生產(chǎn)計劃與關(guān)鍵工序的產(chǎn)能平衡

陳宏源

（1.上海交通大學，上海200240；2.上海電氣電站設(shè)備有限公司電站輔機廠，上海200090）

0 概述

生產(chǎn)計劃的編制具有多樣性，包含了很多復(fù)雜的因素。企業(yè)生產(chǎn)計劃的主要指標有：產(chǎn)品品種、質(zhì)量、產(chǎn)量和產(chǎn)值［1］。產(chǎn)品生產(chǎn)是制造企業(yè)經(jīng)營中的重要環(huán)節(jié)，按生產(chǎn)計劃完成這些指標，是生產(chǎn)管理中不得不重視的問題。

按生產(chǎn)過程的組織方式和生產(chǎn)批量劃分，可將制造業(yè)分成離散制造和流程工業(yè)制造這兩種。離散制造又可分為單件生產(chǎn)（Project Manufacturing）、多品種小批量生產(chǎn)（Job shop Manufacturing）、大批量生產(chǎn)（Repetitive Manufacturing）。隨著市場競爭越來越激烈，制造模式經(jīng)歷了大批量生產(chǎn)、柔性生產(chǎn)準時生產(chǎn)等階段［2］。

現(xiàn)以某國有企業(yè)生產(chǎn)電站輔機設(shè)備為例，研究利用微軟項目管理軟件對訂單型制造模式，即單件生產(chǎn)模式（Project Manufacturing）進行生產(chǎn)計劃的編制，并著重探討計劃編制中的關(guān)鍵工序能力平衡等問題。

1 項目管理軟件

Microsoft Project 2007是微軟公司研發(fā)的項目管理軟件（簡稱Project）。使用項目管理軟件可產(chǎn)生關(guān)鍵路徑的日程表，使用該軟件的管理工具，可調(diào)度和跟蹤所有生產(chǎn)項目，也可控制這些項目的完成進度。日程表根據(jù)資源標準制定，且關(guān)鍵鏈可用甘特圖進行形象化表示。另外，Project可以辨認不同類別的用戶，這些不同類的用戶對專案、概觀、和其它資料具有不同的訪問級別。對自訂物件的查詢，如行事歷、觀看方式、表格、篩選器和字段等，可在企業(yè)領(lǐng)域內(nèi)讓所有的用戶分享。整套產(chǎn)品構(gòu)成了企業(yè)級管理解決方案的整體框架［3］。

概括的說，微軟項目管理軟件主要包含幾方面的功能。可生成甘特圖式計劃，并自動顯示關(guān)鍵路徑。根據(jù)輸入數(shù)據(jù)，自動調(diào)整后續(xù)計劃，形成一鍵聯(lián)動。可根據(jù)不同用戶的需求，篩選所需內(nèi)容，還能進行貼合實際的日歷管理，滿足常規(guī)、中班、三班及其他特殊班次的排班需要。軟件具有強大的負荷平衡功能，確保生產(chǎn)計劃具有較高可執(zhí)行性。對成本的核算功能，可以控制計劃成本和存貨量。同時，還具有人性化的報表，為計劃前預(yù)判、計劃中執(zhí)行、完成后分析提供強力支撐。現(xiàn)將著重探討生產(chǎn)計劃中的產(chǎn)能平衡問題。

2 收集生產(chǎn)數(shù)據(jù)

分析產(chǎn)能平衡首先應(yīng)當建立生產(chǎn)計劃，針對各類輔機產(chǎn)品，應(yīng)先建立標準計劃模板，而模板的建立又基于準確的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)之上。因此，產(chǎn)品的分類與原始數(shù)據(jù)的收集和整理，是建立標準計劃模板的關(guān)鍵。

2.1 電站輔機產(chǎn)品的細分

首先將常規(guī)輔機產(chǎn)品進行分類。按產(chǎn)品類別可分為：高壓加熱器、低壓加熱器、凝汽器、除氧器。按機組容量可分為：1 000MW及以上機組、600MW、300MW、300MW以下機組。

按生產(chǎn)周期的不同可分為：國內(nèi)項目、涉外項目、管板進口項目、管板國產(chǎn)項目、換熱管進口項目、換熱管國產(chǎn)項目、工廠組裝項目、單列項目。

按特殊要求可分為：核級、非核級。各類常規(guī)輔機產(chǎn)品的細分，如表1所示。

2.2 統(tǒng)計標準制造周期

根據(jù)專業(yè)人員的建議，按歷年中制造數(shù)量最多的典型產(chǎn)品，選取最具代表性的產(chǎn)品，各取三項重復(fù)進行數(shù)據(jù)的采集。在2011年～2012年制造的典型產(chǎn)品中，利用MES系統(tǒng)收集的實動工時及CAPP系統(tǒng)中錄入的定額工時進行統(tǒng)計，剔除最高、最低等非正常樣本數(shù)據(jù)后，取各樣本數(shù)據(jù)的平均數(shù)值，并對明顯不符合的加工周期的工時予以修正。最終得到從投料至完工的主要加工周期。典型產(chǎn)品關(guān)鍵部件的制造周期，如表2所示。

表1 常規(guī)輔機產(chǎn)品的分類

表2 典型產(chǎn)品關(guān)鍵部件制造周期表 （小時）

3 建立計劃模板

收集了歷年典型產(chǎn)品的制造周期數(shù)據(jù)后，依據(jù)項目管理軟件進行計劃的編制，待形成年度生產(chǎn)計劃后，才可進行瓶頸工序的產(chǎn)能平衡工作。

3.1 按工步建立典型產(chǎn)品標準計劃模板

首先根據(jù)產(chǎn)品的制造特性，拆分各板塊計劃，應(yīng)著重對產(chǎn)能平衡及生產(chǎn)制造過程進行展開。以制造高壓加熱器設(shè)備為例，其制造工序的分解，如圖1所示。

