
第九章 多品种批量生产 教学辅导 2010年8月 一、本章内容及重、难点问题 本章分七节介绍了多品种批量生产的相关理论和方法。具体内容包括: (一)掌据成组技术的有关概念、基本源理和应用 (二)第罪多品种批量生产作业计划编制的单用 (三)重点掌据生产作业计划期量标准的计算方法 (四)了解累计编号系统的计划编制方法 (五)了解制造资源计划系统的产生背景、基本结构 (大)S的经济效益和应用条件 (七)生产作业排序(流水型同顺序排序月恩) 二、本章重、难点问题辅导 (一)成组技术的基本原理和应用 首先同学们应明确,多品种批量生产具有生产的产品种类多,变换快:产现场具时加工的零件 种类繁多:生产线和生产设备因换产品需要不断地调整:生产稳定性差:通用加工设备:能按工艺 专业化组凯生产的特任 成组技术的基本眼理:就是识别和利用事物的相似性 世界上不同的事物之间。客观上在某些方面存在着相似性,根据一定的目的,按它们的相似特 征,对它们选行归类分组,就可以使源来多样化无序的事物有序化: 最早把相似性原理应用到生产上,是根据工件形状和加工工艺的相似性,把不同产品中同类零 件集中起来,形成一定的批量,在自动和半自动机床上加工,设备只需调竖一次,就可以加工这一 批的所有零件,人们称之为成组加工。 随着工件分类方法和分类于段的发展。出现了“工艺分类编码系统”和“工艺流程分析法”等 分类方法和手段,能够把工艺过程相拟的零件方便地进行分类偏组,并在此基础上研究制定适用于 一个零件族的典型工艺,就是所谓的成组工艺。 成组技术:是成组原理与现代科学方法和计算机技术相结合的一种现代管理技术。它已成为成 透多品种中小批量落后的传统生产方式和提高其经济效益的有力式墨。 (二)生产作业计划的批量标准 首先同学们应了解生产作业计划的期量标准是编制生产作业计划时所采川的时间和数量方面的 标准数据。采用先进合理的期量标准,不仅可以简化计划编制工作,面且可以提高计划编制的质量
第九章 多品种批量生产 教学辅导 2010 年 8 月 一、本章内容及重、难点问题 本章分七节介绍了多品种批量生产的相关理论和方法。具体内容包括: (一)掌握成组技术的有关概念、基本原理和应用 (二)掌握多品种批量生产作业计划编制的原则 (三)重点掌握生产作业计划期量标准的计算方法 (四)了解累计编号系统的计划编制方法 (五)了解制造资源计划系统的产生背景、基本结构 (六)FMS 的经济效益和应用条件 (七)生产作业排序(流水型同顺序排序问题) 二、本章重、难点问题辅导 (一)成组技术的基本原理和应用 首先同学们应明确,多品种批量生产具有生产的产品种类多,变换快;产现场同时加工的零件 种类繁多;生产线和生产设备因换产品需要不断地调整;生产稳定性差;通用加工设备;能按工艺 专业化组织生产的特征。 成组技术的基本原理:就是识别和利用事物的相似性。 世界上不同的事物之间,客观上在某些方面存在着相似性,根据一定的目的,按它们的相似特 征,对它们进行归类分组,就可以使原来多样化无序的事物有序化。 最早把相似性原理应用到生产上,是根据工件形状和加工工艺的相似性,把不同产品中同类零 件集中起来,形成一定的批量,在自动和半自动机床上加工,设备只需调整一次,就可以加工这一 批的所有零件,人们称之为成组加工。 随着工件分类方法和分类手段的发展,出现了“工艺分类编码系统”和“工艺流程分析法”等 分类方法和手段,能够把工艺过程相似的零件方便地进行分类编组,并在此基础上研究制定适用于 一个零件族的典型工艺,就是所谓的成组工艺。 成组技术:是成组原理与现代科学方法和计算机技术相结合的一种现代管理技术。它已成为改 造多品种中小批量落后的传统生产方式和提高其经济效益的有力武器。 (二)生产作业计划的批量标准 首先同学们应了解生产作业计划的期量标准是编制生产作业计划时所采用的时间和数量方面的 标准数据。采用先进合理的期量标准,不仅可以简化计划编制工作,而且可以提高计划编制的质量

