8第八章MES與ERP技術

1、2014.7夏緒輝武漢科技大學 機械自動化學院 工業(yè)工程系第八章 MES與ERP技術武漢科技技大學機機械自自動化學學院工工業(yè)工程程系2014-7第八章MES與ERP技術8.1MES與生產計計劃控制制8.2管理信息息系統(tǒng)MIS8.3MRP/MRPII/ERP第八章MES與ERP技術8.1MES與生產計計劃控制制8.1.1基本概念念8.1.2作業(yè)排序序8.1.3車間調度度8.1.4MES技術簡介8.1.1基本概念念第八章MES與ERP技術8.1MES與生產計計劃控制制通過MRP確定了各各車間的的零部件件投入出出產計劃劃，將全全廠性的的生產計計劃變成成了各車車間的生生產任務務。各車間要要完成既既定的

2、生生產任務務，還必必須將零零部件投入出產計劃劃轉化成成車間生產產作業(yè)計計劃，即：將將車間的的生產任任務變成成各個工工段、班班組、工工作地的的任務。只有將將計劃安安排到工工作地，任務才才算真正正落實到到實處。為保證作作業(yè)計劃劃（生產產任務）的按期期完成，還必須須實行作業(yè)控制制。作業(yè)計劃劃與控制制的內容容：根據下達達的車間間任務，生成車車間作業(yè)業(yè)計劃并并打印派派工文件件作為生生產依據據；通過過對生產產記錄分分析，實實現對各各工作單單元和設設備任務務進展情情況的跟跟蹤與監(jiān)監(jiān)控，確確保作業(yè)業(yè)計劃按按時完成成。1、作用用與內容容2、在企業(yè)計計劃體系系中的層層次與位位置8.1.1基本概念念第八章MES與E

3、RP技術8.1MES與生產計計劃控制制組織目標標產品與市市場計劃劃綜合生產產計劃（生產大大綱）主生產計計劃（MPS）物料需求求計劃（MRP）最終裝配配計劃車間作業(yè)業(yè)計劃物資供應應計劃能力需求求計劃（CRP）粗能力需需求計劃劃資源計劃劃財務計劃劃經營預測測長期計劃劃中期計劃劃短期計劃劃銷售計劃劃MRPII戰(zhàn)略層計劃戰(zhàn)術層計劃作業(yè)層計劃計劃期長（5年）中期（1年）短（月/旬/周）計劃的時間單位粗（年）中（月/季）細（工作日/班次/小時/分）空間范圍企業(yè)、公司工廠車間、工段、班組詳細程度高度綜合綜合詳細不確定性高中低管理層次企業(yè)高層領導中層，部門領導低層，車間領導涉及內容資源管理資源利用日?；顒影才?/p>

4、8.1.1基本概念念第八章MES與ERP技術8.1MES與生產計計劃控制制計劃的空間范圍計劃對象計劃的形式及種類計劃期計劃時間單位編制計劃的基礎數據優(yōu)化方法舉例計劃編制部門計劃層全廠產品生產計劃大綱、產品出產計劃(MPS)1年季、月產品生產周期、成品庫存線性規(guī)劃經營處執(zhí)行層車間及有關部門零件、毛坯、原材料零部件投入出產計劃、原材料需求計劃 （零件級）1月 | 1季旬、周、日BOM、制造提前期，零件、原材料、毛坯庫存MRP、批量算法生產處操作層工段、班組、工作地工序日(周、旬)生產作業(yè)計劃 （工序級）日、周、旬日、時、分工藝路線、工時定額、WIP庫存各種作業(yè)排序方法車間計劃科/室8.1.1基本概

5、念念第八章MES與ERP技術8.1MES與生產計計劃控制制8.1.1基本概念念3、作業(yè)業(yè)計劃與與控制的的體系結結構8/111控制層計劃層分解戰(zhàn)術術層生產計劃劃平衡能力力與負荷協(xié)調資源源與任務生產任務務靜態(tài)排序序生產任務務動態(tài)調度度資源實時時動態(tài)分派派執(zhí)行設備備系統(tǒng)狀態(tài)態(tài)實時數數據采集集數據分析析與計劃狀狀態(tài)存在在偏差PAC決策支持持作業(yè)計劃層生產調度層生產活動控制層存在嚴重重偏差反饋至戰(zhàn)戰(zhàn)術層否是第八章MES與ERP技術8.1MES與生產計計劃控制制（1）作作業(yè)計劃劃層生產任務務的分批批：使每批的的零件搭搭配均衡衡，以達達到高效效均衡地地使用車車間制造造資源的的目的。生產任務務的負荷荷平衡：在

6、同一批批生產任任務中使使各主要要設備的的工作時時間之差差最小。生成系統(tǒng)統(tǒng)資源需求求計劃（CRP）。該層的主主要功能能是根據據工廠和和車間下下達的中中長期生生產計劃劃（如月月、旬、周生產產計劃）和車間間資源的的實際狀狀況進行行零件分分批和負負荷平衡衡，生成成系統(tǒng)資資源需求求計劃。任務預預處理時時，著重重要考慮慮的問題題是在保保證交貨貨期的前前提下，如何優(yōu)優(yōu)化使用用系統(tǒng)內內的資源源。8.1.1基本概念念第八章MES與ERP技術8.1MES與生產計計劃控制制（2）生生產調度度層生產任務務靜態(tài)排排序：確定每個個工件進進入系統(tǒng)統(tǒng)的先后后順序，并確定定機器加加工每個個工件的的開始時時間和完完成時間間生產任

7、務務動態(tài)調調度：對車間內內的被加加工任務務進行實實時再調調度（考考慮系統(tǒng)統(tǒng)擾動）。車間資源源的實時時動態(tài)分分派。因為資源源的靜態(tài)態(tài)分配并并不意味味著在實實際的加加工過程程中零件件一定可可以得到到這些資資源。該層是在在作業(yè)計計劃的基基礎上確確定作業(yè)業(yè)（如工工件）加加工順序序，以及及加工過過程中各各種制造造資源的的實時動動態(tài)調度度。8.1.1基本概念念第八章MES與ERP技術8.1MES與生產計計劃控制制（3）生生產活動動控制層層生產進度度控制在制品控控制質量控制制成本控制制生產率控控制生產活動動控制的的功能是是把作業(yè)業(yè)計劃變變成實際際行動，并對生生產狀態(tài)態(tài)進行監(jiān)監(jiān)控、反反饋和校校正，使使車間內內

