生产控制系统概述

生产控制系统概述生产控制的对象是生产过程,是经济控制系统中微观层次的一个分支，但它也是一个复杂系统。

它的经济活动要素主要包括人、物资、设备、资金、任务和信息。

这些要素一方面分布在企业的所有部门各个环节，另一方面每时每刻处于运动之中。

由于要素分布的分散性管理手段又基本上采用手工作业，所以生产控制系统具有自身的特点，这些特点主要是：控制的整体性、控制活动的分散特性、控制活动中人的重要性等。

对新的生产计划和控制方法的要求为了克服实际中遇到的困难，越来越多的计算机公司、软件公司和管理咨询机构都正在提供越来越多的，或多或少的生产计划和控制的解决方案。

这些方法总的来说具有如下的发展趋势：● 在车间中或接近车间的交互模式中采用工作站；● 能够与主机或下层的计算机系统进行集成；● 提供越来越多的标准软件用于大量数据的数据处理和保存；● 集成了分析和表示方法程序，尤其是采用图形表示的方法；● 采用价格便宜的数据库系统。

除了这些系统之外，运行数据采集和处理系统（PDR-PDP系统）的迅速发展也令人注目。

其基本想法是尽可能实际地采集加工和运输过程的开始和完成时刻，通过一个全自动的计算机控制器对这些数据进行自动的采集和记录。

在第二步将这些数据进行综合和处理，从而得到关于工作进度的报告和关键数据。

在离散加工型生产车间中，经常是完全不使用生产调度模块，而代之以显示在计划板上的生产进展情况。

这种控制台已逐渐被具有交互功能的彩色图形显示器所代替--称之为电子控制。

自80年代初以来，可以看到一个明显的趋势，即将生产控制结合进一个全面的、集成的制造企业模型中去。

这种方法在60年代中在集成的数据处理这一概念下进行过讨论，但由于不同硬件和软件系统之间联结的巨大困难而未能实现。

今天这种集成的想法又通过计算机集成制造（CIM）、后勤供应技术（Logistics）和准时生产（JIT）概念从不同的角度被重新提起，并且在实际中越来越多地被实现。

CIM思想强调的是在一个计算机应用的工厂内设计功能（计算机辅助设计）、加工计划（计算机辅助计划）、制造（计算机辅助制造）和质量保证（计算机辅助质量管理）功能的计算机化和集成。

后勤供应和JIT考虑的则是完整的物流以及与其伴随的采购和销售市场之间的信息流，其目的是为了能够使企业以最短的时间、在正确的时刻和地点、以尽可能低的成本满足市场的需求。

它要求与供应商和重要客户之间进行在线连接。

值得注意的是，在这些解决方法中没有提到控制方法本身的问题。

在较新的文献中，除了极个别的例外之外，也没有看到有控制方法新的报导。

一个例外是日本的看板控制系统，另一个是在美国影响较大的最优化生产技术（OPT）系统。

但必须指出的是，在发表的所有关于这些方法的文章中都没有介绍其普遍适用的模型。

然而，只有借助模型才能够容易理解其相应的规则和公式，并保证取得有针对性的结果。

另一个值得注意的对生产控制方法的研究是Plossl对生产控制的解释。

他强调输入、输出对控制库存和生产周期的重要性，并将其用一个很有说服力的模型进行了表示：任务的输入速率必须根据相应的输出速率进行定义和控制。

输出速率同样受到能力（本身也是一个变量）的影响。

生产过程中的在制品数量由输入和输出确定，它又进一步决定了生产周期。

Plossl实际上已经表示出了这个本质的相互关系，只是没有将它构造成为一个形式化的（数学）模型。

因此，在以往发表的论文对生产控制的研究的基础上，我们首先应该确定现在和将来对生产控制系统的要求。

这些要求可以分成3类（如下表1所示），考虑到完整性，对硬件和软件发展趋势同时进行了描述：对新的生产计划和控制方法的主要要求是：1、要能够用计算机按照随机过程模型表示和处理生产过程；2、另外，要能够根据市场和所使用的制造设备（成本中心和工作中心）的情况采用不同的控制策略。

