【正文】 市：鄭州、開封、武漢、南京、九江、長春、廊坊、重慶、成都等地，以及一家模具開發(fā)公司位于黃巖。其中客戶 主要 包括：長城、吉利、長春一汽、力帆、英利 、海南馬自達 等汽車廠商。 多生產(chǎn)系統(tǒng) 的 產(chǎn)能 分配現(xiàn)狀 及 存在的 問題 GSK 公司下屬 20 多家子生產(chǎn)系統(tǒng)，分布在全國各地，它們具有不同的生產(chǎn)規(guī)模、生產(chǎn)能力、品質(zhì)管控能力以及交貨能力，決定了它們層次不齊的訂單處理能力以及滿足客戶不同需求的應變能力 的良莠不齊 。但是作為各自獨立經(jīng)營的不同的企業(yè)形式，它們各自為政，每個子生產(chǎn)系統(tǒng)均由其市場業(yè)務部門進行市場開拓以及市場維護， 在訂單獲取過程中，面對不同批量的訂單 ，不管批量大小都要爭取到，這樣就造成：一方面，因為常常接到的訂單遠遠小于其生產(chǎn)能力而造成其浪費產(chǎn)能，包括人員、設備、維護等 。還有， 若 是因為這個小的訂單的生產(chǎn)，而不得不放棄與此同時而來的較大的訂單，而失去 更重要的 客戶 ，往往因小失大 ；另一方面，則又常常接到的訂單遠遠大于其生產(chǎn)能力，造成其超負荷運轉(zhuǎn)， 經(jīng)常超負荷運轉(zhuǎn)不僅會減少設備的壽命，也會讓員工感到筋疲力盡而失去工作的興趣，還會造成品質(zhì)得不到保障，甚至出現(xiàn)延期交貨而失去業(yè)界信譽，從而影響其長遠的發(fā)展，而選擇將無法完成的部分訂單外包給其他公司，無形中 壓縮 了利潤 空間 ，而且不能很好的控制質(zhì)量問題。 不管是因為訂單量小于生產(chǎn)系統(tǒng)的產(chǎn)能，還是訂單量大于生產(chǎn)系統(tǒng)的產(chǎn)能，都會對生產(chǎn)系統(tǒng)造成不良的影響。 然而 作為單個的生產(chǎn)系統(tǒng)其對于訂單的選擇或者分配顯得力不從心，而其對于市場的預計能力也有限。 基于以上所述， 公司 總部 有必要將各個生產(chǎn)系統(tǒng)聯(lián)合起來。當然，在各 個 生產(chǎn)系統(tǒng)的經(jīng)營、生產(chǎn)、管理等方面并不予以干涉，由各生產(chǎn)系統(tǒng)各自進行。而只是在訂單處理及相應的產(chǎn)能分配上進行統(tǒng)一處理， 這樣才能從全局出發(fā)，根據(jù)各個生產(chǎn)系統(tǒng)的特點、生產(chǎn)能力、交貨能力、品質(zhì)水平進行合理公平的處理，從而使得各個第 3 章 GSK 公司簡介 21 生產(chǎn)系統(tǒng)因產(chǎn)能不足或者因產(chǎn)能過剩而導致的一系列問題得以解決， 只分配與各生產(chǎn)系統(tǒng)產(chǎn)能匹配的訂單， 最終達到使得各個生產(chǎn)系統(tǒng)的利益最大化。 生產(chǎn) 方式 的 現(xiàn)狀及 存在的 問題 隨著科學技術的不斷進步和人們生活條件的不斷改善，消費者價值觀的變化越來越快，消費需求逐漸呈現(xiàn)出個性化和多樣化的趨勢，產(chǎn)品的生命周期也相應地逐漸縮短。 GSK 公司 的客戶數(shù)量 大 ，產(chǎn)品品種繁多，訂單結(jié)構(gòu)比較復雜，產(chǎn)品的生產(chǎn)流程復雜多變，產(chǎn)品的個性化和客戶需求的多樣化表現(xiàn)得非常明顯。 