8、的生產產活動與與結果盡盡可能與與生產計計劃所期期待的狀狀況相吻吻合。產生偏差差的原因因：預測值不不準確工藝規(guī)程程的多樣樣化、非非標準性性隨機擾動動生產要素素短缺操作錯誤誤，出現現不合格格品企業(yè)環(huán)境境的動態(tài)態(tài)性8.1.1基本概念念第八章MES與ERP技術8.1MES與生產計計劃控制制若干基本本術語零件在加加工過程程中的移移動方式式排序問題題的分類類、表示示與評價價流水作業(yè)業(yè)排序單件作業(yè)業(yè)排序8.1.2作業(yè)排序序第八章MES與ERP技術8.1MES與生產計計劃控制制1、若干干基本術術語機器：表示“提提供服務務者”。如機床床、維修修工、工工作地等等工件：表示“接接受服務務者”，或“服服務對象象”。如

9、如一個零零件、一一批零件件、作業(yè)業(yè)(Job)等加工路線線/工藝藝路線：工件加工工在技術術上的約約束，由由工件加加工的工工藝過程程所決定定加工順序序：每臺機器器(共m臺)加工工n個工件的的先后順順序（正是作作業(yè)排序序所要解解決的問問題）緊前/緊后工序序離散型/流程型生生產方式式離散型生產產品舉例工程項目型生產建筑、造船、造飛機車間任務型生產*機械制造重復制造（大批量流水生產）汽車流程型生產產品舉例有別于機械制造業(yè)的生產方式，特點是連續(xù)生產。化工、制藥、煉油、發(fā)電、煉鋼8.1.2作業(yè)排序序第八章MES與ERP技術8.1MES與生產計計劃控制制作業(yè)排序序(Sequencing)：確定工件件在機器器上

10、的加加工順序序。作業(yè)計劃劃編制/排產(Scheduling)：不僅要確確定工件件的加工工順序，而且還還包括確確定機器器加工每每個(批批)工件件的開始始時間和和完成時時間。正正向派產產(Forward Scheduling)、反向派產產(BackwardScheduling)派工(Dispatching)：按作業(yè)計計劃的要要求，將將具體的的生產任任務安排排到具體體的機床床上加工工。調度(Scheduling)：執(zhí)行生產產計劃控控制才采采取的具具體行動動。“派工”屬于“調度”的范圍圍，“調度”屬于“控制”的范圍圍?？刂?Controlling)：保證生產產進程按按計劃執(zhí)執(zhí)行，或或當實際際的生產產進

11、度偏偏離生產產計劃，或出現現例外事事件時所所采取的的行動?！罢{度度”是實實行“控控制”所所采取的的行動之之一。外延：控控制調度派派工；排排產 排序序8.1.2作業(yè)排序序第八章MES與ERP技術8.1MES與生產計計劃控制制15/111加工時間間：完成一一項作業(yè)業(yè)預計需需要的時時間，包包括需要要的準備備時間。交貨期：完成一一項作業(yè)業(yè)的最后后截止期期。誤期：一項作作業(yè)的完完成時間間與交貨貨期的偏偏差。在在交貨期期之后完完成誤期期為“+”；在之前前完成為為“-”。拖期：正的誤誤期。若若誤期為為“-”，則拖期期為零。松弛時間間：一項作作業(yè)交貨貨期前剩剩余時間間和它的的加工時時間之差差。完成時間間：從計

12、劃劃的第一一項作業(yè)業(yè)開始到到所有作作業(yè)完成成之間的的時間段段。作業(yè)時間間：從一項項作業(yè)可可以加工工開始到到被完成成為止的的時間段段。作業(yè)業(yè)時間=加工時間間+等待時間間8.1.2作業(yè)排序序第八章MES與ERP技術8.1MES與生產計計劃控制制2、零件件在加工工過程中中的移動動方式順序移動動方式平行移動動方式平行順序序移動方方式三種方式式比較8.1.2作業(yè)排序序第八章MES與ERP技術8.1MES與生產計計劃控制制（1）順順序移動動方式020406080100120140160M1M2M3M4T順n=4,t1=10,t2=5,t3=15,t4=10T順=nti=4(10+5+15+10)= 160

13、一批零件件在上道道工序全全部加工工完畢后后才整批批地轉移移到下道道工序繼繼續(xù)加工工。8.1.2作業(yè)排序序第八章MES與ERP技術8.1MES與生產計計劃控制制（2）平平行移動動方式每個零件件在前道道工序加加工完畢畢后，立立即轉移移到下道道工序繼繼續(xù)加工工，形成成前后交交叉作業(yè)業(yè)。020406080100120140160M1M2M3M4T平n=4,t1=10,t2=5,t3=15,t4=10T平=ti+(n1)tL= (10+5+15+10)+ (41)15= 858.1.2作業(yè)排序序第八章MES與ERP技術8.1MES與生產計計劃控制制（3）平平行順序序移動方方式要求零件件的每道道工序連連續(xù)

14、加工工，同時時要求各各道工序序盡可能能平行。當titi+1時，零件件按平行行移動方方式轉移移；當titi+1時，以i工序最后后一個零零件的完完工時間間為基準準，往前前推移(n-1)ti+1作為零件件在(i+1)工序的開開始加工工時間。一批零件件的加工工周期為為：8.1.2作業(yè)排序序第八章MES與ERP技術8.1MES與生產計計劃控制制020406080100120140160M1M2M3M4T平順t2t2：往前推推移3t2t3t4：往前推推移3t4n=4,t1=10,t2=5,t3=15,t4=10T平順=nti(n1)min(tj,tj+1)= 4(10+5+15+10)(41)(5+5+1

