cims下的技術貢獻與生產率

1產品的多樣性原則傳統的生產能力定義是，公司的固定資產，可以在一定時期（年、季、月等）內，在先進、適當的組織條件下，通過綜合平衡生產一定類型產品的最大數量。這種定義方法,是從宏觀的、管理的角度來定義的,它給出了生產能力的大致內容,卻不便于問題的深入的定量討論。下面將從技術的角度,對單臺機器和企業的生產能力進行研究,分析影響生產能力的諸要素和關鍵要素,形成生產能力的新定義。1.1機器可用能力的影響因素生產能力是一個變量,受多種因素影響。如車外圓時,加工工時受到的影響因素就有:①加工精度;②主軸速度;③加工對象的脆性;④選用不同材料的刀具;⑤操作者的操作技能和熟練程度。同時,注意到,隨著進給速度和切削深度不斷增大,機器所承受的負荷在不斷增大,到負荷大于機器的最大額定功率時,刀具就會損壞,或者機器被迫自動停機,讓生產能力變為零。即便不在最大功率,機器本身還存在一個運行效率問題:高負荷下,機器的使用壽命會急劇縮短。因此,在多大功率下使用對企業才是經濟的,也是決定生產能力的一個因素。雖然,實踐已經證明,機器的額定生產能力在現實中只能接近卻不能到達,但對機器的使用者—企業來說,選擇什么樣的加工能力最好,確實是要考慮的。另一個方面,同一臺機器加工不同品種的產品時,會由于技術要求的不同,加工形狀的復雜性不同,而具有不同的加工難度,最終使得單位時間里的產品數量各不相同。可見,材料的可加工性,刀具的性能,人的加工技術,機床的切削速度和切削深度,以及機器的持續加工能力,都直接決定機器的可用能力。但可用能力不取決于機器的瞬時加工能力,而取決于機器的持續加工能力。在圖1中,(a)圖表示在一定范圍內,機器的加工能力隨切削深度和速度的增大而增大。(b)圖表示加工的持續時間隨切削深度和速度的增大而減小,直到變為零。(c)圖表示加工持續時間乘以瞬時加工能力所得的積,即機器的持續加工能力。每個圖中的上方曲線,表示用性能好的刀具,或加工性能好的材料時,在同樣的機床狀態下加工能力成倍增長。從(c)圖可見,在某個區域持續加工能力很好,而兩側不好,尤其是右邊。若想在此處增大能力就必須增大成本,如用更大功率的機器,或耐高溫的刀具等。所以,單臺機器的可用生產能力是指在一定成本下,在現有加工技術條件下機器能持續生產并達到較高產量的狀態下所具有的,單位時間里,生產滿足一定技術要求的、特定材料的、產品的數量。可見,提高單臺機器的加工能力應從機器,技術要求和被加工件以及人員幾個方面來考慮。對制造過程來說,技術要求和工件材料是由設計者決定的,因而,制造車間只能在機器和人員兩方面努力。但通常,技術要求的一點改進都會使加工時間減少很多。因而,設計在源頭決定了生產能力的大小。改進設計,是能力增長的重要方面。1.2單臺機器的全自動化、整企業是由機器、材料和人組成的系統,機器數量的多寡,性能的優劣,人員的多少,決定了企業生產能力的大小。產品的制造過程可看作是物料(原材料、半成品等)在眾多的機器之間的流動過程(物流)。因此,決定企業生產能力的因素具體包括以下幾個方面:(1)物流的路徑是否復雜,即加工工藝的復雜性。(2)機器的加工時間,這又取決于兩個方面,一是材料可加工性,二是機器的性能。(3)機器與機器之間的距離,即材料的運輸時間。(4)人員是否配齊,勞動技能的熟練程度以及對工藝路線的理解程度。另外,不同的生產成本,會形成不同的生產能力,必須盡量作到生產成本最小化。為了保證交貨期以及生產最大化,必須均衡生產。因為對由不同零件組成的產品來說,如發動機,若生產了10個箱體,卻在同時只生產了8個曲軸,最終也只能裝配8臺發動機。因此,又可得到如下兩條:(5)多大生產成本下的生產能力。能力的成本本質上是一個多約束條件下的最優化問題。Bretthauer等認為:為了滿足一個系統性能的要求,離散狀態下能力成本是一個凹函數。離散變量在非線形限制下,增長能力費用和減小能力而節省的費用同時發生和不允許同時發生下的最小費用能力計劃的制訂,可以用分支訂界法和割平面法相結合,求得成本的全局最小解。(6)生產必須做到均衡生產,它是合理組織生產活動的基本要求,對于有效利用資源,建立正常生產秩序有重要作用。綜上,企業的生產能力是指在一定的生產成本、生產方式和工藝路線下,企業的機器,處在可用能力狀態下,在一定數量熟練工人的合作下,經過均衡,單位時間里生產某種產品的數量。