专利名称：制订生产起始计划的系统和方法
技术领域：
本发明涉及在生产大量不同产品的生产过程中制订关于什么产品什么时候开始生产的生产起始计划。
当前，在相同的生产过程中生产大量不同产品A1，A2，A3，A4，…呈增长的趋势。实际上，经常发生这样的情况，即生产产品A1的操作人员承担较大的负担而生产产品A2的操作人员则负担较少。在这种情况下，通常不希望制订如下的生产起始计划，即先连续地生产产品A1，在生产了必要数量的产品A1之后再开始连续生产产品A2。公布号为3-26448的日本公开专利公开一种在上述情况下制订满意的生产起始计划的技术。用这种技术，当在相同的生产过程中生产数量B1的产品A1、数量B2的产品A2和数量B3的产品A3时制订出生产起始顺序，使得在连续生产同类产品的邻近产品之间生产起始间隔尽可能一致。为此，采用这样一种数学装置，以便从生产数量B1，B2，B3，B4，…得到状态趋势值，并从得到的状态趋势值确定生产起始顺序。这种装置可以平衡操作人员的负担。
现有技术的生产起始计划制订方法的目的是平衡操作人员的负担。然而，在平衡的生产作业的持续期内，对操作人员负担的平衡没有考虑什么产品什么时候要发货。因此，经常发生库存过高或不足的现象。换句话说，现有技术的生产起始计划制订方法只研究生产的容易性，但有可能导致损害生产过程的经济性。
根据现有技术上述固有的不足，本发明寻求提供一种制订生产起始计划的技术，它使生产过程的不合理和浪费降到最低程度。
本发明的生产起始计划制订系统包括接受订单记录装置，生产条件记录装置，理想的生产起始时间计算装置，满足程度记录装置和实际生产起始时间计算装置。
如
图1所示，接受订单记录装置记录每个订购产品的数量和交货期限(21a)。生产条件记录装置记录每个产品从生产开始到发货需要的时间间隔(22a)。理想生产起始时间计算装置从接受的订单明细表(21a)和生产条件(22a)计算理想的生产起始时间(25a)。实际生产起始时间计算装置从理想的生产起始时间(25a)和满足程度(24a)计算实际生产起始时间(27a)。
生产起始计划制订系统首先计算理想的生产起始时间25a。计算的理想生产起始时间25a是这样的时间，即在这个时间开始的生产刚好在交货期限完成。但情况往往是很难根据计算的理想生产起始时间25a进行生产。例如，同时开始生产数量B1的产品A1和数量B2的产品A2虽然是理想的，但实际上是不可能的。这可能是因为生产起始能力的限制而不能开始生产。
生产起始计划制订系统在从理想的生产起始时间25a中计算实际生产起始时间27a的步骤中使用叫作满足程度24a的指标。满足程度24a是一种许可程度，它对应于理想的生产起始时间相对于实际生产起始时间的偏差。例如，对于其生产不会导致任何明显的仓库空间不足的产品，给定与相当大偏差相应的高满足程度。相反，对于很难库存的产品，由于增加偏差，满足程度会不明显地降低。
通过使用满足程度24a作为指标，在难于执行理想的生产起始计划时，有可能制订出实际的生产起始计划，由于让难于库存的产品优先于能库存的产品，它使计划接近理想的生产起始计划，避免损害难于库存的产品的生产开始。该系统使制订出能很好地协调理想和现实性的实际生产起始计划成为可能。
如上提及的作为指标的满足程度24a从最低程度到最高程度适当地变动，最低程度对应于偏差H1，H2，…，它导致库存过高；最高程度对应于偏差G1，G2，…，它提供许可的库存。
通过使用满足程度，在尽可能多的许可库存范围内计算实际生产起始时间，并且在这是不可能的时候，计算生产起始时间，使过高的库存状况尽可能不明显。
用于从理想的生产起始时间25a和满足程度24a计算实际的生产起始时间27a的装置，通过向后追踪理想的生产起始时间25a适当地计算实际的生产起始时间。
用这种方法，就有可能在不会导致仓库不足和避免不必要的长期库存的范围内制订实际的生产起始顺序。于是，就能够避免不必要地过早生产特定的产品，同时避免延迟必需产品的生产。
在逆向地计算实际的生产起始时间27a时，适当地对较低满足程度的产品给予优先权。用这种方法，实际的生产起始时间27a可以用相对简单的过程计算，并且计算的生产起始时间通常提供高的满足程度。在使用满足程度计算实际的生产起始时间时，给较低满足程度的产品优先权的算法只是本发明的一种形式。虽然这种算法具有迅速执行的优点，但其它算法允许用较高的精确度决定实际的生产起始时间27a。
