制訂生產起始計劃的系統和方法
2023-05-27 12:44:31
專利名稱：制訂生產起始計劃的系統和方法
技術領域：
本發明涉及在生產大量不同產品的生產過程中制訂關於什麼產品什麼時候開始生產的生產起始計劃。
當前，在相同的生產過程中生產大量不同產品A1，A2，A3，A4，…呈增長的趨勢。實際上，經常發生這樣的情況，即生產產品A1的操作人員承擔較大的負擔而生產產品A2的操作人員則負擔較少。在這種情況下，通常不希望制訂如下的生產起始計劃，即先連續地生產產品A1，在生產了必要數量的產品A1之後再開始連續生產產品A2。公布號為3-26448的日本公開專利公開一種在上述情況下制訂滿意的生產起始計劃的技術。用這種技術，當在相同的生產過程中生產數量B1的產品A1、數量B2的產品A2和數量B3的產品A3時制訂出生產起始順序，使得在連續生產同類產品的鄰近產品之間生產起始間隔儘可能一致。為此，採用這樣一種數學裝置，以便從生產數量B1，B2，B3，B4，…得到狀態趨勢值，並從得到的狀態趨勢值確定生產起始順序。這種裝置可以平衡操作人員的負擔。
現有技術的生產起始計劃制訂方法的目的是平衡操作人員的負擔。然而，在平衡的生產作業的持續期內，對操作人員負擔的平衡沒有考慮什麼產品什麼時候要發貨。因此，經常發生庫存過高或不足的現象。換句話說，現有技術的生產起始計劃制訂方法只研究生產的容易性，但有可能導致損害生產過程的經濟性。
根據現有技術上述固有的不足，本發明尋求提供一種制訂生產起始計劃的技術，它使生產過程的不合理和浪費降到最低程度。
本發明的生產起始計劃制訂系統包括接受訂單記錄裝置，生產條件記錄裝置，理想的生產起始時間計算裝置，滿足程度記錄裝置和實際生產起始時間計算裝置。
如
圖1所示，接受訂單記錄裝置記錄每個訂購產品的數量和交貨期限(21a)。生產條件記錄裝置記錄每個產品從生產開始到發貨需要的時間間隔(22a)。理想生產起始時間計算裝置從接受的訂單明細表(21a)和生產條件(22a)計算理想的生產起始時間(25a)。實際生產起始時間計算裝置從理想的生產起始時間(25a)和滿足程度(24a)計算實際生產起始時間(27a)。
生產起始計劃制訂系統首先計算理想的生產起始時間25a。計算的理想生產起始時間25a是這樣的時間，即在這個時間開始的生產剛好在交貨期限完成。但情況往往是很難根據計算的理想生產起始時間25a進行生產。例如，同時開始生產數量B1的產品A1和數量B2的產品A2雖然是理想的，但實際上是不可能的。這可能是因為生產起始能力的限制而不能開始生產。
生產起始計劃制訂系統在從理想的生產起始時間25a中計算實際生產起始時間27a的步驟中使用叫作滿足程度24a的指標。滿足程度24a是一種許可程度，它對應於理想的生產起始時間相對於實際生產起始時間的偏差。例如，對於其生產不會導致任何明顯的倉庫空間不足的產品，給定與相當大偏差相應的高滿足程度。相反，對於很難庫存的產品，由於增加偏差，滿足程度會不明顯地降低。
通過使用滿足程度24a作為指標，在難於執行理想的生產起始計劃時，有可能制訂出實際的生產起始計劃，由於讓難於庫存的產品優先於能庫存的產品，它使計劃接近理想的生產起始計劃，避免損害難於庫存的產品的生產開始。該系統使制訂出能很好地協調理想和現實性的實際生產起始計劃成為可能。
如上提及的作為指標的滿足程度24a從最低程度到最高程度適當地變動，最低程度對應於偏差H1，H2，…，它導致庫存過高；最高程度對應於偏差G1，G2，…，它提供許可的庫存。
通過使用滿足程度，在儘可能多的許可庫存範圍內計算實際生產起始時間，並且在這是不可能的時候，計算生產起始時間，使過高的庫存狀況儘可能不明顯。
用於從理想的生產起始時間25a和滿足程度24a計算實際的生產起始時間27a的裝置，通過向後追蹤理想的生產起始時間25a適當地計算實際的生產起始時間。
用這種方法，就有可能在不會導致倉庫不足和避免不必要的長期庫存的範圍內製訂實際的生產起始順序。於是，就能夠避免不必要地過早生產特定的產品，同時避免延遲必需產品的生產。