面對這樣多變的市場， GSK 公司的各個生產(chǎn)系統(tǒng) 仍然沿用著大量生產(chǎn)的思想及生產(chǎn)方式，盡管在生產(chǎn)現(xiàn)場已經(jīng)引進了一些先進的現(xiàn)場管理手段，例如 5S 管理、目視管理、看板系統(tǒng)管理方式等，但是這些工具只是作為單純的工具 ，并沒有發(fā)揮其強大的將整個 生產(chǎn) 現(xiàn)場連續(xù)起來的作用，也沒有融會貫通成為體系 。 具體 ： 大型沖壓設備放置在 1 號車間，并且專門設置其半成品暫放區(qū)， 按棧板為單位分批將其移動到接下來的工序中，而沖壓過后的工序則分布在距離 1 號車間大約 1000 米開外的 2 號車間， 經(jīng)過露天的道路， 該車間包括后續(xù)的焊接、涂裝等工序， 這樣不僅出現(xiàn)了大量的在制品庫存，并且增加了半成品的搬運成本、時間 ，而且增加了出現(xiàn)不良產(chǎn)品的風險 。 而大量生產(chǎn)方式所帶來的大量庫存，從而產(chǎn)生的資金積壓；生產(chǎn)成品的周程時間成倍增加；當訂單所要求的數(shù)量出現(xiàn)變化時，無法靈活的應 對，并且對于已經(jīng)加工過的半成品，只能放入倉庫，祈求下次訂單可以用到，甚至完全報廢從而造成浪費；根據(jù)精益思想可知，當庫存增加，就會隱藏大量的問題在庫存，而有些問題將對工廠產(chǎn)生致命的影響。 通過分析和總結(jié)，該公司應該具備的 生產(chǎn) 方式的 特點概括為： 以客戶訂單為生產(chǎn)的依據(jù)，產(chǎn)品品種繁多，每個品種 或型號下的產(chǎn)品數(shù)量較少。因此，多品種小批量的生產(chǎn)方式為該公司主要的生產(chǎn)模式，可以采用 Cell 對生產(chǎn)線進行布局。為了使生產(chǎn)系統(tǒng)以更低的生產(chǎn)成本、更快的交貨期制造出更高品質(zhì) 的產(chǎn)品來滿足客戶的要求，需要 轉(zhuǎn)變 生產(chǎn)思想 ， 探索如何在多品種 小批量生產(chǎn)方式下生產(chǎn)產(chǎn)品，實現(xiàn)企業(yè)利潤的最大化。為了適應這種需求多變的市場環(huán)境，很多制造企業(yè)開始致力于探索新的生產(chǎn)方式。 必須采用 一種專門針對生產(chǎn)間隔短、產(chǎn)品數(shù)量少的產(chǎn)品的生產(chǎn)方式，被稱為 適合 多品種小批量 的 生產(chǎn)方式，這種生產(chǎn)方式主要是按照訂單進行生產(chǎn)。與大批量生產(chǎn)方式不同的是，在多品種小批量生產(chǎn)方式中，各種產(chǎn)品的生產(chǎn)流程各不 燕山大學工程碩士學位論文 相同，并且錯綜復雜，從而增加了企業(yè)生產(chǎn)和管理的難度。 具體來說， 適合 多品種小批量 的 生產(chǎn)方式具有如下特點： （ 1） 產(chǎn)品種類的多樣化； （ 2） 生產(chǎn)過程的變動性； （ 3） 生產(chǎn)設備 的復雜化； （ 4） 外界條件的不確定性； （ 5） 生產(chǎn)計劃和作業(yè)計劃的困難性； （ 6） 生產(chǎn)實施及控制的動態(tài)性。 在當前顧客需求日趨多樣性，市場競爭日益激烈的大環(huán)境下，企業(yè)需要對市場環(huán)境有更好的適應能力和快速的反應能力。而且，在全球經(jīng)濟不景氣的情況下，企業(yè)面對的市場環(huán)境更加復雜多變，這就更需要企業(yè)應用具有高柔性的多品種小批量生產(chǎn) 方式 來進行生產(chǎn)。 