15、0)= 1008.1.2作業(yè)排序序第八章MES與ERP技術8.1MES與生產計計劃控制制（4）三三種移動動方式比比較移動方式順序移動平行移動平行順序移動優(yōu)缺點管理簡單，設備不停歇、利用充分。有等待現象，加工周期長。周期最短。零件等待少，設備有停歇。運輸頻繁，管理復雜。 兩者結合, 揚長避短選擇策略零件小而輕；單件小批；加工時間短，調整時間長；工藝專業(yè)化。大且重；大量大批；加工時間長，調整時間短；對象專業(yè)化。小而輕；大量大批；加工時間長，調整時間短；對象專業(yè)化。8.1.2作業(yè)排序序第八章MES與ERP技術8.1MES與生產計計劃控制制3、作業(yè)業(yè)排序問問題分類類按領域：生產作作業(yè)排序序VS勞動力作

16、作業(yè)排序序按工件到到達：靜態(tài)排排序VS動態(tài)排序序按參數：確定型型排序VS隨機型排排序按目標函函數：單目標標排序VS多目標排排序按機器數數量：單臺機機器排序序VS多臺機器器排序按工藝路路線：單件作作業(yè)排序序(Job-shop)VS流水作業(yè)業(yè)排序( Flow-shop)本講：生生產作業(yè)業(yè)排序&靜態(tài)排序序&確定型排排序&單目標排排序&多臺機器器排序&單件作業(yè)業(yè)排序/流水作作業(yè)排序序8.1.2作業(yè)排序序第八章MES與ERP技術8.1MES與生產計計劃控制制作業(yè)排序序方案的的評價標標準最長流程程時間最最短（全部完完工時間間最短、加工周周期最短短）。完成一組組作業(yè)所所需要的的全部時時間延遲最小小（顧客等等

17、待時間間最?。？梢杂脮r時間表示示，也可可以用工工件數表表示在制品庫庫存最小小?？梢杂霉すぜ怠⒇泿艃r價值表示示利用率最最大。機器的有有效生產產時間占占總工作作時間的的百分比比總成本最最小。綜合考慮慮在制品品庫存、加工成成本與加加工時間間8.1.2作業(yè)排序序第八章MES與ERP技術8.1MES與生產計計劃控制制甘特圖（GanttChart）作業(yè)排序序中的最最常用工工具，HenryL.Gantt于1917年提提出甘特圖將將活動與與時間聯(lián)聯(lián)系起來來作業(yè)進度度甘特圖圖、機器器甘特圖圖8.1.2作業(yè)排序序第八章MES與ERP技術8.1MES與生產計計劃控制制作業(yè)進度度甘特圖圖作業(yè)進度度甘特圖圖表示作作

18、業(yè)的計計劃開始始日期、計劃完完成日期期以及現現在的進進度：作業(yè)A的完成情情況滯后后于計劃劃；作業(yè)B按計劃完完成；作業(yè)C的完成情情況超前前于計劃劃。作業(yè)4/174/184/194/204/214/224/234/244/254/26ABC開始工作作結束工作作計劃時間間實際進度度非生產性性時間當前日期期8.1.2作業(yè)排序序第八章MES與ERP技術8.1MES與生產計計劃控制制A機器甘特特圖機器甘特特圖描述述不同作作業(yè)在每每一臺機機器上的的工作次次序、所所需時間間以及現現在的進進度（如如作業(yè)A正在按計計劃完成成）。機器4/224/234/244/254/264/274/284/29車床磨床BCABC

19、沒有描述述非預期期事件需要定期期更新8.1.2作業(yè)排序序第八章MES與ERP技術8.1MES與生產計計劃控制制作業(yè)排序序問題的的假設條條件一個工件件不能同同時在幾幾臺不同同的機器器上加工工；每臺機器器同時只只能加工工一個工工件；工件在加加工過程程中采用用平行移動動方式（即當上上道工序序完工后后立即送送至下道道工序加加工）；不允許中中斷（一一個工件件一旦開開始加工工必須一一直進行行到完工工，不得得中途插插入其它它工件）；每道工序序只在一一臺機器器上完成成；工件數、機器數數和加工工時間已已知，加加工時間間與加工工順序無無關。8.1.2作業(yè)排序序第八章MES與ERP技術8.1MES與生產計計劃控制制

20、符號說明明Ji工件ii=1,2, , nMj機器jj=1,2, , mpijJi在Mj上的加工時間Ji的總加工時間Pi= pijwijJi在Mj上加工之前的等待時間Ji的總等待時間Wi= wijriJi的到達時間Ji從外部進入車間，可以開始加工的最早時間diJi的完工期限CiJi的完工時間Ci = ri +(pij + wij ) = ri +Pi + Wi Cmax作業(yè)最長完工時間Cmax = maxCiFiJi的流程時間Fi = Ci ri =Pi + Wi Fmax作業(yè)最長流程時間Fmax = maxFiaiJi的允許停留時間ai = di ri LiJi的延遲時間Li = Ci di

21、= ri + Pi + Wi di = Fi ai (+/ /0)Lmax作業(yè)最長延遲時間Lmax = maxLi8.1.2作業(yè)排序序第八章MES與ERP技術8.1MES與生產計計劃控制制排序問題題表示方方法排序問題題表示方方法：n/m/A/Bn工件數m機器數A車間類型型（F：流水作業(yè)業(yè)排序；P：流水作業(yè)業(yè)排列(Permutation)；G：單件作業(yè)業(yè)排序）B目標函數數，通常常為最小小化例如：n/3/P/Cmax表示：n個工件在在3臺機器上上加工的的流水作作業(yè)排列列排序問問題，目標函數數是使最最長完工工時間Cmax最短。8.1.2作業(yè)排序序第八章MES與ERP技術8.1MES與生產計計劃控制制

22、4、流水水作業(yè)排排序流水作業(yè)業(yè)排序問問題的基基本特征征：每個工件件的加工工路線一一致（是是指工件件的流向向一致，并不要要求每個個工件都都經過每每臺機器器），但但工件在在不同機機器上的的加工順順序不盡盡相同（有工序序交叉）。排列排序序問題流水水作業(yè)排排序問題題的特例例：所有工件件在各臺臺機器上上的加工工順序都都相同（同順序序）。排列排序序問題的的最優(yōu)解解不一定定是相應應的流水水作業(yè)排排序問題題的最優(yōu)優(yōu)解，但但一般是是較優(yōu)解解?？梢宰C明明：對于于僅有2臺/3臺機器器的特殊殊情況，排列排排序問題題的最優(yōu)優(yōu)解一定定是相應應的流水水作業(yè)排排序問題題的最優(yōu)優(yōu)解。本節(jié)主要要討論排排列排序序問題：n/m/P/