在逆向地計算實際的生產起始時間27a時，適當地對較低滿足程度的產品給予優先權。用這種方法，實際的生產起始時間27a可以用相對簡單的過程計算，並且計算的生產起始時間通常提供高的滿足程度。在使用滿足程度計算實際的生產起始時間時，給較低滿足程度的產品優先權的算法只是本發明的一種形式。雖然這種算法具有迅速執行的優點，但其它算法允許用較高的精確度決定實際的生產起始時間27a。
本系統還包括用於顯示滿足程度和所計算的實際生產起始時間27a的裝置。在這種情況下，就有可能評價實際生產起始時間的滿足程度，並且可以更迅速地採取進一步接近理想生產起始時間的措施。滿足程度進而準確地說明生產過程的經濟效果，於是，能夠得到滿意的管理指標。
當參照附圖閱讀時，本發明的上述的和其它的目的、特徵和優點將從下面給出的本發明的最佳實施方式變得比較明顯。其中圖1是圖解說明在本發明的第一個實施方式中操作方式的視圖；圖2是說明第一個實施方式的系統結構的視圖；圖3是圖解說明計算理想生產起始時間的步驟的視圖；圖4是圖解說明從理想生產起始時間計算實際生產起始時間的步驟的視圖；圖5是說明從理想生產起始時間計算實際生產起始時間的算法例子的視圖；圖6是說明用圖5算法的處理的進程的視圖；圖7是說明本發明第二實施方式的系統結構的視圖；圖8是說明在第二實施方式中處理的進程的視圖。
現在結合一些最佳實施方式描述本發明。圖2說明在本發明的一個實施方式中生產起始計劃制訂系統20的系統結構。系統20包括具有工作存儲器、處理單元和程序存儲器的常用計算機，它的硬體結構不描述。接受訂單文件30和生產條件文件40連接到系統20，系統20連接到一個顯示器50。
接受訂單文件30記錄來自每個顧客公司的接受訂單明細表。當這個文件30在汽車製造商那兒安裝時，就記錄來自全國的汽車銷售分支機構的訂單。此外，進而記錄來自公司各部門的訂單。例如，記錄汽車裝配廠什麼時候從引擎製造廠需要多少數量的特定種類的引擎。在每個工廠中設置生產起始計劃制訂系統20，工廠接受的訂單的數據從接受訂單文件30提取並存儲在接受訂單記錄21中。接受訂單明細表21a的例子在圖1中說明。在這種情況下，指令工廠在交貨期限Ci內發運數量Bi的產品Ai(i＝1，2，3，4，…)。這個接受訂單數據適當地包括訂單的源數據，也就是在產品分布流程的視圖中表示後處理的數據。
圖2中生產條件文件40記錄每個產品Ai從生產開始到生產完成所需要的時間Di和從生產完成到發貨的時間Ei。在這些數據中間，在工廠中要製造的產品的數據存儲在生產條件記錄22中。圖1中所示的生產條件數據22a例示生產條件記錄22中的一部分存儲內容。因為發貨狀態隨後處理變化，所以從生產開始到發貨所需要的時間可能隨同一產品相關後處理而變化。在這樣的情況下，對產品和後處理的每種組合記錄時間。
理想生產起始時間計算單元23是通過處理計算機20的處理函數實現的，它用圖3所示的方式計算理想的生產起始時間25a。在圖3中，Ci指定在接受訂單記錄21中記錄的產品Ai的交貨期限，Di+Ei指定在生產條件記錄22中記錄的產品Ai從生產開始到發貨所需要的時間。用這種方法計算的理想生產起始時間25a代表滿足交貨期限Ci剛好需要的生產起始時間的理想時間常數Fi。用這種方法計算的理想生產起始時間25a記錄在圖2的理想生產起始時間記錄25中。圖1中25a例示的是記錄內容的例子。另外，在這種情況下，存儲的數據可以包括後處理數據。