而 先進 生產(chǎn)方式則具備滿足這種少批量、多品種需求的生產(chǎn)特點，并且可以以更低的成本、更高的效率以及更短的交貨期完成生產(chǎn)，正應了這一發(fā)展趨勢。 本章小結(jié) 本章首先 介紹了 GSK 公司的組織構(gòu)架， 然后對 其 運行模式 —— APQP 流程的運行進行了較為詳細的介紹。然后從兩個方面概況了公司的現(xiàn)狀，一方面，從多生產(chǎn)系統(tǒng)的產(chǎn)能分配現(xiàn)狀，以及現(xiàn)狀所存在的 問題 進行說明；另一方面， 描述 生產(chǎn)系統(tǒng)的生產(chǎn)現(xiàn)場現(xiàn)狀，以及現(xiàn)狀所存在的問題進行闡述。最 終引出本文所要研究的內(nèi)容，即解決產(chǎn)能分配及生產(chǎn)現(xiàn)場存在問題的新 產(chǎn)能分配方式和生產(chǎn)方式。 第 4 章 GSK 公司多生產(chǎn)系統(tǒng)的產(chǎn)能分配 23 第 4 章 GSK 公司 多生產(chǎn)系統(tǒng) 的 產(chǎn)能分配 多生產(chǎn)系統(tǒng)的產(chǎn)能分配 產(chǎn)能是指產(chǎn)品生產(chǎn)系統(tǒng)，在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，單位時間內(nèi)生產(chǎn)一定數(shù)量產(chǎn)品的能力，除了及時交貨能力 外，還有成本控制能力、品質(zhì)控制能力等。但是單位時間的產(chǎn)能并不能代表生產(chǎn)系統(tǒng)的真實產(chǎn)能，現(xiàn)實當中可以從以下幾個方面定義產(chǎn)能： （ 1） 交貨期內(nèi)生產(chǎn)客戶要求數(shù)量的產(chǎn)品的能力 —— 及時交貨能力； （ 2） 面對客戶不同要求的多品種、少批量產(chǎn)品的生產(chǎn)能力 —— 柔性生產(chǎn)能力； （ 3） 滿足客戶品質(zhì)要求的成本控制力 —— 成本控制能力。 對于一個生產(chǎn)系統(tǒng)來說， 形成并長期保持過高或者過低的生產(chǎn)能力對于企業(yè)競爭力都將產(chǎn)生極為不利的影響。一方面，當企業(yè)生產(chǎn)能力長期高于訂單需求時，說明企業(yè)已經(jīng)投入了多于實際需要的資金購買固定資產(chǎn)，已經(jīng)聘請了多于實際 需求的員工進行相關設備的操作與維護修理；因此企業(yè)固定成本相對較高，企業(yè)的經(jīng)營風險較大；當這些生產(chǎn)能力無法充分利用時，企業(yè)無疑將陷入經(jīng)營困境；所以，在無形之中，企業(yè)每時每刻都在浪費著產(chǎn)能、資源等，這些浪費不僅積壓著企業(yè)的資金，增加產(chǎn)品的成本，最終降低企業(yè)的競爭力。反之，如果企業(yè)生產(chǎn)能力總是低于訂單需求時，那么企業(yè)會因為產(chǎn)能不足而超負荷運轉(zhuǎn)，可能導致品質(zhì)問題，延期交貨問題等，長期加班會降低員工士氣。企業(yè)將失去對客戶需求的快速反應的能力，使企業(yè)在交貨期方面往往難以滿足客戶要求。這在當前市場環(huán)境瞬息萬變的情形下無疑將大大削弱企業(yè)的市場競爭力。 本文所研究的 多生產(chǎn)系統(tǒng)的產(chǎn)能分配指的是： GSK 公司下屬的 20 多個生產(chǎn)系統(tǒng)在面對市場各種各樣的訂單時，如何 根據(jù)各個生產(chǎn)系統(tǒng)的產(chǎn)能水平 進行 訂單分配。