通常,計量單位為標準工時,計算式如下:可利用能力=計劃時間·機器實際運行時間的百分數·效率因子其中,計劃時間=班次·每班工作時間·天數。機器在運行期間可能由于故障,工人曠工,缺料而閑置,從而不具有實際生產能力,因此應乘以實際運行時間占計劃的百分數。效率因子是機器運行性能和標準狀態下的比較,這個因子決定于機器狀況、材料的可加工性、工具和操作者的技能。負荷=加工時間+準備時間。每個機器的提前期決定于批量大小、加工時間、準備時間、排隊時間、等待被運送時間和傳送時間,即機器的提前期=加工時間+準備時間+排隊時間+等待被運送時間+傳送時間。可見,排隊時間、等待被運送時間、傳送時間,都不是可用的生產能力,僅僅是占用了空間和時間。由上可見,在整個生產過程中,產品按照一定的工藝路線在走。如果說,此時的管理目標只是保證單臺機器的正常運行,努力縮小運輸時間,排隊時間,那么,還只能說這只是抓住了問題的表面。因為,所有這些活動都是工藝路線決定的,而工藝路線是由工藝部門根據技術圖紙來確定的。工藝部門在制作工藝路線時,它的著眼點往往僅在于保證制造符合圖紙要求的產品。它沒有或很少去考慮生產瓶頸,以及如何克服生產加工瓶頸,提高生產能力,保證均衡生產。對于瓶頸的產生,管理者只能接受現實,從完成任務的角度出發,用管理的手段,如加班,外協來解決瓶頸。但真正有效的解決瓶頸,應依賴于工藝的改進,要獲得低成本的生產能力的提高有賴于對工藝路線的深入研究和改進。2能力需求計劃的關鍵在提前期的計算式子里,加工時間和工作準備時間才是可用能力,通常,它們只占整個提前期的很小一部分,這已被生產實踐所證明。而排隊和運送時間卻占了很大比例。因此,控制排隊時間是減小提前期的關鍵。而排隊的多少是由能力需求計劃的投產時間決定的,因此研究能力需求計劃具有很重要的意義。由于瓶頸部分所增加的時間(和計劃相比較),就是整個系統增加的時間。因此必須擴大瓶頸的加工能力。制定能力計劃時,必須保證機器的累計負荷小于機器的累積加工能力。3人工智能企業中的兩種調度的優化能力需求計劃是為了滿足物料需求計劃而對所需資源的控制和計劃。詳細的計劃需要考慮已投放訂單和即將投放的訂單所形成的總負荷,它的制訂依賴工藝路線、批量和相應的機器本身的資料。目的在于給每臺機器在適當的時間段分配適當的負荷,以保證物料需求的實現,對客戶而言,就是保證交貨期的實現。對能力計劃的處理,不同的學者,由于所關注的角度不同,采用了各種不同的方法,就他們所用的數學理論而言,大多是基于數學規劃法,線性規劃,整數規劃,動態規劃。但也有一些人采用了不同的方法,如Bahroun。這些計算都是基于一定的模型,當生產情況發生變化時,模型便不再適用。負荷分配要考慮它的到達時間、裝卸時間、準備時間、操作順序、交貨期、是否會產生瓶頸、成本是否最小等,它是在等式和不等式約束下求性能指標的優化,在計算量上往往是NP完全問題,即隨著問題規模的增大,對于求解最優化的計算量呈指數增長,使得一些常規的最優化方法往往無能為力,對于這一點Garey等給出了明確的證明。至今還沒有形成統一的模型和算法。因此,在實際生產中只能依據一定的優化排序規則,尋求在一定優化條件下獲得一個滿意解。由于負荷分配的最終結果是每臺機器上要承擔多項任務,因此,應以機器作為考慮重點。方法是:首先按工藝路線,給每臺機器分配任務,進行負荷累加。假設load表示負荷,則load=∑k=1s∑i=1mPikni∑k=1s∑i=1mΡikni其中s表示工序總數,m表示產品種類數,Pik表示第i類產品在第k道工序的加工時間為Pik,ni為其數量。再按各種零件的交貨期倒排時間,決定在該臺機器上的投產期。如果該臺機器上出現時間重疊,使得累加負荷大于機器在交貨期里的累計能力,則移去一部分不重要負荷或推遲其投產期。如果負荷小于能力,則按如下規則排序決定各自加工順序。①最短加工時間優先。這條規則能有效縮短生產通過時間,也有利于提高設備利用率,減少在制品占用。②交貨期最早者優先。③最長加工時間者優先。Brankamp在terminplanungssystem中給出了一種負荷平衡算法。程序的思想是:首先找到負荷高峰,查它的基本數據,在判斷可解性后,確定移走負荷高峰的工藝路線,將各個工作崗位的負荷重新計算,看有無新的高峰出現,若無,則此時各個工作崗位的任務負荷就是計劃的任務負荷。但對某些專用機床,其負荷是移不走的,因此,生產上應該考慮使用基于