生产计划与控制课程设计轴承生产.doc

本科课程设计说明书生产计划与控制设计 教 学 院： 机电工程学院系 别：工业工程系学生学号：11440308学生姓名：王德超专业班级：工程1103指导教师：潘晓明职 称：讲师起止日期：2023.06.182023.06.31吉 林 化 工 学 院Jilin Institute of Chemical Technolo目录1、公司简介21.1公司自然情况及设备21.2产品简介32、需求预测分析52.1需求预测52.2 误差分析83、生产能力的测定93.1轴承的生产过程93.2生产能力的测定144、综合生产计划编制195、主生产计划编制266、物料需求计划317、生产作业计划的编制347.1生产的期量标准的拟定347.2计算各车间投入和产出应达成的累计编号数398、生产作业的排序419、课程设计的体会43参考文献451、公司简介1.1公司自然情况及设备哈尔滨轴承集团公司是全国520家重点公司，1950年建厂，占地面积170余万平方米，生产建筑面积30余万平方米，拥有生产设备4600余台，年生产能力8000万套，可成系列生产九大类型、各种精度等级6000余个规格和品种的轴承。重要为汽车、机车车辆、电机电器、工程机械、机床等行业和公司配套服务。公司的优势产品有铁路轴承、精密机床主轴轴承、直线轴承等。哈尔滨轴承集团公司拥有专业化的成品和配件分厂20多个，成品分厂是按照轴承产品类型和领域划分的，其中有：小型球轴承分厂、电机轴承分厂、小型圆锥轴承分厂、铁路轴承分厂、精密轴承分厂、汽车轴承分厂等。配件分厂有滚子分厂、钢球分厂、车制保持架分厂、冲压保持架分厂等。本设计中所研究的是小型圆锥轴承分厂。小型圆锥轴承分厂是哈尔滨轴承集团公司基本生产单位之一，有效生产面积为3330平方米。该分厂现有职工220余人，设有3个职能室6个生产工段。现有多刀半自动车床、多大全自动车床、液压仿型车床和普通车床、手动磨床、半自动磨床、全自动磨床等设备145台。公司组织结构图：董事长总经理销售副总生产副总财务副总项目部质检部生产部营销部生产部采购部新产品开发开发部财务部行政部1.2产品简介小型圆锥轴承分厂重要生产两大类60余种，加工等级P0-P5级的公制、英制及非标准小型圆锥滚子轴承和部分向心短圆柱滚子轴承，月平均产量在18万套左右，月产值270万元左右，是多品种、批量生产的，设备具有一定通用性的分厂。两种轴承如图所示：2、需求预测分析2.1需求预测 预测是根据反映预测对象过去和现在的有关信息，通过科学的方法和逻辑推理，对事物未来的发展趋势和水平作出推测和判断，需求预测是预测未来一定期期对某产品需求的数量和发展趋势、公司该产品的市场占有率等。需求预测可以帮助人们结识产品市场需求发展趋势和规律，是公司经营决策的前提。需求预测的方法分为定性预测法和定量预测法，定性预测方法重要靠专家的知识、经验和综合分析判断能力，来预测其发展变化趋势和水平的非数量化方法；定量预测方法是运用数学手段以数量的形式准确的揭示事物发展变化趋势或水平的预测方法，其中涉及简朴平均法、移动平均法、指数平滑法、因果分析法等。通过对分厂的最近几年的产销量进行分析，选择定量分析中的平均移动法来预测2023年的销量。移动平均法是用一组最近的实际数据值来预测未来一期或几期内公司产品的需求量、公司产能等的一种常用方法。移动平均法合用于即期预测。是一种简朴平滑预测技术，它的基本思想是：根据时间序列资料、逐项推移，依次计算包含一定项数的序时平均值，以反映长期趋势的方法。当产品需求既不快速增长也不快速下降，且不存在季节性因素时，移动平均法很合用。该厂1996年到2023年的年销量如下表一所示，用趋势移动平均法建立需求预测模型，并预测2023年公司轴承的销售量。表一序号年份年销量（万套）一次移动平均二次移动平均1199611021997114319981194199912052023125117.662023128121.272023134125.28202315313292023147 137.4126.68102023165145.4132.24112023173154.4138.88122023180163.6146.56132023198172.6154.68142023195182.2163.64152023209191172.76162023215199.4181.76（1） 一次移动平均法 是对产品需求的历史数据点分段移动平均的方法。其计算公式： 式中 为第t周期的一次移动平均数； 为第t周期的观测值；N为移动平均的项数。（2） 当时间序列没有明显的趋势变动时，使用一次移动平均就能准确地反映实际情况，直接用第t周期的一次移动平均数就可预测第t+1周期之值。但当时间序列出现线性变动趋势时，用一次移动平均数来预测就会出现滞后偏差。