对于需求相对稳定、周期性重复生产的产品〔工件),常用的期量标准有:生产周期、生产间 隔期、生产提前期,批量和在制品储量等。 1批量和生产阿隔期 批量:是花费一次准备结束时间投入生产的同种制品的数量。 准斋结束期:是指在生产一批产品之前,用于熟8图饭、领取工具,调整设备工装、安装调整 横具,准备沙箱型板等所花的准备工作时间,以及在一批产品加工结束后用于整理整领所花的时间。 生产间隔:是相邻两批同种工件投入(或)产出的时间间隔。在周期性重复生产条件下,批量 与生产间隔有如下关系: Q-RXTjg Q:生产数量 R:工件的平均日需求量(件/天) Tg:生产间隔期(天) 在年产量一定的条件下,生产批量与间隔期是正比关系,与投入次数是反比关系,即,批量小, 间隔期短,投入次数多。投入次数多,则调整次数多,因此调整费用大。 批量大,投入次数少,但每批工作的加工时间(生产周期)就越长,使生产成套性变差。生产 中的在制品增加,占用的生产面积和金库面积增加,在制品的库存管理费用增加。 所以,批量过大和过小都不相宜。 (1)经济批量法 批量大小对生产和经济的影响主要表现在以下两个方面: 换产费用F:(设备调整和工装调整的费用) 库存费用B(库存在制品本身占用的资金、库存在制品占用生产面积和仓库面积的折日费、库 存在制品的管理费用、库存在制品的丢失、损耗等损失费用)设当批量为Q时,民为全年所需的换 产费用:F-KX/间 属:每一次换产所需的换产费用(元) N:制品的年产量(件/年) B为库存费用 F=l/2×QXP-RD/PxH P:制造该制品的生产率(件/天) R:该制品的平均日需求量(件/天) H:该制品的岸存费用(元/件年) 全年需要换产费和岸存费的总和:下甲,F 将F和B代入上式,并对F(Q)求一阶导数,得: 2KN P -HVP-R F*= ,1农
对于需求相对稳定、周期性重复生产的产品(工件),常用的期量标准有:生产周期、生产间 隔期、生产提前期、批量和在制品储量等。 1.批量和生产间隔期 批量:是花费一次准备结束时间投入生产的同种制品的数量。 准备结束期:是指在生产一批产品之前,用于熟悉图纸、领取工具、调整设备工装、安装调整 模具、准备沙箱型板等所花的准备工作时间,以及在一批产品加工结束后用于整理整顿所花的时间。 生产间隔:是相邻两批同种工件投入(或)产出的时间间隔。在周期性重复生产条件下,批量 与生产间隔有如下关系: Q=R×Tjg Q:生产批量 R:工件的平均日需求量(件/天) Tjg:生产间隔期(天) 在年产量一定的条件下,生产批量与间隔期是正比关系,与投入次数是反比关系,即,批量小, 间隔期短,投入次数多。投入次数多,则调整次数多,因此调整费用大。 批量大,投入次数少,但每批工件的加工时间(生产周期)就越长,使生产成套性变差,生产 中的在制品增加,占用的生产面积和仓库面积增加,在制品的库存管理费用增加。 所以,批量过大和过小都不相宜。 (1)经济批量法 批量大小对生产和经济的影响主要表现在以下两个方面: 换产费用 F1(设备调整和工装调整的费用) 库存费用 F2(库存在制品本身占用的资金、库存在制品占用生产面积和仓库面积的折旧费、库 存在制品的管理费用、库存在制品的丢失、损耗等损失费用)设当批量为 Q 时,F1 为全年所需的换 产费用:F1=K×N/Q K:每一次换产所需的换产费用(元) N:制品的年产量(件/年) F2 为库存费用: F2=1/2×Q×(P-R)/P×H P:制造该制品的生产率(件/天) R:该制品的平均日需求量(件/天) H:该制品的库存费用(元/件年) 全年需要换产费和库存费的总和:F=F1+F2 将 F1 和 F2 代入上式,并对 F(Q)求一阶导数,得: H P P R Q Q KN F P R P H KN Q ( ) 2 1 * 2 * − = + − =

