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生产过程的持续监控系统的实际运用

持续监控系统实现的第一步是使用具有计划和实际日期的输入和输出曲线对所监控的范围进行表示,并由此计算所需要的数据--库存、输出、生产周期和脱期。为了减少所需存储的数据量,通常使用一个监控表,将主要的数据周期性地保存在里面。该表格中的内容将根据当前数据的变化不断地进行刷新,并存储在一个高性能的PC机中。在这个PC机上,按用户需要的格式形成报告和图形输出。
监控系统通常有3个组成部分:以紧凑而有说服力形式表示的关键数据监控表;对任务的流量状况进行图形表示的简化的监控图;用柱形图形式表示的关键数据图。
一、 关键数据监控表。
关键数据监控表的典型形式如下图(a)所示:

(a)                     监控表
首先解释(a)图中的监控表的结构。该表列示的例子给出的调查时间段(普通日历日第205天~第232天)被分为了4个周期,每个周期7天(第1行)或5个车间日历日(第2行)。输入、输出、库X嬀和持续时间的计算过程是:从初始库存出发,用每天输入和输出的差计算这天结束时的库存。一天的库存积就等于这天的初始库存(或前一天的结束库存)乘以一个工作日。如果将一个周期的库存面积除以这个周期的工作日数,就得到平均库存。将库存面积除以周期内的输出就得到以工作日表示的平均持续时间。最后针对整个周期计算这两个关键数据的平均值(平均库存和平均持续时间)。
(a)图中的监控表还包括了库存的变化值。该值表示了库存从一个周期到另一个周期的变化,它通过周期结束时库存值的差计算得到。另一个重要的监控变量是加权平均生产周期TLM。它可以从生产周期面积(生产周期面积等于任务时间乘以生产周期)计算得到。作为比较,这些值可以用工作日表示进行计算。
在一个周期中将每个生产周期(面积)相加得到的总和除以一个周期的输出就得到加权平均生产周期。
利用率可以通过简单的方程计算:利用率等于产出率除以能力。如果在计算过程中出现了超过100%的数值,其原因可能是这个周期中记录完成的某些任务实际上在上个周期就已经开始进行加工了。
(a)图中的监控表还包含了另一个重要的关键数据--输出加权平均脱期。它反映了任务是否按计划完成。例如,输出加权平均脱期值为5.8工作日表明,要补上所延误的任务,还需要大约6个工作日的附加能力。
    其它与生产周期相关的关键数据如提前期、库存变化比和顺序量等在这里没有表示出来,因为那样会造成监控系统的实际应用的关键数据太多。这些数据是在偏差分析时用于诊断的目的。
二、 监控图
用上面(a)图中的第四行和第六行数据(累计输入和累计输出)可以画出监控图。典型的监控图如下图(b)所示:

如上图(b)所示,图中的输入和输出曲线没有针对每个工作量画出其细节,而只是在两点之间简单地用直线相连。根据定义,输出曲线从零值开始,然后根据输出值累加。输入曲线从值为95.8小时的初始库存开始,然后根据输入值累加。
三、 关键数据图
经计算得到的关键数据还可以用关键数据图进行表示。典型的关键数据图形式如下(c)图所示:


为了图形的清晰起见,在图中只表示了利用率、加权生产周期和输出平均脱期这3个关键数据。
从监控图和关键数据图已经可以相当清楚地看出该工作中心在所考察的4个周期中的大致情况。第3个周期中很大的输入导致了库存比前一个周期增加了约50%。它又进一步对第4个周期中的持续时间产生了相应的影响。就生产周期而言,无论是平均值还是分散程度都不能令人满意,必须更高地加以控制。
流量图可以通过包括所考察的工作中心以前和以后的事件进行扩展。扩展流量图的大致过程是,在任务投放至计划到达日期之间,任务形成分发库存,相应的生产周期也称为任务分发周期。通常任务被投放后不是直接流入所考察的工作中心,因此对于所考察的工作中心,这些任务在输入工作中心之前构成了间接库存和间接生产周期。输入和输出曲线之间的差为直接库存,相应的时间为直接生产周期。为了能够识别工作中心有多少工作量还处于到达与输入之间的“管道”中,可以引入开放库存、开放生产周期、前库存和前生产周期的概念。任务在输出以后通常还要流向其它的工作中心直至最后完成。通常将输入到仓库或装配部门的时刻定义为制造任务的完成时刻。相应于从输出至完成之间这段时间还可定义后库存和后生产周期的概念。任务从投放至完成的时间段称为在制,相应的库存称为在制库存。从任务到达与完成时刻的差称为总生产周期,相应的库存称为总库存。
监控表和监控图不仅能够表示过去的状态,而且还可以用计划值表示将来的状态。监控表可以作一些扩展,从而能够在所考察的工组中心上进行任务的计划状态与实际状态的比较。其中,计划脱期可以解释为最大的允许日期偏差。
在实际应用中,监控表中的数据是在记录的动态数据基础上通过编辑得到的。下面(d)表表示监控系统KOSYE中计划的数据。这些数据被分成了A和B两个部分,其中,A部分表示针对任务的数据,B部分表示针对工序的数据。
表(d)用于产生监控表的数据结构


根据上表得到的监控表的数据可列在下表(e)中:

表(e)  监控系统KOSYF中监控表的内容


在上表(e)中,任务数据表示已经加工的工作量或待加工的工作量、任务时间、批量以及所考察的工作中心在通过的任务中所处的平均位置。输入的加权平均脱期表示了任务在前道工作中心的计划性能。同样,也可以根据输出的脱期识别本工作中心的计划性能。最后一个工作中心的输出脱期同样也就是整个任务的脱期。
动态数据描述了5种流量曲线。除了在库存曲线中表示的工序的个数、零件数和计划时间的总和等于实际数据外,还包括了任务的标准计划时间数据。实际数据不仅可以用于推断对生产能力的需求,还可以用于推断分发费用(根据工序的个数)、运输和检验的费用(通过工序的个数和零件的数量)。通过计划和实际时间的比较可以识别制造过程中的偏差和薄弱环节。监控表可以根据相应地被监控的负荷中心的层次进行压缩,在不同的决策层次上用于分析的目的。
关键数据可以用于描述每个周期以及总的监控时间段中8种定义的库存、持续时间和加权生产周期的实际状态。在这里只计算在制品、直接库存和直接生产周期这3个值,因为这几个值可以作为较好的目标参量使用。
如果有计划的能力数据,则该数据也可以用于监控系统。通过计划能力与实际输出的比较可以得到每个周期的利用率。

----摘自《面向负荷的生产控制》(Hans-Peter等著,肖田元等译)


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