因此，需要进行修正，修正的方法是在一次移动平均的基础上再做二次移动平均，运用移动平均滞后偏差的规律找出曲线的发展方向和发展趋势，然后才建立直线趋势的预测模型。 设一次移动平均数为 ，则二次移动平均数 的计算公式为：其计算公式： 预测模型为 ： 式中t为当前时期数；T为由当前时期数t到预测期的时期数，即t以后模型外推的时间； 为第t+T期的预测值； 为线性方程所表达直线的截距，即目前数据水平； 为线性方程所表达直线的斜率，即预测对象随T的变动趋势。根据移动平均值可得 和 的计算公式为： 根据公式解得： =217.88 =8.84 2023年预测值为： Y2023=217.88+8.84 x 1=226.72227(万件)2.2 误差分析对市场需求进行预测时，影响其未来发展变化的因素很多，并且很多因素是随机性的。假如在记录资料不全的情况下预测时，为了简化预测运算舍去了一些次要因素，预测结果绝大多数与未来的实际情况有一定的误差。因此，要对需求预测模型计算的结果进行误差分析。在实际预测时，存在一定的误差是允许的，但误差太大，预测结果的可靠性就很差，甚至失去了实际意义。这时就要对需求预测的结果进行修正，分析误差产生的因素等。针对存在问题采用措施加以改善修正，使需求预测结果更符合实际，这样需求预测结果才干作为公司生产决策和安排生产计划的依据。根据对2023年的销量进行的预测，建立下表：表二年份一次平均移动值二次平均移动值atbt预测值（Fi）实际值(Ai)2023145.6132.4158.86.61652023155139.12170.887.94165.41742023164.6147182.28.8178.821822023173.2155.2191.291911982023182.8164.24201.369.28200.21952023191.8173.48210.129.16210.642102023200.2182.52217.888.84219.282162023226.721）平均绝对误差（MAD）MAD=(Ai-Fi)/n , 其中Ai为第i期实际值，Fi为第i期预测值。由表得MAD= 4.652）平均绝对偏差（MSE）MSE=(Ai-Fi) /n =28.553)平均预测误差（MFE）MFE=(Ai-Fi) /n=1.614）平均绝对百分差（MAPE）MAPE=100 X (Ai-Fi)/ Ai/n =2.45追踪信号TS=(Ai-Fi) / MAD = 2.08 -3,3所以预测数据符合实际。3、生产能力的测定 3.1轴承的生产过程 轴承是一种机械零件。一般用来支承轴，保持轴的准确位置并承受由轴传来的力。按摩擦的性质，可分为滑动轴承和滚动轴承。按受力的方向，可分为向心轴承，推力轴承和向心推力轴承。图示为球轴承的基本结构：1、轴承的基本结构：以滑动轴承为基础发展起来的滚动轴承，其工作原理是以滚动 摩擦代替滑动摩擦，一般由两个套圈，一组滚动体和一个保持架所组成的通用性很强、标准化、系列化限度很高的机械基础件。由于各种机械有着不同的工作条件，对滚动轴承在负荷能力、结构和使用性能等方面都提出了各种不同规定。为此，滚动轴承需有各种各样的结构。但是，最基本的结构是由内圈、外圈、滚动体（钢球、滚子）和保持架所组成。 内圈与轴、外圈与轴承座孔装配在一起。当内圈或外圈为旋转套圈时采用的是紧配合，不是旋转套圈时采用的是过度配合。 滚动体是滚动轴承的核心零件，当内外圈相对转动时，滚动体在内外圈的滚道之间滚动。滚动体的形状、大小和数量直接影响轴承的负荷能力和使用性能。 保持架可以使滚动体均匀分布、引导滚动体旋转及改善轴承内部润滑性能。2、轴承的加工过程：1）套圈的加工过程：轴承内圈和外圈的加工依原材料或毛坯形式的不同而有所不同，其中车加工前的工序可分为三种，整个加工过程为：棒料或管料车加工如解决磨加工精研或抛光零件终检防锈入库。2）钢球的加工过程：钢球的加工同样依原材料的状态不同而有所不同，其中锉削或光球前的工序，可分为三种，热解决前的工序，又可分为二种，整个加工过程为：棒料或线材冷冲锉削、粗磨、软磨或光球热解决硬磨精磨精研或研磨终检分组防锈、包装入库。3）滚子的加工过程：滚子的加工依原材料的不同而有所不同，其中热解决前的工序可分为两种，整个加工过程为：棒料车加工或线材冷镦后串环带及软磨热解决串软点粗磨外径粗磨端面终磨端面细磨外径终磨外径终检分组防锈、包装入库。4）保持架的加工过程：保持架的加工过程依设计结构及原材料的不同，可分为下述两类：板料剪切冲裁冲压成形正形及精加工酸洗或喷丸或串光终检防锈、包装入库。实体保持架的加工过程：实体保持架的加工，依原材料或毛坯的不同而有所不同，其中车加工前可分为四种毛坯形式，整个加工过程为：棒料、管料、锻件、铸件车内径、外径、端面、倒角钻孔酸洗终检防锈、包装入库。