既要 使得各個生產(chǎn)系統(tǒng)的生產(chǎn)能力得到充分的應用，又不浪費產(chǎn)能， 即總能使得各個生產(chǎn)系統(tǒng)所獲得的訂單是符合其產(chǎn)能水平的。這樣可使得 各個生產(chǎn)系統(tǒng)利益最大化，整個 公司 的整體利益得到保障和提高。 所以對于多生產(chǎn)系統(tǒng)的產(chǎn)能分配的研究的具體步驟為： （ 1）收集整合各個生產(chǎn)系統(tǒng)所具備的生產(chǎn)能力，生產(chǎn)能力包括： 及時交貨能力 、 成本控制能力、品質(zhì)控制能力 等； 燕山大學工程碩士學位論文 （ 2） 按照各個生產(chǎn)系統(tǒng)的實際生產(chǎn)能力將各個生產(chǎn)系統(tǒng)排名； （ 3）結(jié)合實際情況，規(guī)定單位時間段，對某單位時間段內(nèi)的訂單信息進行統(tǒng)計分析； （ 4）綜合考慮各個生產(chǎn)系統(tǒng)的生產(chǎn)能力以及其排名情況，結(jié)合某單位時間段內(nèi)的訂單信息，為各個生產(chǎn)系統(tǒng)分配相應能力的訂單。 多生產(chǎn)系統(tǒng) 的 產(chǎn)能分配模型構(gòu)建 模型假定 綜合分析 GSK 公司多生產(chǎn)系統(tǒng)的訂單、產(chǎn)能分配狀況，根據(jù)實際情況模擬建立數(shù)學模型。首先， 任何 數(shù)學 模型的構(gòu)建都必須在一定的 假設 條件之下 才能夠成立 ，這些條件可以將模型規(guī)范在一個框架之內(nèi)， 可以減輕模型的運算量 。也 只有 通過假設， 才能 真正的 使得模型從理論 走向 實踐，否則模型將失去 現(xiàn)實 意義，所以在設定模型之前 ，首先根據(jù)實際研究對象的狀況給予 條件規(guī)范 ，具體如下 ： （ 1） 各生產(chǎn)系統(tǒng)的產(chǎn)能明確且均服從分配，其中產(chǎn)能明確是指制造能力、成本、生產(chǎn)周期等指標的明確； （ 2） 各生產(chǎn)系統(tǒng)生產(chǎn)的產(chǎn)品的品質(zhì)水平穩(wěn)定且能滿足需求； （ 3） 僅考慮單一規(guī)劃周期，且單一周期內(nèi)各生產(chǎn)系統(tǒng)及訂單均得到合理分配，單一規(guī)劃周期指：一定時間內(nèi)一批訂單及對應的產(chǎn)能得到合理分配； （ 4） 根據(jù)各生產(chǎn)系統(tǒng)的產(chǎn)能、交貨能力、成本控制能力等指標將各生產(chǎn)系統(tǒng)進行排列，將 訂單依此排列依次分配，且只有當前一個生產(chǎn)系統(tǒng)的產(chǎn)能充分利用后再往下分配； （ 5） 訂單可拆分、組合（拆分即一個訂單分配給多家企業(yè)，組合即一個生產(chǎn)系統(tǒng)獲得多個訂單）； （ 6） 訂單的到達是隨機的； （ 7） 同類產(chǎn)品的單批運輸量為整數(shù)。 以上條件可以理解為：若是 不符合 以上條件的規(guī)范，那么 本文的模型將不成立。 