圖1 高壓加熱器制造工序分解圖

根據(jù)各工序之間關(guān)系，建立高壓加熱器的生產(chǎn)計劃。生產(chǎn)作為按單設(shè)計生產(chǎn)模式最主要的環(huán)節(jié)，必須繼續(xù)細分計劃，按所采集的典型產(chǎn)品各項標準制造周期，將生產(chǎn)制造計劃繼續(xù)拆分，可得到初步的標準計劃模板，如圖2所示。

圖2 高壓加熱器的生產(chǎn)計劃

生產(chǎn)計劃中各道工序必定存在著相互關(guān)聯(lián)，按照項目管理軟件中完成→開始（FS）、開始→開始（SS）、完成→完成（FF）、開始→完成（SF）等步驟，并據(jù)此，利用管理軟件的自帶功能對模板計劃分別進行設(shè)置，這不僅是計劃本身的需要，也為了將來能實現(xiàn)計劃的一健聯(lián)動功能。

3.2 為標準計劃設(shè)置日歷

由于系統(tǒng)自帶的日歷為每周工作5天，每天工作8小時，而制造企業(yè)的工作時間往往與其不符，為此，必須建立與生產(chǎn)實際相適應(yīng)的日歷，以滿足后續(xù)計劃編制的需求。

設(shè)置過程包括基于標準日歷新建日歷、根據(jù)新建日歷設(shè)定每日工作時間、剔除國定節(jié)假日等。日歷的設(shè)置，如圖3～圖5所示。

圖3 新建日歷

圖4 設(shè)置工作時間

圖5 日歷中假日的設(shè)置

各企業(yè)對國定節(jié)假日的安排，均會略作調(diào)整，尤其是對端午、中秋等農(nóng)歷國定節(jié)假日的安排，其浮動性更大，因此，理論上需要依據(jù)每年的不同情況，逐年進行“例外日期”的設(shè)置。

最后依據(jù)這些步驟，重復(fù)建立各種名稱的日歷，以匹配企業(yè)的實際情況。據(jù)此，分別建立了標準日歷、無休假日日歷、兩班制日歷、三班制日歷。

3.3 建立工廠資源庫

根據(jù)約束理論（簡稱TOC理論），僅需關(guān)注最大的約束瓶頸。對電站設(shè)備制造企業(yè)而言，最大的約束瓶頸是管板的加工周期。根據(jù)以往的加工經(jīng)驗，可進一步判斷三軸深孔鉆床的管板加工周期為最大的約束瓶頸。但考慮到待此瓶頸解決后，次瓶頸將替代成為主瓶頸，因此，在建立資源庫時，同時將所有資源全部列入，共計有36個資源中心。工廠資源庫的建立，如圖6所示。

圖6 工廠資源庫

4 利用微軟項目管理軟件進行能力平衡

4.1 建立關(guān)鍵工序資源負荷表

根據(jù)歷年的生產(chǎn)管理經(jīng)驗，以生產(chǎn)管殼式熱交換器為主的電站輔機廠的最大瓶頸，是管板鉆孔等工序的加工周期。由于此加工工序的加工強度大、耗時長，加工過程中對數(shù)控機床的精度要求也較高。此類精度的數(shù)控機床作可支配資源，在上海地區(qū)乃至長三角地區(qū)均相當有限。根據(jù)TOC理論，有必要重點研究這一工序，且首先要排摸管板鉆孔工序的最大負荷。某些企業(yè)管板鉆孔工序的最大負荷，如表3所示。

表3 瓶頸工序（三軸深孔鉆）負荷表

4.2 瓶頸工序平衡

現(xiàn)僅將某企業(yè)的最大瓶頸工序（三軸深孔鉆）作為資源平衡的重點，如有新項目不斷加入，而生產(chǎn)計劃不做相應(yīng)調(diào)整，將使三軸深孔鉆的加工超負荷運行。查找個別資源是否已進入了超負荷運行，需要用到資源圖表功能。查詢后得到的三軸深孔鉆超負荷示意圖，如圖7所示。

圖7 三軸超負荷示意圖

由圖7可知，從2013年7月27日至2013年8月6日，三軸深孔鉆將處于資源過度分配狀況（圖7中淺色區(qū)域），這種計劃安排顯然是不合理的，需要對這種生產(chǎn)情況進行調(diào)整。最簡單有效的辦法，是利用軟件自帶的資源調(diào)配功能進行調(diào)整，執(zhí)行調(diào)配功能后，自動將并行任務(wù)改為串行任務(wù)，或利用拆分任務(wù)等方法進行調(diào)整。

圖8 執(zhí)行資源調(diào)配功能

經(jīng)過調(diào)配后，可以發(fā)現(xiàn)原先在淺色區(qū)域內(nèi)的瓶頸工序消失了，項目管理軟件通過后臺程序完成了加工資源的調(diào)配。

生產(chǎn)計劃編制中調(diào)整計劃的處理方式，主要包括了將并聯(lián)工序改為串聯(lián)、增加資源數(shù)量、加班、改變工藝等方法。項目管理軟件可以通過前三種方法進行計劃重排，解決瓶頸工序的過度分配，提高生產(chǎn)計劃的準確性。三軸鉆床超負荷示意圖，如圖9所示。

圖9 三軸超負荷示意圖

5 結(jié) 語

以某電站設(shè)備制造企業(yè)生產(chǎn)計劃編制為例，利用項目管理軟件編制企業(yè)的生產(chǎn)計劃，重點討論了大型單件設(shè)備生產(chǎn)計劃的產(chǎn)能平衡問題。為企業(yè)生產(chǎn)計劃的編制方法帶來新的啟迪。