进行着，是一项工作量很大的日常管理活动。生产进度计划执行与其它三项控制活动密切相关。如因质量控制不善，产生了超计划不良品，会影响生产进度；因库存控制不善，发生了停工待料，会导致生产中断；也可能为了控制成本而削减库存，进而影响了生产进度。质量控制是一项得到普遍重视的管理活动，“质量管理是一项全员全过程的管理”这个命题，就足以说明它的整体特性。具体地讲，为了赶进度可能影响产品质量；不合理的库存量会掩盖质量管理上的种种缺陷；为了降低成本可能会取消某些质量控制活动而影响产品质量。库存为生产而存在，

25、是必不可少的。但过量的库存会增加成本，并且过多的库存还会掩盖管理上的问题，使系统恶化。成本是反映企业经营管理状况的综合性指标。通过上面三项控制活动的简单分析，已足以理解成本控制与其它三者的关系了。从以上分析给予我们的启示是，任一项控制活动都不是孤立的，进行任何一项控制活动都会影响到其它活动，所以要作全面的整体的考虑。还必须明白，所有的控制活动最终的目的是按时、按质、按量和低成本地制造产品，使生产系统具有竞争力。3、生产控制与其它管理职能的关系如果理解了全面质量管理，就很容易理解生产控制与企业中其它管理，如与市场管理、财务管理、人事管理等之间的关系。全面质量管理理论告诉我们，质量形成于企业经营活

26、动的全过程，与全体员工的工作质量有关，因此质量控制再也不是生产管理一家的事情。现代管理理论认为质量管理属于机能管理，而不是职能管理，它不是某个职能管理部门可以承担的，需要企业所有部门、全体员工通力合作才能完成的。成本控制与质量控制具有同样的属性，它也是机能管理，成本也是形成于企业经营活动的全过程。我们把成本控制作为生产控制的一项业务活动，是因为大部分的成本支出发生在生产过程。控制的整体性特点告诉我们，既需要企业最高层领导从整体上进行协调，也需要中层以及基层管理者从整体利益出发主动调整自己的行为。控制活动的分散特性从控制活动的整体特性很容易使我们意识到管理的系统原理，这是很重要的一条原理。但是，

27、从目前企业生产控制的现状分析，控制不力往往与控制活动的分散特性有关。所以，客观认识生产控制活动的分散特性，对于提高控制活动的有效程度，满足整体特性的要求是十分重要的。1、组织结构的分散性企业的经营管理系统按管理职能分可得到纵向结构，主要有市场、财务、生产三个子系统，在水平方向可划分为高层、中层和基层三个层面。如果广义地理解生产管理，在组织结构上还包括产品设计部门、物资供应部门、设备管理部门、动力部门等等。在车间层面上，又分成若干个车间，车间内又建成了许多的班组。这些小的生产单元按照各自的隶属关系，由上而下组成了一个企业系统。反过来，自上而下分解成几个相对独立的单元。企业既是系统的又是分散的，它

28、的分散特性给控制带来困难。2、控制职能的分散性组织结构的固定划分，规定了相应的管理职能，由于结构上的分散性，在管理职能上也势必是分散的。以质量控制为例，厂级有技术设计部门、物资部门、设备部门等部门负有质量控制职能；车间一级全面负责产品加工质量，它也需要从技术、材料、外构件、设备、员工等方面实施控制；再往下，班组和每位员工都承担着一定量的质量控制职能。由于控制职能的分散性，使得质量问题的原因不易查清，容易滋生部门之间的扯皮恶习。3、人员的分散性结构和职能的分散性引出了人员的分散性。由于每个人归属于某个组织单元，他熟悉的关心的执行的都是本部门的职能。在组织上他对自己所属部门负责，在习惯上他更多地考

29、虑本部门利益。如果一个人长期在一个岗位上工作没有流动，会加剧员工整体观念单薄的倾向，这对于加强控制，实现整体目标是很不利的。控制活动的分散性是客观存在的，它对于集中控制是不利的，如何设计合适的组织结构，合理分配管理职能，加强员工的整体观念的教育都是必要的。生产控制目标的转变制造企业总是存在着相互矛盾的目标。市场和用户要求短的交货期和准时交货；生产部门希望有一定批量的负荷，并且通常希望生产设备有高的利用率；财务部门和生产部门都希望有最低的原材料、半成品和成品库存。然而，由快速准时交货要求的与日俱增应改变了这些目标的权重。以前最受重视的是机床设备和人力的利用率，现在则更加强调同时满足用户交货期要求

30、、最大的产出率和低库存。短生产周期（短交货期）不仅增强了企业的竞争力，而且还会企业减少对部件和产品进行重新设计的风险，因为用户可以较早地为其订货确定最终的技术要求。为了提高竞争力同样需要将好的计划能力。由于计划的良好执行过程不会经常被为完成紧急任务而中断，因此对于企业来说，细致的调度具有平稳执行任务并提高效益的附加效果。追求低库存的原因有多种。一方面，对于许多企业，减少库存就减少了周转资金的积压，减少了企业贷款的费用，并且节省出来的周转资金可以用来购买先进的生产设备。例如：有一个机床厂利用系统化的方法在保持它的产量不变的情况下，8年重视库存降低了70%。另一方面，人们也认识到（主要是通过日本企业的成功）高库存隐藏了企业中许多问题，如：超长的准备时间、不可靠的生产过程、低产品质量。这些问题实际上造成厂生产周期。生产周期延长是由于每个工作中心上都有长长的