例如在生产任务饱满情况下强调的是设备的利用率，而在任务不足的情况下短生产周期更重要。

计划和控制方法不能去试图通过将任务向前推移来提高那些无法满负荷使用的机床的利用率，因为这样反而会进一步使瓶颈机床的负荷更加加重。

3、另一个重要的要求是要能够对生产周期、库存、计划能力和利用率这4个目标参量进行测量和控制，对出现的偏差进行诊断。

4、最后，还要求能够在控制回路中对反馈数据的质量进行检查。

如果不遵守这些基本原则，任何生产计划与控制系统在实际应用中都会失败，因为它们不能满足现代生产企业的需求。

除了以上技术要求之外还必须考虑人的作用，还必须定义对使用方法的要求。

首先，必须给决策和计划一定的自由空间。

由于过程本身的随机特性而使得进行准确到分钟或小时的计划显得毫无意义。

更重要的是，进行计划的和计划设计的员工应该在规定的工作内容和计划范围内主动地参与生产过程的计划和控制。

因此，需要有一个能够清晰表示过程的方法，并通过不同的计划方法和用户友好的监视和诊断手段对其进行支持。

另外，必须有意识地放弃下面的做法：即每一项活动都非通过系统不可。

通过交谈、电话等进行的人员之间的交流是完全必要的，过多的形式化会窒息整个系统。

最后在进行数据采集的初期就将有关人员的数据（用于进行工资的计算）和有关过程的数据（用于任务监控的目的）分开是比较理想的做法，在今天的技术水平下，这也是可能的。

将调度归并到质量管理的范畴中去是实现这种想法的好办法。

在质量管理的发展过程中产生的各种方法也可以用于生产计划和控制中去。

例如：将统计方法用于计划和监控；通过偏差进行分析和诊断；以及通过质量管理目标和组织来保证其质量。

当一个企业对它的计划系统产生的结果和产品质量和成本具有同样的责任感和自豪感时，企业才可能在这方面取得明显的进步。

现代生产计划和控制方法所提出的要求的本质是：能够正确地表示实际生产过程模型，对生产控制中4个基本目标参量（高利用率、低库存、生产周期短、按时交货）之间的依赖关系能够正确予以表述。

当然，为了做到这些，首先必须对生产周期进行详细的考察。

生产控制的含义一个生产控制系统最重要的任务首先是控制基本库存和流量库存，即平衡输入和输出。

然后再使用精确控制的方法减小控制库存。

同时还可以考虑采取一些能力计划和批量计划的措施。

生产周期和脱期（脱期等于任务的实际完成日期减去计划完成日期）是两个不同的目标参量，对它们分别监控，分别采用不同的措施进行控制生产周期只是平均库存与生产能力的函数，脱期却受到另外两方面的影响，即：计划生产周期和实际生产周期的偏差；计划与实际任务投放日期的偏差。

流量图特别适用于作为生产控制系统的模型，因为它能够清楚地表示改变某个参量（如生产周期）的措施对其它参量（如利用率和脱期）的影响，尤其是可以通过监控和诊断系统进行检验。