23、Fmax8.1.2作業(yè)排序序第八章MES與ERP技術8.1MES與生產計計劃控制制（1）最最長流程程時間Fmax的計算設：n個工件的的加工順順序為S= (S1,S2, , Si,Sn)Csimk表示工件件Si在機器Mk上的完工工時間（i=1,2,n)psimk表示工件件Si在機器Mk上的加工工時間（k=1,2,m)則：Csim1= Csi-1m1+ psim1Csim2=maxCsim1，Csi-1m2+ psim2Csimk=maxCsimk-1，Csi-1mk +psimkCsnmm=maxCsnmm-1，Csn-1mm +psnmm遞推公式當ri= 0時（i=1,2,n) ：Fmax=

24、Csnmm(即排在末末位加工工的工件件在車間間的停留留時間)8.1.2作業(yè)排序序第八章MES與ERP技術8.1MES與生產計計劃控制制S= (S1,S2, ,Si-1,Si,Sn)mk-1mkmmm1psimkPsimk-1psim1psimmCsi-1mkCsi-1mk-1Csi-1m1Csi-1mmCsimkCsimk-1Csim1CsimmCsimk = maxCsimk-1 ，Csi-1mk + psimk本工件在上工序機器上的完工時間前工件在本機器上的完工時間8.1.2作業(yè)排序序第八章MES與ERP技術8.1MES與生產計計劃控制制33/111算例有一個6/4/P/Fmax問題，加加

25、工時間間矩陣如如下表。當工件件的加工工順序為為S=(6,1,5,2,4,3)時，求最長流程程時間Fmax。i123456pi1423142pi2456745pi3587555 pi4424331加工時間間矩陣8.1.2作業(yè)排序序第八章MES與ERP技術8.1MES與生產計計劃控制制解：i615243pi12( 2)4( 6)4(10)2(12)1(13)3(16)pi25( 7)4(11)4(15)5(20)7(27)6(33)pi35(12)5(17)5(22)8(30)5(35)7(42) pi41(13)4(21)3(25)2(32)3(38)4(46)順序S=(6,1,5,2,4,3)

26、時的加工時間間矩陣Fmax=max(38,42)+4=46本工件在前機器上的完工時間前工件在本機器上的完工時間8.1.2作業(yè)排序序第八章MES與ERP技術8.1MES與生產計計劃控制制訓練：求求Fmaxi123456pi14(4)2(6)3(9)1(10)4(14)2(16)pi24(8)5(13)6(19)7(26)4(30)5(35)pi35(13)8(21)7(28)5(33)5(38)5(43) pi44(17)2(23)4(32)3(36)3(41)1(44)i123456pi1423142pi2456745pi3587555 pi44243318.1.2作業(yè)排序序第八章MES與ER

27、P技術8.1MES與生產計計劃控制制36/111（2）n/2/F/Fmax問題的最最優(yōu)算法法：Johnson算法Johnson法則：如果min(pi1,pj2) min(pj1,pi2)，則工件i應該排在在工件j之前。Johnson算法：從加工時時間矩陣陣中找出出最短的的加工時時間。若最短的的加工時時間出現現在M1上，則對對應的工工件盡可可能往前前排；若若最短的的加工時時間出現現在M2上，則對對應的工工件盡可可能往后后排。若若最短加加工時間間有多個個則任選選一個。從加工時時間矩陣陣中劃去去上述已已排工件件的加工工時間。重復上述述步驟直直到所有有工件都都已排序序。8.1.2作業(yè)排序序第八章MES

28、與ERP技術8.1MES與生產計計劃控制制算例：求下列6/2/F/Fmax問題的最最優(yōu)解：i123456pi1518534pi2722474求解過程程：1）將工工件2排排在第1位：2?2）將工工件3排排在第6位：2?33）將工工件5排排在第2位：25?34）將工工件6排排在第3位：256?35）將工工件4排排在第5位：256?436）將工工件1排排在第4位：256143Fmax=288.1.2作業(yè)排序序第八章MES與ERP技術8.1MES與生產計計劃控制制38/1115、單件件作業(yè)排排序（Job-shop排序）n/m/G/Fmax問題描述述：n個工件安安排在m臺機器上上加工，一臺機機器同時時只

29、能加加工一個個工件的的一道工工序，每每個工件件最多具具有m道工序。每個工工件的加加工路線線都不相相同，每每個工件件訪問機機器的次次序是任任意的，工件沒沒有一定定的流向向。工件件之間沒沒有優(yōu)先先權，也也沒有相相關性。在滿足足各工件件工藝路路線條件件下，對對所有工工件的工工序排序序，使總總完工時時間最少少。描述某個個工件的的某道工工序：(i，j，k)表示工件件i的第j道工序在在機器k上進行?；咎卣髡鳎好總€工件件的加工工路線都都不相同同，工件件沒有一一定的流流向。8.1.2作業(yè)排序序第八章MES與ERP技術8.1MES與生產計計劃控制制工藝路線線矩陣D8.1.2作業(yè)排序序第八章MES與ERP技術8

30、.1MES與生產計計劃控制制加工時間間矩陣T8.1.2作業(yè)排序序第八章MES與ERP技術8.1MES與生產計計劃控制制41/111兩種作業(yè)業(yè)計劃的的構成半能動作作業(yè)計劃劃(Semi-activeschedule)：各工序都都是按最最早可開開工時間間安排的的作業(yè)計計劃(anoperationstarts itsprocessing on amachinerightwhen bothofthemarefree)，否則為非非能動作作業(yè)計劃劃(Non-active schedule)能動作業(yè)業(yè)計劃(Activeschedule)：任何一臺臺機器上上的每段段空閑時時間都不不足以加加工一道道可加工工工序的