3、滚动轴承的装配过程：滚动轴承零件如内圈、外圈、滚动体和保持架等，经检 验合格后，进入装配车间进行装配，其过程如下：零件退磁、清洗内、外滚道尺寸分组选别合套检查游隙铆合保持架终检退磁、清洗防锈、包装入成品库。圆锥滚子轴承的加工工艺图如下：3.2生产能力的测定 生产能力是指公司的固定资产，在一定的时期内和在一定的技术组织条件下，通过综合平衡后所能生产的一定种类产品最大也许量。此分厂的重要产品有圆锥轴承30204、30205、30206、30207四种型号。在多品种生产的公司中，在结构、工艺和劳动量构成相似的产品中选出代表产品，以生产代表产品的时间定额和产量定额来计算生产能力。代表产品一般选代表公司专业方向、在结构工艺方面相似的产品，总劳动量（即产量与单位劳动量乘积）最大的产品。设备组生产能力的计算公式为：M=FeS/T其中M为设备组的年生产能力；Fe为单台设备年有效工作时间；S为设备组内设备数；T为单位产品的台时定额。代表产品与具体产品之间通过换算系数换算。换算系数为具体产品与代表产品的时间定额的比例，公式表达为：Ki=Ti/T0 式中Ki 为产品i的换算系数 ； Ti为i产品时间定额（台时）； T0 为代表产品时间定额。换算为代表产品产量=计划产量X换算系数换算为具体产品表达的能力=代表产品表达的能力X换算为代表产品的产量/换算为代表产品的产量/换算系数3.2.1装配车间的生产能力测定各产品的计划产量与台时定额见下表三记录出设备组有5组设备，每组设备的全年有效工作时间为2300小时。以30205为代表产品表达的设备组生产能力为：M=FeS/T=23005/40=287.5(万件)约等于288表三 装配车间产品计划产量与台时定额表产品名称 30204302053020630207计划产量（万件）50607442台时定额时/万件35403050表四 装配车间代表产品换算为具体产品的计算过程表产品型号计划产量（万件）台时定额（时/万件）换算系数换算为代表产品产量（万件）以代表产品表达的生产能力换算为具体产品的生产能力3020450350.94528866302056040160793020674300.85997302074250 1.35556合计219 由于表中产品的计划产量均在换算为具体产品的生产能力范围之内，所以可以按计划产量安排生产。装配车间的生产能力为288万件。3.2.2 加工车间的生产能力测定 加工车间分为车削和磨削两个工段，工段生产能力测定如下：表五 车削工段计划产量与台时定额产品名称 30204302053020630207计划产量（万件）50607442台时定额时/万件55524348设备组有5台设备，以30206为代表产品表达的设备组生产能力为：M=FeS/T=23005/43=267(万件)表六 车削工段代表产品换算为具体产品的计算过程表产品型号计划产量（万件）台时定额（时/万件）换算系数换算为代表产品产量（万件）以代表产品表达的生产能力换算为具体产品的生产能力3020450551.365267523020560521.27262302067443174773020742481.14643合计257由于表中产品的计划产量均在换算为具体产品的生产能力范围之内，所以可以按计划产量安排生产。车削工段的生产能力为267万件磨削工段生产能力测定如下：表七 磨削工段计划产量与台时定额产品名称 30204302053020630207计划产量（万件）50607442台时定额时/万件46504460设备组有5台设备，以30206为代表产品表达的设备组生产能力为：M=FeS/T=23005/44=262(万件)表八 磨削工段代表产品换算为具体产品的计算过程表产品型号计划产量（万件）台时定额（时/万件）换算系数换算为代表产品产量（万件）以代表产品表达的生产能力换算为具体产品的生产能力302045046150262533020560501.1666330206744417478302074260 1.45944合计249由于表中产品的计划产量均在换算为具体产品的生产能力范围之内，所以可以按计划产量安排生产。磨削工段的生产能力为262万件综上，车削工段生产能力大于磨削工段生产能力，所有加工车间的生产能力为262万件。3.2.3毛坯车间的生产能力测定各产品的计划产量与台时定额见下表，记录出设备组有6组设备，每组设备的全年有效工作时间为2300小时。以30205为代表产品表达的设备组生产能力为：M=FeS/T=23005/35=328(万件)表九 毛坯车间产品计划产量与台时定额表产品名称 30204302053020630207计划产量（万件）50607442台时定额时/万件40352845表十 毛坯车间代表产品换算为具体产品的计算过程表产品型号计划产量（万件）台时定额（时/万件）换算系数换算为代表产品产量（万件）以代表产品表达的生产能力换算为具体产品的生产能力3020450401.15532872302056035160863020674280.859106302074245 1.35561合计229 由于表中产品的计划产量均在换算为具体产品的生产能力范围之内，所以可以按计划产量安排生产。