參數(shù)定義 設定完模型的假設條件之后， 必須將模型中的公式所涉及到的字母所代表的意義予以闡述明確，以便于讀者理解，進而能更好的理解模型，所以，參數(shù)定義如下： 第 4 章 GSK 公司多生產(chǎn)系統(tǒng)的產(chǎn)能分配 25 i— 生產(chǎn)系統(tǒng)， i=1,2,? ,F（ F 表示最多生 產(chǎn)系統(tǒng)個數(shù)） j— 需求訂單， j=1,2,? ,G（ G 表示最多訂單個數(shù)） iCap — 第 i 個生產(chǎn)系統(tǒng)的產(chǎn)能， i=1,2,? ,F jQ — 第 j 個需求訂單的需求量， j=1,2,? ,G jT — 第 j 個需求訂單所要求的交貨時間， j=1,2,? ,G jC — 第 j 個需求訂單給定的成交價格， j=1,2,? ,G ijP — 第 i 個生產(chǎn)系統(tǒng)滿足第 j 個需求訂單的單位生產(chǎn)時間， i=1,2,? ,F； j=1,2,? ,G ijTR — 第 i 個生產(chǎn)系統(tǒng)滿足第 j 個需求訂單的單次運輸時間， i=1,2,? ,F； j=1,2,? ,G ijPR — 第 i 個生產(chǎn)系統(tǒng)滿足第 j 個需求訂單的單位生產(chǎn)成本， i=1,2,? ,F； j=1,2,? ,G ijTC — 第 i 個生產(chǎn)系統(tǒng)滿足第 j 個需求訂單的單次運輸成本， i=1,2,? ,F； j=1,2,? ,G ijX — 第 i 個生產(chǎn)系統(tǒng)與第 j 個需求訂單匹配成功系數(shù)（配對成功取 1，否則取 0） ijN — 第 i 個生產(chǎn)系統(tǒng)到第 j 個需求單位的單次運輸量 1ia — 生產(chǎn)系統(tǒng)完成訂單的最小時間（包括生產(chǎn)、運輸時間） 2ja — 生產(chǎn)系統(tǒng)完成訂單的最小成本（包括生產(chǎn)、運輸成本） 1iw — 交貨時間權重 2jw — 交貨成本權重 時間成本優(yōu)化模型建立 本文 模型的構(gòu)建主要從 時間和成本 兩個方面 建立 目標函數(shù) ，在限定條件下，通過設定權重系數(shù)將多目標函數(shù)轉(zhuǎn)化為單目標函數(shù)，從而建立目標函數(shù)，這樣可以綜合考慮時間和成本兩個元素，因為對于每個生產(chǎn)系統(tǒng)來說這兩個因素都很重要，并且其各自重要的程度又不同，所以這種轉(zhuǎn)化滿足了更多情況。然后根據(jù)實際情況，將產(chǎn)能與訂單的 匹配 關系分成三種情況，即某生產(chǎn)系統(tǒng)的產(chǎn)能大于某訂單需求；某生產(chǎn)系統(tǒng)的產(chǎn)能小于某訂單需求；某生產(chǎn)系統(tǒng)的產(chǎn)能等于某訂單需求，詳見如下： 生產(chǎn)系統(tǒng) i 的產(chǎn)能等于需求訂單 j 的需求量情況下的模型建立（ ji QCap ? ）： 當待分配的生產(chǎn)系統(tǒng)的產(chǎn)能與需求訂單的需求量相等的情況下，所建立的目標函數(shù)如下： ijFiGj ijijjijj XTRNQPQM ina ????????? ???????? ???? ? ?? ?1 111 （ 41） 燕山大學工程碩士學位論文 ijFiGj ijijjijj XTCNQPRQM ina ????????? ???????? ???? ? ?? ?1 112 （ 42） 121211111 wawaA ???? （ 43） . jijFiGj ijijjijj TXTRNQPQ ?????????? ???????? ???? ?? ?1 1 （ 44） jijFiGj ijijjijj CXTCNQPRQ ??????????