31、的半能動動作業(yè)計計劃。無延遲作作業(yè)計劃劃(No-delayschedule)：沒有任何何延遲出出現的能能動作業(yè)業(yè)計劃。（所謂延延遲，是是指有工工件等待待加工時時，機器器出現空空閑，即即使這段段空閑時時間不足足以加工工任何一一道可加加工工序序）8.1.2作業(yè)排序序第八章MES與ERP技術8.1MES與生產計計劃控制制能動作業(yè)業(yè)計劃（無延遲遲）非能動作作業(yè)計劃劃1,1,12,1,31,2,31,3,22,3,22,2,1M1M2M3能動作業(yè)業(yè)計劃（有延遲遲）示例：8.1.2作業(yè)排序序第八章MES與ERP技術8.1MES與生產計計劃控制制能動作業(yè)業(yè)計劃（無延遲遲）思考題：8.1.2作業(yè)排序序第八章M

32、ES與ERP技術8.1MES與生產計計劃控制制44/111符號說明明將每安排排一道工工序稱作作一“步步”（Step）Stt步之前已已排序工工序構成成的部分分作業(yè)計計劃；Ot第t步可以排排序的工工序集合合；TkOt中工序Ok的最早可可能開工工時間；TkOt中工序Ok的最早可可能完工工時間。8.1.2作業(yè)排序序第八章MES與ERP技術8.1MES與生產計計劃控制制算例有一個2/3/G/Fmax問題，其其工藝路路線矩陣陣D和加工時時間矩陣陣T分別如下下。試構構造一個個能動作作業(yè)計劃劃。8.1.2作業(yè)排序序第八章MES與ERP技術8.1MES與生產計計劃控制制C1StepOtTkTkT*M*Oj11,

33、1,12,1,300232M11,1,122,1,31,2,302363M3M31,2,332,1,31,3,266977M21,3,242,1,3699M32,1,352,2,191313M12,2,162,3,2131818M22,3,21,1,12,1,31,2,31,3,22,3,22,2,1時間機器M1M2M3026791318任選C2StepOtTkTkT*M*Oj11,1,12,1,300232M11,1,121,2,32,1,320633M3M32,1,331,2,32,2,133777M3M11,2,341,3,22,2,173877M12,2,151,3,22,3,2778

34、128M21,3,262,3,281313M22,3,21,1,12,1,31,2,31,3,22,3,22,2,1時間機器M1M2M30237813選M3任選任選車間調度度問題的的調度優(yōu)優(yōu)化指標標通?？煽梢苑譃闉槿惢诩庸すね瓿蓵r時間的性性能指標標：基于交貨貨期的性性能指標標：基于庫存存的性能能指標：多目標綜綜合性能能指標：8.1.3車間調度問題題以及調調度算法法簡介第八章MES與ERP技術8.1MES與生產計計劃控制制調度算法法：基于人工工智能技技術的方方法收斂較快快，不能能保證最最優(yōu)解，穩(wěn)定性性不高基于運籌籌學的方方法收斂較慢慢，穩(wěn)定定性較高高，只能能解決小小規(guī)模的的問題8.1.3車間

35、調度問題題以及調調度算法法簡介第八章MES與ERP技術8.1MES與生產計計劃控制制8.1.3車間調度問題題以及調調度算法法簡介第八章MES與ERP技術8.1MES與生產計計劃控制制MES（ManufacturingExecutionSystem）涵義MES功能模型型及功能能介紹MES的橋梁作作用連接MRPII/ERP與SFCMES應用效益益8.1.4MES簡介第八章MES與ERP技術8.1MES與生產計計劃控制制1、MES涵義什么是是MES?MES是位于企企業(yè)上層層生產計計劃和底底層工業(yè)業(yè)控制之之間，面面向車間間層的生生產管理理技術與與實時信信息系統(tǒng)統(tǒng)。8.1.4MES簡介第八章MES與ER

36、P技術8.1MES與生產計計劃控制制MES的產生ERP/MES/SFC三層結構構8.1.4MES簡介第八章MES與ERP技術8.1MES與生產計計劃控制制圖1.1 三個制造層次處理信息與時間尺度比較8.1.4MES簡介第八章MES與ERP技術8.1MES與生產計計劃控制制MES匯集了車車間中用用以管理理和優(yōu)化化從下定定單到產產成品的的生產活活動全過過程的相相關硬件件或軟件件組件，它控制和和利用實實時準確確的制造造信息來來指導、傳授、響應并并報告車車間發(fā)生生的各項項活動，同時向向企業(yè)決決策支持持過程提提供有關關生產活活動的任任務評價價信息。MESA InternationalMES的定義8.1.

37、4MES簡介第八章MES與ERP技術8.1MES與生產計計劃控制制56/1112、MES的功能模模型及功功能介紹紹8.1.4MES簡介第八章MES與ERP技術8.1MES與生產計計劃控制制資源管理理（ResourceAllocation andStatus）詳細計劃劃（Operations/DetailScheduling）生產調度度（DispatchingProduction Units）文檔管理理（DocumentControl）數據采集集（Data Collection/Acquisition）人力管理理（LaborManagement）質量管理理（Quality Management）

38、過程管理理（Process Management）生產跟蹤蹤（Product Tracking andGenealogy）維護管理理（MaintenanceManagement）性能分析析（PerformanceAnalysis）MES的功能MESF1F2Fn8.1.4MES簡介第八章MES與ERP技術8.1MES與生產計計劃控制制資源管理理：對車間間資源狀狀態(tài)及分分配信息息進行管管理。詳細計劃劃：負責生生成操作作計劃（即詳細細計劃），提供供作業(yè)排排序功能能。生產調度度：以作業(yè)業(yè)、訂單單、批量量以及工工作訂單單等形式式管理和和控制生生產單元元中的物物料流或或信息流流。文檔管理理：管理與與生產單

39、單元相關關的記錄錄和單據據，以及及對生產產歷史數數據的存存儲與維維護。數據采集集：負責采采集生產產現場中中的各種種必要的的數據信信息。人力資源源管理：提供按按分鐘級級更新的的員工狀狀態(tài)信息息數據。質量管理理：把從制制造現場場收集到到的數據據進行實實時分析析以控制制產品質質量。過程管理理：監(jiān)控生生產過程程，自動動修正生生產中的的錯誤，提高加加工效率率和質量量，或者者向用戶戶提供糾糾正錯誤誤并提高高在制行行為的決決策支持持。設備維護護管理：跟蹤和和指導企企業(yè)維護護設備和和刀具以以保證制制造過程程的順利利進行，并產生生除報警警外的階階段性、周期性性和預防防性的維維護計劃劃，也提提供對直直接需要要維護