在生產起始計劃制訂系統20的存儲器中提供滿足程度記錄24，滿足程度的數據存儲在記錄24中。對每個產品記錄滿足程度，它是根據與理想生產起始時間常數的偏差決定的。圖1中24a例示的是存儲滿足程度數據的例子。當與相對於實際生產起始時間的理想生產起始時間的偏差是零時，滿足程度是最高的(也就是說，在這種情況下是1.0)，而與產品無關。對於普通產品，一定的滿足程度間隙是允許的，稍早的生產開始沒有不利的影響。在圖1的情況下，產品A1的滿足程度的範圍比產品A2的寬一些。G1和G2表示的是提供許可庫存的極限時間常數。當生產比常數G1和G2晚一些開始時，滿足程度最高。換句化說，當生產早一些開始時，滿足程度降低。H1和H2表示的是導致過高庫存的生產起始時間常數。也就是說，開始生產比常數H1和H2早一些會導致過高的庫存並產生最低的滿足程度(即在這種情況下是0.0)。滿足程度數據可以由操作人員從構成系統20的計算機的輸入單元輸入。此外，輸入的滿足程度數據可以由操作人員修改。在圖1的例子中，滿足程度完全由每個產品決定。然而，當發貨狀態由於後處理而改變時，滿足程度不只由產品決定而可能隨後處理改變。在這種情況下，對產品和後處理的每種組合提供滿足程度的數據。
圖2所示的實際生產起始時間計算單元26根據理想的生產起始時間25a和滿足程度24a計算實際的生產起始時間。圖4圖解例示實際生產起始時間的計算步驟。在這種情況下，最理想的是以時間常數F1(＝F2)開始生產數量B1的產品A1和數量B2的產品A2。在這樣的情況下，數量B1和B2的生產不能同時開始，也就是說，實際與理想不能一致。然而，從滿足程度考慮，這個例子表示，在生產兩個單位的產品A2和一個單位的產品A1時，通過在依次的生產時間段中生產一個單位的產品A1、一個單位的產品A2和一個單位的產品A2，有可能符合最高滿足程度。如所示，甚至在理想不能被滿足時，作為指標使用滿足程度能夠制訂出實際生產起始計劃，它不損害理想計劃，或在更不利的情況下，它最接近理想計劃。尤其是在理想的生產起始計劃超過生產起始能力時，執行一個處理過程，使不能執行的部分計劃在時間上向後追蹤，同時給予有最低滿足程度的產品優先權。
圖2中的實際生產起始時間記錄27記錄計算的實際生產起始時間。圖6說明從圖5所示的步驟制訂的實際生產起始計劃的例子，圖5所示的步驟稍後描述。這個實際生產起始計劃通過輸出單元28和用於顯示的顯示器50發生聯繫。從顯示器50上的滿足程度數據，生產過程管理人員可以迅速地弄清表示多少實際計劃接近或遠離理想計劃的指標，這樣可以正確地掌握管理狀態。
操作人員可以根據顯示器50顯示的實際生產起始計劃開始生產依次相連的產品。用這種方法，生產作業可以在實際許可的範圍內以接近理想計劃的順序進行。結果，生產可以按生產起始順序進行，不會導致庫存不足或庫存過高，於是相當明顯地改進位造過程的經濟效果。
圖5說明從理想生產起始時間25a計算實際生產起始時間27a的算法的例子。這個算法具有容易執行的優點，但從制訂非常接近理想計劃的實際計劃的角度看仍有問題。這個實施方式的算法沒有任何限制。
在該算法中，首先取最後生產時間段作為要處理的對象(步驟S51)。在下面的描述中，假設圖6所示的生產時間段61是最後的生產時間段。在步驟S52中，檢索這個生產時間段中有最低滿足程度的產品。在圖6的生產時間段61中，只有產品A4是生產對象。在這種情況下，提取滿足程度1.0用於產品A4。因為在這種情況只有一個產品是生產的對象，步驟S53提供「NO」，對象產品A4被分配給生產時間段61。由於一個單位的產品A4分配給生產時間段61，在步驟S55中，一個單位的產品A4從要處理的連續對象中刪除，也就是說，兩個單位的產品A4是連續對象。
在後續步驟S56中，緊接前面的生產時間段，即圖6中的生產時間段62變成對象生產時間段。這時，在步驟S52中提取產品A3的滿足程度1.0和產品A4的滿足程度1.0。在這種情況下，步驟S53提供「YES」，並參考更前面的生產時間段63。在這種情況下，產品A3的滿足程度是0.9，產品A4的滿足程度是0.8，有最低滿足程度的產品A4變成這時(步驟54)的生產時間段62中對象。在後續步驟S55中，一個單位的產品A3成為待處理的對象。對於所有產品，上述程序重複地執行直至所有數量完成為止。用這種方法，通過向後追蹤理想的生產起始計劃和給予有最低滿足程度的產品優先權的辦法來計算實際的生產起始時間。圖6中的橫線表示分配的產品的滿足程度。