间学门应注意结合敦材P296-301挥经济批量的实际应用. (2)最小批量法 对于全业贵重设备和关健设备(负荷紧素的设备)。为保证设备的合理利用,要求一批零件的 换产到间与其加工时间之比。必缓低于某一个比值,即 Tk/TQ累0 k:该批工件的换产时间: T印:该工件的单件知工时间: Q:该工件的生产批量: 属0,换产时间损失系数的允许植。 2生产周期 生产周期是指从原材料投入生产的时候起,到成品完工时候为止,期间经历的全部日历时间。 种类有零件生产周期:装配周期:产品生产周期: 3生产提前期 生产提前期是确定产品生产过程各工艺阶段的投入、产出日期,保证各工艺阶段相互衔接和保 证合同文货期的重要依据,是成批生产重要的期量标准之一。它是以成品的出产日期为基准,按产 品工艺过程反向顺序,以生产周期和生产间隔期为依据建行计算的。种类有投入提前期是指制品授 入生产的日期比产品出产日期应提前的日期:出产提前期是指制品某一工艺阶段的出产日期比其成 品的出产日期应提前的天数。 生产提前期的计算公式:TIni=oti+Tcr TIni:某制品I工艺阶段的投入提前期 Tati:某制品1工艺阶段的出产提前期 Tcri:某制品1工艺阶段的生产周期 出产提前明的计算公式: (1)当制品前后工艺阶段的生产间隔期相同时:Toti=Tin(1+1)+Tsa1 Ts1:某制品1与1+1工艺阶段间的缓冲时间(保段时同) (2)当前后两工艺阶段的生产间隔期不等时:Toti-Tin(i+1)+Tsa+(Tjxi-Tjg(i+1) Tjgi:某制品i工艺阶段的生产间隔期 Tg(i+1):某制品i+1工艺阶段的生产间隔期. (三)5的经济效益和应用条件 柔性制造技术是对各种不同形状加工对象实现程序化柔性制造加工的各种技术的总和。柔性制 造技术是技术密集型的技术群,凡是侧重于柔性。适应于多品种、中小批量(色括单件产品)的加 工技术都属于柔性制造技术。 那么什么是柔性呢?柔性可以表述为两个方面。第一方面是系统适应外部环境变化的能力,可
同学们应注意结合教材 P296-301 掌握经济批量的实际应用。 (2)最小批量法 对于企业贵重设备和关键设备(负荷紧张的设备),为保证设备的合理利用,要求一批零件的 换产时间与其加工时间之比,必须低于某一个比值,即 Tk/TpQ≤Kθ Tk:该批工件的换产时间; Tp:该工件的单件加工时间; Q:该工件的生产批量; Kθ:换产时间损失系数的允许值。 2.生产周期 生产周期是指从原材料投入生产的时候起,到成品完工时候为止,期间经历的全部日历时间。 种类有零件生产周期;装配周期;产品生产周期。 3.生产提前期 生产提前期是确定产品生产过程各工艺阶段的投入、产出日期,保证各工艺阶段相互衔接和保 证合同交货期的重要依据,是成批生产重要的期量标准之一。它是以成品的出产日期为基准,按产 品工艺过程反向顺序,以生产周期和生产间隔期为依据进行计算的。种类有投入提前期是指制品投 入生产的日期比产品出产日期应提前的日期;出产提前期是指制品某一工艺阶段的出产日期比其成 品的出产日期应提前的天数。 生产提前期的计算公式:TIni=Toti+Tcri TIni:某制品 I 工艺阶段的投入提前期 Toti:某制品 I 工艺阶段的出产提前期 Tcri:某制品 I 工艺阶段的生产周期 出产提前期的计算公式: (1)当制品前后工艺阶段的生产间隔期相同时:Toti=Tin(i+1)+Tsai Tsai:某制品 i 与 i+1 工艺阶段间的缓冲时间(保险时间) (2)当前后两工艺阶段的生产间隔期不等时:Toti=Tin(i+1)+Tsai+(Tjgi-Tjg(i+1)) Tjgi:某制品 i 工艺阶段的生产间隔期 Tjg(i+1):某制品 i+1 工艺阶段的生产间隔期。 (三)FMS 的经济效益和应用条件 柔性制造技术是对各种不同形状加工对象实现程序化柔性制造加工的各种技术的总和。柔性制 造技术是技术密集型的技术群,凡是侧重于柔性,适应于多品种、中小批量(包括单件产品)的加 工技术都属于柔性制造技术。 那么什么是柔性呢?柔性可以表述为两个方面。第一方面是系统适应外部环境变化的能力,可

用系统满足新产品要求的程度来衡量:第二方面是系统适应内部变化的能力,可用在有干扰(如机 器出现故障)情况下,这时系统的生产率与无干优情况下的生产率期望值之比可以用来衡量柔性。 “柔性”是相对于“刚性”而言的。传统的“刚性”自动化生产找主要实现单一品种的大批量生产。 其优点是生产率很高,由于设备是固定的,所以设备利用率也很高,单件产品的成本低。但价格相 当品费,且只能加工一个或几个相类拟的零作,如果想要获得其他品种的产品,则必须对其结构选 行大调整,重新配置系统内各要素,其工作量和经费授入与构造一个新的生产线住往不相上下。刚 性的大授量制迹自动化生产线只适合生产少数几个品种的产品,难以应付多品种中小授量的生产。 