40、的的問題進進行響應應。生產跟蹤蹤：提供工工件在任任意時刻刻的位置置及其狀狀態(tài)信息息。性能分析析：提供按按分鐘級級更新的的實際制制造過程程的結果果報告，并將這這些結果果與過去去的歷史史記錄及及所期望望出現的的經營目目標進行行比較。8.1.4MES簡介第八章MES與ERP技術8.1MES與生產計計劃控制制3、MES的橋梁作作用連接MRPII/ERP與SFC8.1.4MES簡介第八章MES與ERP技術8.1MES與生產計計劃控制制數據橋梁梁8.1.4MES簡介第八章MES與ERP技術8.1MES與生產計計劃控制制61/111MRPII/ERP到MES的數據流8.1.4MES簡介第八章MES與ERP技

41、術8.1MES與生產計計劃控制制62/111MES到控制層層的數據流8.1.4MES簡介第八章MES與ERP技術8.1MES與生產計計劃控制制4、MES應用效益益可量化的的直接經經濟效益益：可獲益項目 平均獲益 縮短產品制造周期 45% 減少或消除數據輸入時間 75% 減少在制品17% 減少或消除作業(yè)轉換中的文書工作 56% 縮短產品交付周期 32% 改進產品質量 / 減少次品 15% 消除損失的文書工作 57% 8.1.4MES簡介第八章MES與ERP技術8.1MES與生產計計劃控制制滿足客戶戶要求的的高質量量響應均衡企業(yè)業(yè)資源的的利用率率大大提高高企業(yè)員員工的工工作能力力提供計劃劃決策和和

42、企業(yè)商商務活動動的必要要數據，提高制制造系統(tǒng)統(tǒng)對變化化的響應應能力以以及銷售售服務和和客戶服服務的水水平大大減短短企業(yè)投投資回報報周期不可量化化的間接接經濟效效益：8.1.4MES簡介第八章MES與ERP技術8.1MES與生產計計劃控制制8.2.1MIS的發(fā)展8.2.2MIS主要內容容8.2.3MIS的作用8.2.4MIS與CIMS其他分系系統(tǒng)的關關系第八章MES與ERP技術8.2管理信息息系統(tǒng)MIS8.2.1MIS的發(fā)展任何企業(yè)業(yè)只要有有生產經經營活動動，就有有管理信信息和信信息流，企業(yè)總總是按某某種管理理模式在在運行。傳統(tǒng)生產產管理中中存在的的問題：不精確的的決策依依據生產秩序序混亂，工藝

43、規(guī)規(guī)程無效效庫存失去去控制工區(qū)的利利用率低低管理信息息不一致致而造成成設計與與制造錯錯誤第八章MES與ERP技術8.2管理信息息系統(tǒng)MIS管理信息息系統(tǒng)（MIS，Management Information System）是企業(yè)的的一種現現代化管管理工具具，是管管理科學學、計算算機和信信息技術術綜合應應用的一一個重要要產物，它是計計算機、網絡、數據庫庫及相應應應用軟軟件組成成的能進進行管理信息息收集、傳遞、存儲、加工、維護和和使用的系統(tǒng)。能夠實測測企業(yè)的的各種運運行情況況利用過去去的歷史史數據預預測未來來，從企企業(yè)全局局的角度度出發(fā)輔輔助企業(yè)業(yè)進行決決策利用信息息控制企企業(yè)的行行為，幫幫助企業(yè)

44、業(yè)實現其其規(guī)劃目目標8.2.1MIS的發(fā)展第八章MES與ERP技術8.2管理信息息系統(tǒng)MIS1.單項數據據處理階階段（50年代中-60年代中）受計算機機軟硬件件限制，只為提提高生產產管理中中某些單單項業(yè)務務的工作作效率，減少差差錯，根根據傳統(tǒng)統(tǒng)的管理理模式，只能替替代部分分手工勞勞動，進進行一些些簡單的的數據處處理，如如某項統(tǒng)統(tǒng)計、計計算工資資等。8.2.1MIS的發(fā)展第八章MES與ERP技術8.2管理信息息系統(tǒng)MIS2.綜合數據據處理階階段（60年代中-70年代初）將不同地地點的業(yè)業(yè)務通過過終端和和通信線線路聯(lián)成成整體，將多個個過程的的有關數數據綜合合進行處處理，如如財務管管理系統(tǒng)統(tǒng)、物資資

45、管理系系統(tǒng)、MRP系統(tǒng)等。8.2.1MIS的發(fā)展第八章MES與ERP技術8.2管理信息息系統(tǒng)MIS3.系統(tǒng)數據據處理階階段（70年代末-80年代末）數據庫、網絡技技術發(fā)展展，將多多臺計算算機全面面應用于于一個單單位或部部門的各各種業(yè)務務處理中中，有機機組成總總的系統(tǒng)統(tǒng)。此階階段已將將數據處處理技術術與企業(yè)業(yè)管理模模式結合合，具有有決策支支持、控控制和預預測功能能。如MRPII、OA系統(tǒng)等。8.2.1MIS的發(fā)展第八章MES與ERP技術8.2管理信息息系統(tǒng)MIS4.管理功能能集成化化階段（90年代初-今）向智能化化、集成成化、全全球化發(fā)發(fā)展。將將人工智智能的概概念、方方法和技技術引入入，結合合O

46、A系統(tǒng)、決決策支持持系統(tǒng)，擴展MIS功能?；贗nternet的MIS將吸收精精益生產產、敏捷捷制造、柔性生生產的精精髓，融融入全面面管理、JIT、項目管管理、最最優(yōu)化生生產、企企業(yè)經營營過程重重組、并并行工程程等現代代生產管管理思想想，發(fā)展展成集成成化MIS。8.2.1MIS的發(fā)展第八章MES與ERP技術8.2管理信息息系統(tǒng)MIS8.2.2MIS的主要內內容市場經營營管理：為決策者者提供有有關市場場信息、決策支支持和銷銷售管理理。1市場預測測和銷售售分2計劃和經經營決策策支持3訂貨和顧顧客服務務4分配和發(fā)發(fā)送管理理生產管理理：對企業(yè)的的產品生生產過程程進行管管理。1產品開發(fā)發(fā)和設計計2工藝