毛坯车间的生产能力为328万件。由以上计算，可得各车间生产能力如图所示：表十一车间装配车间加工车间毛坯车间生产能力288车削工段磨削工段328267262所以，公司年生产能力可拟定为262万件。4、综合生产计划编制综合生产计划是根据市场需求预测和公司所拥有的生产资源，对公司计划期内的出产的内容、出产数量以及为保证产品的出产所需劳动力水平、库存等措施所作的决策性描述。一方面，根据需求预测分析知道2023年的需求量为227万件，再根据该厂的月产量等信息可大体拟定轴承制造厂2023年1-12月圆锥滚子轴承的市场需求预测总量为：18万件、16万件、20万件、16万件、24万件、18万件、19万件、21万件、20万件、18万件、19万件、18万件。共计227万件，一月初库存为零。该厂在三种不同生产方式下的生产能力和相应的单位制导致本如表十二所示，单位储存成本为800。表十二生产方式生产能力单位制导致本（元）正班生产1830000加班生产（可多生产）331000分包生产（可多生产）532023综合生产计划的优化方法有线性规划单纯形法、运送表法、动态规划法、模拟仿真法、试算法、搜索决策规划等，在这里使用运送表法，由表五可知，该厂有三种生产方式，第一种为正常班次时间生产，第二种为加班时间生产，第三种为分包生产；产品可在计划期长度内储存，不允许缺货。优化过程如下，第一步，列出成本表（即表十三），表中第一行月份为需求时间，与其相应的需求量列在最后一行；表中第一列月份为生产时间，每月都有三种生产方式，与其相应的生产能力列在最后一列；表中间部分的成本数值为制导致本和储存成本两部分之和，表中空白部分表达不也许发生事件。表十三 运送成本表月份生产方式一月二月三月四月五月六月七月八月九月十月十一月十二月生产能力一月正班生产30000308003160032400332003400034800356003640037200380003880018加班生产3100031800326003340034200350003580036600374003820039000398003分包生产3202332800336003440035200360003680037600384003920040000408005二月正班生产300003080031600324003320034000348003560036400372003800018加班生产31000318003260033400342003500035800366003740038200390003分包生产32023328003360034400352003600036800376003840039200400005三月正班生产3000030800316003240033200340003480035600364003720018加班生产310003180032600334003420035000358003660037400382003分包生产320233280033600344003520036000368003760038400392005四月正班生产30000308003160032400332003400034800356003640018加班生产3100031800326003340034200350003580036600374003分包生产3202332800336003440035200360003680037600384005五月正班生产300003080031600324003320034000348003560018加班生产31000318003260033400342003500035800366003分包生产32023328003360034400352003600036800376005六月正班生产3000030800316003240033200340003480018加班生产310003180032600334003420035000358003分包生产320233280033600344003520036000368005七月正班生产30000308003160032400332003400018加班生产3100031800326003340034200350003分包生产3202332800336003440035200360005八月正班生产300003080031600324003320018加班生产31000318003260033400342003分包生产32023328003360034400352005九月正班生产3000030800316003240018加班生产310003180032600334003分包生产320233280033600344005十月正班生产30000308003160018加班生产3100031800326003分包生产3202332800336005十一月正班生产300003080018加班生产31000318003分包生产32023328005十二月正班生产3000018加班生产310003分包生产320235需求量181620162418192120181918 