随着社会进步和生话水平的提高,市场更加需要具有特色、符合顾客个人要求样式和功能千差 万别的产品。激烈的市场竟争迫使传统的大规慎生产方式发生改变,要求对传统的零都件生产工艺 如以改进。传统的制迹系统不能满足市场对多品种小批量产品的需求,这就使系统的柔性对系统的 生存越米越重要。随着批量生产时代正逐渐核适应市场动态变化的生产所替换,一个制造自动化系 统的生存能力和克争能力在根大程度上取决于它是香能在根复的开发周期内,生产出较低成本、较 高质量的不同品种产品的能力。柔性己占有相当重要的位置。 柔性制造系统(5)的经济效益。提高生产系统的柔性,有助于全业从事多品种生产:缩短生 产周期。减少在制品占用量。加速资金周转:提高设备利用率,加快投贵回收 应用柔性制造系统(5)须具备一定的条件。客观需求:拥有一支全而草挥匹技术的眼工风 伍:企业必须拥有是够的宽金。 (四)生产作业排序(流水型同顺序排序问题) 1.约帕逊法 选出最短如工时间*,若最短加工时间有多个,任选】个: 若*出现在机床1,它对应的工件先安排加工,否则放在最后安排,安持后划去该工件: 重复上两个步骤。直到所有工件都排序完毕。 2.关键工序法 同学门在学习得时候可以结合教材330页例2米拿据关键工序法的运用: 取如工工作量最大的工序为关健工序。 分组。第一组:首<尾:第二组:首-尾:第三组:首)尾, (1)组内排序 第一组:关键工序前各工序相加,增序挂积 第三组:关键工序后各工序相加,减序排队 第二组:随少的 (2)全排序:第一组一第二组一第三组 3.C-D-5法一穷举法 步骤一:取首末两道工序用约幢进法排序,求下x 步骤二:取首两道工序和尾两道工序用钓翰是法排序,求Fx
用系统满足新产品要求的程度来衡量;第二方面是系统适应内部变化的能力,可用在有干扰(如机 器出现故障)情况下,这时系统的生产率与无干扰情况下的生产率期望值之比可以用来衡量柔性。 “柔性”是相对于“刚性”而言的,传统的“刚性”自动化生产线主要实现单一品种的大批量生产。 其优点是生产率很高,由于设备是固定的,所以设备利用率也很高,单件产品的成本低。但价格相 当昂贵,且只能加工一个或几个相类似的零件。如果想要获得其他品种的产品,则必须对其结构进 行大调整,重新配置系统内各要素,其工作量和经费投入与构造一个新的生产线往往不相上下。刚 性的大批量制造自动化生产线只适合生产少数几个品种的产品,难以应付多品种中小批量的生产。 随着社会进步和生活水平的提高,市场更加需要具有特色、符合顾客个人要求样式和功能千差 万别的产品。激烈的市场竞争迫使传统的大规模生产方式发生改变,要求对传统的零部件生产工艺 加以改进。传统的制造系统不能满足市场对多品种小批量产品的需求,这就使系统的柔性对系统的 生存越来越重要。随着批量生产时代正逐渐被适应市场动态变化的生产所替换,一个制造自动化系 统的生存能力和竞争能力在很大程度上取决于它是否能在很短的开发周期内,生产出较低成本、较 高质量的不同品种产品的能力。柔性已占有相当重要的位置。 柔性制造系统(FMS)的经济效益。提高生产系统的柔性,有助于企业从事多品种生产;缩短生 产周期,减少在制品占用量,加速资金周转;提高设备利用率,加快投资回收 应用柔性制造系统(FMS)须具备一定的条件。客观需求;拥有一支全面掌握 FMS 技术的职工队 伍;企业必须拥有足够的资金。 (四)生产作业排序(流水型同顺序排序问题) 1.约翰逊法 选出最短加工时间 i*,若最短加工时间有多个,任选 1 个; 若 i*出现在机床 1,它对应的工件先安排加工,否则放在最后安排,安排后划去该工件; 重复上两个步骤,直到所有工件都排序完毕。 2.关键工序法 同学们在学习得时候可以结合教材 330 页例 2 来掌握关键工序法的运用。 取加工工作量最大的工序为关键工序。 分组。第一组:首尾。 (1)组内排序 第一组:关键工序前各工序相加,增序排队 第三组:关键工序后各工序相加,减序排队 第二组:随少的 (2)全排序:第一组—第二组—第三组 3.C-D-S 法——穷举法 步骤一:取首末两道工序用约翰逊法排序,求 Fmax 步骤二:取首两道工序和尾两道工序用约翰逊法排序,求 Fmax