作為上述處理過程的結果，如圖6底部所示計算實際生產起始計劃。在這個計劃中，當計劃與理想計劃不一致時，對具有低滿足程度的以及早一些生產不會有嚴重問題的產品給予優先權。這樣，計劃就能真正地執行。此外，滿足程度通常接近於理想。尤其是在步驟S52到S54中，註上各個滿足程度，為具有較低滿足程度的和不會佔用太多倉庫的產品制訂出比較接近理想計劃的計劃。這樣，從匯集的圖5處理結果的評價可以看到，具有一致滿足程度的生產起始計劃是可以達到的。
在顯示器50上，圖6所示的滿足程度對應於實際生產起始時間圖形顯示。這種圖形顯示非常便於評價和/或改正計劃。例如，對於生產時間段63和64，可以看到產品A2和A4的分配是能夠交換的，分配的交換允許比較接近理想的條件。同樣可以看到，產品A4可以容易生產庫存，它在段62和63之前的生產時間段的分配將沒有明顯的不利影響。它還可以準確地掌握這個計劃中不合理和浪費的傾向。
還有更進一步的優點，當制訂的計劃不能得到滿意的評價時，可以通過改變生產條件或種類再制訂出新的計劃。可以通過使用採用的滿足程度的平均值來進行評價。有時採用最低滿足程度。至於生產條件的改變，生產時間段可以在許可的範圍內變動。生產時間段的變動通常可以改進滿足程度。
現在描述本發明的第二個實施方式。第二個實施方式中的生產起始計劃制訂系統和第一個實施方式所用的硬體相同，即它包括一臺普通計算機。圖7說明第二個實施方式的系統結構，象圖2所示的那樣。
在圖7的系統中，接受的訂單記錄71、生產條件記錄72、滿足程度記錄76、理想的生產起始時間計算單元77和理想的生產起始時間記錄78和第一個實施方式中的那些是相同的。但在第一個實施方式中，實際生產起始計劃是直接從理想的生產起始計劃制訂的，在第二個實施方式中，計劃的必要改正是依據實際情況進行的。
改正的數據存儲在記錄73到75。記錄73是設備條件記錄，主要從設備的角度記錄限制條件，如能夠生產的期間，能夠生產的最短生產時間段，可能的生產數量等等。記錄74是計劃制訂條件記錄，主要從管理的角度記錄為計劃的制訂所提供的條件，如工作服務時間(它可能根據無工作服務時間提供而改變)，實際調整的生產時間段等等。記錄75是平衡條件記錄，其中記錄在第一個實施方式中還沒有考慮的平衡操作員負擔的條件。例如，記錄這樣的條件，從平衡操作員負擔的角度看，產品A3不能在連續的生產時間段中生產，但在相鄰對象段之間提供的至少有兩個無對象時間段的斷斷續續的對象生產時間段中適當地生產。
在理想的生產起始時間計算單元中計算的理想生產起始時間雖然表面上是理想的，但它不包含諸如從設備角度看的限制條件，從管理角度看的勞力條件，或平衡操作員負擔這樣的元素。在第二個實施方式中，在理想的生產起始計劃改正單元79中參照在設備條件記錄73、計劃制訂條件記錄74和平衡條件記錄75中記錄的條件進行計劃的必要改正。改正的理想生產起始計劃記錄在改正的理想生產起始計劃記錄80中。圖8說明改正之前的理想生產起始計劃78a和改正後的80a。在這個例子中，理想計劃78a主要參照平衡條件改正。在這種情況下，產品A3和A4被分配給分散的生產時間段以便平衡。改正不只根據平衡條件進行，而且生產時間段和產品之間的關係可以通過增加或減少實際的生產時間段改正。
在第二個實施方式中理想的生產起始計劃已經用上述方法改正之後，實際的生產起始計劃82a通過向後追蹤改正的理想生產起始計劃同時考慮滿足程度而制訂。在生產時間段85中，只有產品A4能被分派，因此產品A4被分派。在下一個生產時間段86中，只有產品A3能被分派，因此產品A3被分派。在圖8中，不處理對象的滿足程度括在括弧中。在生產時間段87中，產品A1和A4處理對象，有較低滿足程度的產品A4優先地分派。上面描述的程序反覆執行，計算實際的生產起始計劃82a。
用第二個實施方式的技術，平衡條件被考慮到一定程度。換言之，在第一個實施方式不管負擔平衡並重視避免庫存不足和/或庫存過高的情況下，在第二個實施方式中，考慮負擔平衡因素來制訂實際的生產起始計劃，同時允許稍微增減庫存的時間。第一個實施方式適用於操作人員的負擔不隨產品明顯地改變的情況，而第二個實施方式適用於操作人員的負擔極大變化的情況。