用表上作业法进行求解，计算结果如表十四所示表十四 单位：万件月份生产方式一月二月三月四月五月六月七月八月九月十月十一月十二月生产能力计划数一月正班生产181818加班生产3分包生产5二月正班生产1621818加班生产3分包生产5三月正班生产181818加班生产3分包生产5四月正班生产1621818加班生产131分包生产5五月正班生产181818加班生产333分包生产5六月正班生产181818加班生产3分包生产5七月正班生产181818加班生产131分包生产5八月正班生产181818加班生产333分包生产5九月正班生产181818加班生产232分包生产5十月正班生产181818加班生产3分包生产5十一月正班生产181818加班生产131分包生产5十二月正班生产181818加班生产3分包生产5需求量181620162418192120181918综上，得2023年各月生产计划如表八所示：表十五 综合生产计划表 单位：万件总计一月二月三月四月五月六月七月八月九月十月十一月十二月需求量227181620162418192120181918计划数227181818192118192120181918正班生产181818181818181818181818加班生产131321分包生产库存数235、主生产计划编制主生产计划要拟定每一个体的最终产品在每一具体时间内的生产数量。综合计划是公司对未来较长时间内公司的不同产品系列所作的概括性安排，它不是一种用来具体操作的实行计划；二主生产计划是把综合生产计划具体化为可操作的实行计划。主生产计划的内容涉及对综合计划的分解和细化，主生产计划与生产能力之间的平衡。主生产计划的制定是一个反复试行的过程。最终的主生产计划需要得到决策机构的批准，然后作为物料需求计划的输入条件。1. 计算现有库存量现有库存量是指每周的需求被满足之后剩余的可运用的库存量，其计算公式为：It=It-1+Pt-maxDt,MOt式中 Itt周末的现有库存量，It-1-t-1周末的现有库存量；Ptt周的主生产计划生产量；Dtt周的预计需求；MOtt周准备发货的顾客订货量。2. 待分派库存待分派库存是指销售部门在拟定的时间内可供获得产品数量。待分派库存计算方法有两种情况：一是，第一期的待分派库存量等于期初现有库存量加本期的主生产计划量到道歉各期的所有订货量；二是，以后各期只有主生产计划量时才存在待分派库存量，计算方法是该期的的主生产计划量减去从该期至下一主生产计划量到期前各期的所有订货量。 为该厂的两种重要产品即30205和30206型号的圆锥滚子轴承做主生产计划，2023年初的库存量为0.生产批量为4万件，需求预计和顾客订货量如下表： 圆锥滚子轴承30205的主生产计划表十六一月二月周次12345678需求预计（件）1000010000100001000010000100001000010000订货量（件）001000010000202301500000现有库存量（件）30000202301000002023050003500025000主生产计划量（件）40000000400000400000待分派库存量（件）20230500030000三月四月周次910111213141516需求预计（件）1500015000150001500010000100001000010000订货量（件）10000202301000000100001000010000现有库存量（件）10000300001500003000020230100000主生产计划量（件）0400000040000000待分派库存量（件）1000010000五月六月周次1718192021222324需求预计（件）1500015000150001500010000100001000010000订货量（件）2023000202301000010000100000现有库存量（件）20230500030000100000300002023010000主生产计划量（件）40000040000004000000待分派库存量（件）202301000020230七月八月周次2526272829303132需求预计（件）1000010000100001000020230202302023020230订货量（件）0202301000010000100002023000现有库存量（件）020230 100000202300202300主生