47、和生生產技術術準備3生產計劃劃4物料需求求計劃和和倉庫管管理5能力需求求計劃6車間生產產控制第八章MES與ERP技術8.2管理信息息系統(tǒng)MIS財務管理理：總帳或總總帳維護護、財務務計劃、會計、報表人事管理理：人事檔案案維護、人事計計劃模塊塊、勞動動管理模模塊設備管理理：8.2.2MIS的主要內內容第八章MES與ERP技術8.2管理信息息系統(tǒng)MISMIS內部各主主要子系系統(tǒng)的接接口信息息8.2.2MIS的主要內內容第八章MES與ERP技術8.2管理信息息系統(tǒng)MIS生產經營計劃銷售合同信息各類資金預算額度經營管理子系統(tǒng)財務理子系統(tǒng)設備管理子系統(tǒng)勞資人事管理子系統(tǒng)生產管理子系統(tǒng)設備維修人員能力設備維

48、修操作對人員能力和素質的需求設備能力和利用率設備更新大修計劃及其執(zhí)行情況標準價格、資金能力額定工資和工資變動信息工資增加計劃銷售計劃狀況定單經營計劃用戶服務信息設備能力需求設備運行信息設備狀態(tài)維修計劃工作中心信息工時定額人員能力勞力人員技術需求完成工時統(tǒng)計價格財務指標付款信息產品結構工藝信息采購合同生產情況生產成本統(tǒng)計職能范圍圍：經營決策策、計劃劃、生產產、設備備、物資資、人事事、財務務MIS的作用：快速合理理安排生生產，提提高產品品生產效效率，降降低產品品生產成成本；提高企業(yè)業(yè)信息的的規(guī)范性性、準確確性及信信息的處處理效率率；提高對客客戶的服服務質量量和服務務水平；提高企業(yè)業(yè)管理水水平和管管

49、理素質質；增強企業(yè)業(yè)的應變變能力和和競爭能能力。8.2.3MIS的作用第八章MES與ERP技術8.2管理信息息系統(tǒng)MIS第八章MES與ERP技術8.2管理信息息系統(tǒng)MIS8.2.4MIS與CIMS其他分系系統(tǒng)的關關系工程設計集成系統(tǒng)MIS制造自動化系統(tǒng)CAQ質量保證開工、完工數據變更通知、庫存和物料數據產品測試結果，在制品狀態(tài)設備狀態(tài)、加工能力信息質量統(tǒng)計產品質量報告質量檢測信息零件報廢信息質量目標次品報告用戶質量信息質量成本信息質量處理信息生產作業(yè)計劃工裝設備及人員狀況進貨計劃派工單、日工作單、取消派工單工料需求、任務書確認生產作業(yè)數據BOM工藝定額數據新產品開發(fā)任務書技術指標、時間要求、修

50、改說明任務書審核信息能力需求說明、批量建議、計劃任務進度信息、估計成本、技術指標開發(fā)方法數據、任務狀態(tài)數據工裝、設備需求、能力數據BOM、工藝定額MIS與CIMS其他分系系統(tǒng)的關關系從CAD/CAPP/CAM到CIMS/MIS的信息產品BOM、工藝路路線、工工序信息息、工時時定額、工裝和和設備需需求、材材料定額額等技術術信息。任務進度度數據、估計成成本、技技術指標標等。開發(fā)方法法數據、任務狀狀態(tài)數據據等。從CIMS/MIS到CAD/CAPP/CAM的信息開發(fā)任務務書技術指標標、時間間要求、修改任任務書任務書審審核、計計劃日期期、產品品接收報報告能力需求求說明、批量建建議、計計劃等8.2.3MI

51、S的作用第八章MES與ERP技術8.2管理信息息系統(tǒng)MIS從CIMS/MIS到制造自自動化FA的信息派工單、生產單單等短期期作業(yè)計計劃工料需求求、毛坯坯、刀具具、夾具具準備情情況生產作業(yè)業(yè)數據BOM、工時定定額等制造自動動化FA到CIMS/MIS的信息開工、完完工數據據、加工工變更數數據物料數據據、庫存存信息產品測試試結果、在制品品狀態(tài)設備狀態(tài)態(tài)、加工工能力信信息第八章MES與ERP技術8.2管理信息息系統(tǒng)MIS8.2.4MIS與CIMS其他分系系統(tǒng)的關關系CIMS/MIS到CAQ的信息質量目標標、用戶戶質量信信息、質質量成本本信息質量處理理信息、次品報報告生產作業(yè)業(yè)計劃、進貨計計劃工裝設備備

52、及加工工人員情情況等從CAQ到CIMS/MIS的信息質量統(tǒng)計計質量檢驗驗信息產品零件件報廢信信息產品質量量報告8.2.4MIS與CIMS其他分系系統(tǒng)的關關系第八章MES與ERP技術8.2管理信息息系統(tǒng)MIS8.3. 1MRP8.3.2MRPII8.3.3ERP第八章MES與ERP技術8.3MRP/MRPII/ERP8.3.1MRPMRP的基本原原理MRP流程圖MRP主要功能能輸入處理過程程輸出MRP的局限第八章MES與ERP技術8.3MRP/MRPII/ERPMRP基本原理理：將企業(yè)產產品中的的各種物物料分為為獨立物物料和相相關物料料，并按時間間段確定定不同時時期的物物料需求求，從而解決決庫存

53、物物料訂貨貨與組織織生產問問題。8.3.1MRP第八章MES與ERP技術8.3MRP/MRPII/ERPMRP按照基于產品品結構的物料需需求組織織生產，根據產產品完工工日期和和產品結結構規(guī)定定生產計計劃；根據產品品結構的的層次從從屬關系系，以產產品零件件為計劃劃對象，以完工工日期為為計劃基基準倒排排計劃，按各種零零件與部部件的生生產周期期反推出出它們的的生產與與投入時時間和數數量，按提前期期長短區(qū)區(qū)別各個個物料下下達訂單單的優(yōu)先先級，從而保證證在生產產需要時時刻所有有物料都都能配套套齊備，不到需需要的時時刻不要要過早積積壓，達達到減少少庫存量量和占用用資金的的目的。8.3.1MRP原理第八章M