在上面的描述中，假定生產的產品數的單位是批量。在訂單明細表採用不是批量的數量單位的情況下，單位的轉換是必要的。當數量單位或批數在後處理中改變時，在後處理時採用不同單位的轉換公式。
如上所述，根據本發明的一個方面，從訂單明細表和生產條件制訂出剛好滿足訂單明細表的理想的生產起始計劃。當理想的生產起始計劃不能進行時，通過使用代表允許與理想生產起始時間的偏差允許程度的滿足程度作為指標制訂實際的生產起始計劃。尤其是，對於明顯偏差的產品，優先提供接近理想計劃的計劃，而對於偏差不明顯的產品，提供的計劃不象偏差明顯的產品那樣分散生產開始。用這種方法，作為一個整體制訂出能實際執行和接近理想計劃的計劃。
當滿足程度的範圍從最低程度(對應於造成過高庫存的偏差)到最高程度(對應於提供許可庫存的偏差)時，主要是在許可庫存範圍內可以制訂出實際的生產起始計劃，即使不是這樣，也能制訂出不造成過高庫存的計劃。在這個過程中，向後追蹤理想的生產起始計劃是合適的。按照這樣做，可以獲得實際的生產起始計劃，它不會引起庫存不足並允許降低不必要的庫存時間。實際上，通過對具有較低滿足程度的產品給予優先權，同時向後追蹤理想計劃，就能制訂出比較合理的具有簡單邏輯的實際計劃。這就是說，有可能制訂出具有相當高滿足程度的生產起始計劃。當滿足程度用組合方式顯示時，制訂的實際生產起始計劃的滿意程度可以有目的地掌握並且如果需要的話可以迅速地改正，它是非常合適的。這種滿足程度可以有效地用作管理指標。
在本發明的最佳實施方式已經描述的情況下，需要解釋的是，在設計的細節中可能進行改變和修改，但不會脫離如附錄的權利要求所述的本發明的精神和範圍。
權利要求
1.制訂生產起始計劃的系統，包括接受訂單記錄裝置，用於記錄定義每個訂購產品的數量和交貨期限的接受訂單明細表；生產條件記錄裝置，用於記錄定義每個產品從生產開始到發貨所需的時間間隔的生產條件；理想生產起始時間計算裝置，用於從接受訂單明細表和生產條件計算理想的生產起始時間；滿足程度記錄裝置，用於記錄與每個訂購產品的理想生產起始時間相對於實際生產起始時間的偏差對應的滿足程度；以及實際生產起始時間計算裝置，用於從理想的生產起始時間和滿足程度計算實際生產起始時間。
2.根據權利要求1的系統，其中滿足程度的範圍是從與導致過高庫存的偏差相應的最低程度到與提供許可庫存的偏差相應的最高程度。
3.根據權利要求1的系統，其中實際的生產起始時間計算裝置通過向後追蹤理想的生產起始時間計算實際的生產起始時間。
4.根據權利要求3的系統，其中實際生產起始時間計算裝置通過對具有較低滿足程度的產品給予優先權來計算實際的生產起始時間。
5.根據權利要求1的系統，，進一步包括用於顯示滿足程度和所計算的實際生產起始時間的裝置。
6.藉助計算機制訂生產起始計劃的方法，包括如下步驟初步檢索代表每個產品從生產開始到發貨的時間間隔的生產條件，初步檢索與每個產品的理想生產起始時間相對於實際生產起始時間的偏差相應的滿足程度；從接受訂單明細表和生產條件計算每個產品的理想生產起始時；以及在所計算的理想生產起始時間超過生產起始能力的情況下，通過向後追蹤部分理想的生產起始時間和對具有較低滿足程度的產品給予優先權來計算實際的生產起始時間；其中，計算理想的生產起始時間的步驟和計算實際的生產起始時間的步驟是在表示每個產品的數量和交貨期限的訂單明細表被接受時執行的。
全文摘要
從由生產開始到發貨所需要的時間間隔和交貨期限制訂出理想的生產起始計劃。此外，得到滿足程度，它表示與理想生產起始時間偏差的許可程度。當用理想計劃不能同時開始生產大量不同產品時，參照滿足程度決定優先的產品。用這種方法，從理想的計劃制訂出實際計劃。用這種方法得到的實際計劃能夠執行並接近理想計劃。
文檔編號G06Q50/04GK1136987SQ9610211
公開日1996年12月4日 申請日期1996年2月2日 優先權日1995年2月2日
發明者脅山春道 申請人:豐田自動車株式會社