步骤三:取首三道工序和尾三道工序用钩翰逊法排序,求Fx 依次类裤。直到所有的情况(1种)都考虑到后,比较得到的几个Fx,找出其中最小的那 个排序方案为所求排序方案, 三、本章重、难点问题练习题 通过对上述重难点问圈的学习,保可以进行一下白我测试: (一)单项选择 1,成组技术的基本原理就是识别和利用率物的()。 A.相拟性 R特异性 C.普遍性 D.统一惟 2、研究表明,机械产品的组成零件中相似件占零件总数的()。 A.10% B20%C.70%D.90m 3、总费用曲线F健师的工件,当选用的数量偏离经济数量时,其经济枫失△F将随K值和H值 的增大而()。 A增如且.减夕C不变D不确定 4、制造货源计划简称为()。 A.MRP B.VRP-II C.ERP D.FMS (二)多项选择 1、滚动计划一般把计划分为( ). A.执行期 B准备期 C,展望期 D.检验期 E.调整期 2、生产提输期是以成品的出产日期为基准,按产品工艺过程的反向顺序,以( )为依 据进行计算的。 A生产批量且生产周期C生产间隔期 D安全库存巨产品数量 (三)简述愿 1简述成组技术。 2,简述采用FS的经济效益及应该具备的条件。 (四)计算题 1、若:已知某产品年需求量N-108000件,换产费用K-200元/次,库存费用-6元/件.年,生 产率-300件/天,需求率R-60件/天。求:最佳经济批量Q*及Q为2000时的经济餐失。 2、有6种零件,其工序矩库如下: 工件号 工序1 4 8 10 工序2 12
步骤三:取首三道工序和尾三道工序用约翰逊法排序,求 Fmax 依次类推,直到所有的情况(m-1 种)都考虑到后,比较得到的几个 Fmax ,找出其中最小的那 个排序方案为所求排序方案。 三、本章重、难点问题练习题 通过对上述重难点问题的学习,你可以进行一下自我测试: (一)单项选择 1、 成组技术的基本原理就是识别和利用事物的( )。 A.相似性 B.特异性 C.普遍性 D.统一性 2、研究表明,机械产品的组成零件中相似件占零件总数的( )。 A.10% B.20% C.70% D.90% 3、总费用曲线 F 陡峭的工件,当选用的批量偏离经济批量时,其经济损失ΔF 将随 K 值和 H 值 的增大而( )。 A.增加 B.减少 C.不变 D.不确定 4、制造资源计划简称为( )。 A.MRP B.MRP-Ⅱ C.ERP D.FMS (二)多项选择 1、滚动计划一般把计划分为( )。 A.执行期 B.准备期 C.展望期 D.检验期 E.调整期 2、生产提前期是以成品的出产日期为基准,按产品工艺过程的反向顺序,以( )为依 据进行计算的。 A.生产批量 B.生产周期 C.生产间隔期 D.安全库存 E.产品数量 (三)简述题 1.简述成组技术。 2.简述采用 FMS 的经济效益及应该具备的条件。 (四)计算题 1、若:已知某产品年需求量 N=108000 件,换产费用 K=200 元/次,库存费用 H=6 元/件.年,生 产率 P=300 件/天,需求率 R=60 件/天。求:最佳经济批量 Q*及 Q 为 2000 时的经济损失。 2、有 6 种零件,其工序矩阵如下: 工件号 A B C D E F 工序 M1 7 4 6 8 5 10 工序 M2 4 8 7 1 3 12

用的翰设法样序及计算全组零件的最大流程时间。 3、设有零作A、B、C、D、E、F、G、,其工艺过程及工时定额见下表: B H 6 7 2 9 4 1 4 3 2 5 3 7 9 10 8 5 4 2 1 6 2 2 4 3 7 N5 0 4 1 2 4 6 8 2 2 3 6 3 5 用关键工序法排序。《不需计算最大流程时间)
用约翰逊法排序及计算全组零件的最大流程时间。 3、设有零件 A、B、C、D、E、F、G、H,其工艺过程及工时定额见下表: A B C D E F G H M1 5 1 2 5 6 8 6 7 M2 9 4 1 4 3 2 1 5 M3 7 9 3 4 10 8 5 4 M4 2 1 5 2 2 4 3 7 M5 0 9 3 4 1 2 1 4 M6 8 2 2 3 6 6 3 5 用关键工序法排序。(不需计算最大流程时间)