54、ES與ERP技術8.3MRP/MRPII/ERPMRP基本原理理：MRP以物料為為中心的組織生生產模式式體現了了為顧客客服務、按需定定產的宗宗旨，計計劃統(tǒng)一一且可行行，比較較經濟和和集約化化而過去以以設備為為中心的的組織生生產模式式是以產產定銷的的思想體體現，計計劃統(tǒng)一一性與協(xié)協(xié)調性不不好，盲盲目性較較大，比比較粗放放。MRP通過控制制庫存儲儲備量來來制定需需求計劃劃8.3.1MRP第八章MES與ERP技術8.3MRP/MRPII/ERPMRP基本原理理：獨立需求求與相關關需求獨立需求求：不需要其其他任何何模塊的的數據來來源，而而單獨直直接下達達的需求求。通常根據據預測或或企業(yè)客客戶的獨獨立需

55、求求而下達達。獨立需求求的物料料包括成成品、半半成品、樣品、備品和和備件等等，可任任意下達達。下達后也也參與MRP的運算，通過MRP運算后，計算出的的需求叫叫相關需需求，也稱非非獨立需需求。相關需求求：指可以由由獨立需需求派生生出來的的，并與與其他項項目或最最終產品品有直接接關系的的需求。相關需求求物料包包括半成成品、零零部件和和原材料料，這些物料料的需求求量可以以從獨立需需求物料料的需求求量中計算出出來。詳細的描描述可閱閱讀庫存存管理的的有關章章節(jié)。8.3.1MRP第八章MES與ERP技術8.3MRP/MRPII/ERPMRP基本原理理：獨立需求求：來自企業(yè)業(yè)外部的的，對產產品和某某些維修修

56、使用的的零部件件的需求求相關需求求：來自制造造過程的的，對原原材料、毛坯、零件、部件的的需求正是制造過程程中的相關需求求使得MRP能圍繞物物料轉化化組織準準時生產產。8.3.1MRP第八章MES與ERP技術8.3MRP/MRPII/ERPMRP基本原理理：MRP的基本原原理MRP的對象是是相關需求求類型的物物件，例如:一個復雜雜的機械械產品可可以由成成千上萬萬個與產產品呈相相關需求求的零件件構成，對于每每個零件件又有其其生產工工藝和周周期，而而每道工工藝又涉涉及相應應的加工工資源；產品要定定期按量量完成，必須明明確每種種相關零零件的生生產量、資源投投入量、投入產產出的日日期等。MRP流程圖主生

57、產計計劃MPS物料需求求單BOMMRP備件需要要量庫存需要要量庫存記錄錄加工定單單采購定單單客戶訂單單MRP是將企業(yè)業(yè)主生產產計劃的的產品級級計劃通通過網絡絡規(guī)劃的的方法，按照物物料清單單分解為為零件級級的計劃劃，并直直接指揮揮著自制制件的生生產數量量和進度度，以及及外構件件的數量量和配套套日期。8.3.1MRP第八章MES與ERP技術8.3MRP/MRPII/ERPMRP的輸入/輸出MRP產品出產產計劃產品結構構文件庫存狀態(tài)態(tài)文件零部件投投入出產產計劃原材料需需求計劃劃原材料需需求計劃劃互轉件計計劃庫存狀態(tài)態(tài)記錄工藝裝備備機器設設備需求求計劃計劃將要要發(fā)出的的訂貨已發(fā)出訂訂貨的調調整零部件完

58、完工情況況統(tǒng)計外購件及及原材料料到貨情情況統(tǒng)計計生產及庫庫存費用用預算報報告交貨期模模擬報告告優(yōu)先權計計劃8.3.1MRP第八章MES與ERP技術8.3MRP/MRPII/ERPMRP的輸入(I)MRP的輸入有三三個部分分：產品品出產計計劃、產產品結構構文件和和庫存狀狀態(tài)文件件(一)產品出產產計劃產品出產產計劃是MRP的主要輸輸入，它它是MRP運行的驅驅動力量量。產品出產產計劃中中所列的的是最終產品品項。產品出產產計劃的的計劃期，即計劃劃覆蓋的的時間范范圍，一一定要比比最長的的產品生生產周期期長。否否則，得得到的零零部件投投入產出出計劃不不可行。產品出產產計劃的的滾動周周期同MRP的運行周周期

59、一致致。8.3.1MRP第八章MES與ERP技術8.3MRP/MRPII/ERPMRP的輸入(II)(二)產品結構構文件產品結構構文件又又稱為物物料清單單文件(Billofmaterial)，它不只只是所有有元件的的清單，還反映映了產品品項目的的結構層層次以及及制成最最終產品品的各個個階段的的先后順順序。在產品結結構文件件中，各各個元件件處于不不同的層層次。每一層次次表示制制造最終終產品的的一個階階段。8.3.1MRP原理第八章MES與ERP技術8.3MRP/MRPII/ERPMRP的輸入(III)(三)庫存狀態(tài)態(tài)文件庫存狀態(tài)態(tài)文件卻卻處于不不斷變動動之中。MRP每運行一一次，它它就發(fā)生生一次

60、大大的變化化。MRP系統(tǒng)關于于訂什么么、訂多多少、何何時發(fā)出出定貨等等重要信信息，都都存貯在在庫存狀狀態(tài)文件件中。庫存狀態(tài)態(tài)文件包包含每一一個元件件的記錄錄?？傂枰苛渴怯缮仙蠈釉挠媱潉澃l(fā)出定定貨量決決定的。預計到貨貨量為已已發(fā)出的的訂貨或或開始生生產的元元件的預預計到貨貨或預計計完成的的數量。現有數為為相應時時間的當當前庫存存量。8.3.1MRP第八章MES與ERP技術8.3MRP/MRPII/ERPMRP的處理過過程(一)五種庫存存數據的的關系物料毛需需求=必須相關關需求+獨立需求求必須相關關需求=計劃數x物料用量量預計庫存存量=現有庫存存+計劃入庫庫數-毛需求-已分配量量某時間段段