流量图的基本结构和它们的表示形式看起来很简单，但实践表明，要从计划和实际值的偏差找出其真正的原因，并由此得到正确的改进措施并不总是那么容易的。

有一种用于单件和批量生产控制的一种新的理论方法，这种理论方法被称为“面向负荷的任务投放方法”。

它主要是考虑控制平均库存，并进一步间接地影响工序或任务的平均生产周期。

该方法可首见于Jendralski的仿真研究。

Bechte将它发展成一种容易使用的方法。

Buchmann将这种方法集成到了一个PPC系统中，并由Erdlenbruch对一些重要的地方进行了完善。

生产控制的主要活动控制贯穿于生产系统运动的始终。

生产系统凭借控制的动能，监督、制约和调整系统各环节的活动，使生产系统按计划运行，并能不断适应环境的变化，从而达到系统预定的目标。

生产系统运行控制的活动内容十分广泛，涉及生产过程中各种生产要素、各个生产环节及各项专业管理。

其内容主要有：对制造系统硬件的控制（设备维修）、生产进度控制、库存控制、质量控制、成本控制等等。

生产进度控制，是对生产量和生产期限的控制，其主要目的是保证完成生产进度计划所规定的生产量和交货期限。

这使生产控制的基本方面。

其它方面的控制水平，诸如库存控制、质量控制、维修等都对生产进度产生不同程度的影响。

在某种程度上，生产系统运行过程的各个方面问题都会反映到生产作业进度上。

因此，在实际运行管理过程中，企业的生产计划与控制部门通过对生产作业进度的控制，协调和沟通各专业管理部门（如产品设计、工艺设计、人事、维修、质量管理）和生产部门之间的工作，可以达到整个生产系统运行控制的协调、统一。

维修，是对机器设备、生产设施等制造系统硬件的控制。

其目的是尽量减少并及时排除物资系统的各种故障，使系统硬件的可靠性保持在一个相当高的水平。

如果设备、生产设施不能保持良好的正常运转状态，就会妨碍生产任务的完成，造成停工损失，加大生产成本。

因此，选择恰当的维修方式、加强日常设备维护保养、设计合理的维修程序是十分重要的。

库存控制，是使各种生产库存物资的种类、数量、存储时间维持在必要的水平上。

其主要功能在于，即要保障企业生产经营活动的正常进行，又要通过规定合理的库存水平和采取有效的控制方式，使库存数量、成本和占用资金维持在最低限度。

质量控制，其目的是保证生产出符合质量标准要求的产品。

由于产品质量的形成涉及生产的全过程，因此，质量控制是对生产政策、产品研制、物料采购、制造过程以及销售使用等产品形成全过程的控制。

成本控制，同样涉及生产的全过程，包括生产过程前的控制和生产过程中的控制。

生产过程前的成本控制，主要是在产品涉及和研制过程中，对产品的设计、工艺、工艺装备、材料选用等进行技术经济分析和价值分析，以及对各类消耗定额的审核，以求用最低的成本生产出符合质量要求的产品。

生产过程中的成本控制，主要是对日常生产费用的控制。

其中包括：材料费、各类库存品占用费、人工费和各类间接费用等。

实际上，成本控制是从价值量上对其它各项控制活动的综合反映。

因此，成本控制，尤其是对生产过程中的成本控制，必须与其它各项控制活动结合进行。

传统生产控制的缺点生产计划的发展促进了制造性能的改善，但是还有许多问题没有解决。

这主要是因为生产控制系统的问题。

简而言之，传统的生产控制系统主要存在着三方面的缺点：尽管用于计算机系统和数据处理的费用很高，但是计划和实际结果却差别很大；不恰当的性能数据报告，对生产周期、计划性能、库存几乎没有实际控制能力；计划与操作人员决策责任很小。

下面对这三方面缺点予以详细阐述：1、尽管生产的计划、反馈和生产活动控制系统中广泛地应用了数据处理技术，尽管为能力调度和精确调整花费了许多计算时间，由计算机计算得到的“最佳”生产过程与实际的生产过程却很少相符和。

许多专家认为，“通常，计算得到的周计划常常由于紧急订单、技术意外和故障很快就过时。

”“通常必须在很短的时间以后重新修订精确调度”。

因此，为“赶日期”而“绕开系统”进行的特别行动在实际中经常可见。

2、通常的生产控制系统不能提供直接可利用的信息和指示，从而不能帮人们有针对性地对生产周期、脱期、库存和产出率等目标进行关于和控制。