本系统还包括用于显示满足程度和所计算的实际生产起始时间27a的装置。在这种情况下，就有可能评价实际生产起始时间的满足程度，并且可以更迅速地采取进一步接近理想生产起始时间的措施。满足程度进而准确地说明生产过程的经济效果，于是，能够得到满意的管理指标。
当参照附图阅读时，本发明的上述的和其它的目的、特征和优点将从下面给出的本发明的最佳实施方式变得比较明显。其中图1是图解说明在本发明的第一个实施方式中操作方式的视图；图2是说明第一个实施方式的系统结构的视图；图3是图解说明计算理想生产起始时间的步骤的视图；图4是图解说明从理想生产起始时间计算实际生产起始时间的步骤的视图；图5是说明从理想生产起始时间计算实际生产起始时间的算法例子的视图；图6是说明用图5算法的处理的进程的视图；图7是说明本发明第二实施方式的系统结构的视图；图8是说明在第二实施方式中处理的进程的视图。
现在结合一些最佳实施方式描述本发明。图2说明在本发明的一个实施方式中生产起始计划制订系统20的系统结构。系统20包括具有工作存储器、处理单元和程序存储器的常用计算机，它的硬件结构不描述。接受订单文件30和生产条件文件40连接到系统20，系统20连接到一个显示器50。
接受订单文件30记录来自每个顾客公司的接受订单明细表。当这个文件30在汽车制造商那儿安装时，就记录来自全国的汽车销售分支机构的订单。此外，进而记录来自公司各部门的订单。例如，记录汽车装配厂什么时候从引擎制造厂需要多少数量的特定种类的引擎。在每个工厂中设置生产起始计划制订系统20，工厂接受的订单的数据从接受订单文件30提取并存储在接受订单记录21中。接受订单明细表21a的例子在图1中说明。在这种情况下，指令工厂在交货期限Ci内发运数量Bi的产品Ai(i＝1，2，3，4，…)。这个接受订单数据适当地包括订单的源数据，也就是在产品分布流程的视图中表示后处理的数据。
图2中生产条件文件40记录每个产品Ai从生产开始到生产完成所需要的时间Di和从生产完成到发货的时间Ei。在这些数据中间，在工厂中要制造的产品的数据存储在生产条件记录22中。图1中所示的生产条件数据22a例示生产条件记录22中的一部分存储内容。因为发货状态随后处理变化，所以从生产开始到发货所需要的时间可能随同一产品相关后处理而变化。在这样的情况下，对产品和后处理的每种组合记录时间。
理想生产起始时间计算单元23是通过处理计算机20的处理函数实现的，它用图3所示的方式计算理想的生产起始时间25a。在图3中，Ci指定在接受订单记录21中记录的产品Ai的交货期限，Di+Ei指定在生产条件记录22中记录的产品Ai从生产开始到发货所需要的时间。用这种方法计算的理想生产起始时间25a代表满足交货期限Ci刚好需要的生产起始时间的理想时间常数Fi。用这种方法计算的理想生产起始时间25a记录在图2的理想生产起始时间记录25中。图1中25a例示的是记录内容的例子。另外，在这种情况下，存储的数据可以包括后处理数据。
在生产起始计划制订系统20的存储器中提供满足程度记录24，满足程度的数据存储在记录24中。对每个产品记录满足程度，它是根据与理想生产起始时间常数的偏差决定的。图1中24a例示的是存储满足程度数据的例子。当与相对于实际生产起始时间的理想生产起始时间的偏差是零时，满足程度是最高的(也就是说，在这种情况下是1.0)，而与产品无关。对于普通产品，一定的满足程度间隙是允许的，稍早的生产开始没有不利的影响。在图1的情况下，产品A1的满足程度的范围比产品A2的宽一些。G1和G2表示的是提供许可库存的极限时间常数。当生产比常数G1和G2晚一些开始时，满足程度最高。换句化说，当生产早一些开始时，满足程度降低。H1和H2表示的是导致过高库存的生产起始时间常数。也就是说，开始生产比常数H1和H2早一些会导致过高的库存并产生最低的满足程度(即在这种情况下是0.0)。满足程度数据可以由操作人员从构成系统20的计算机的输入单元输入。此外，输入的满足程度数据可以由操作人员修改。在图1的例子中，满足程度完全由每个产品决定。然而，当发货状态由于后处理而改变时，满足程度不只由产品决定而可能随后处理改变。在这种情况下，对产品和后处理的每种组合提供满足程度的数据。
图2所示的实际生产起始时间计算单元26根据理想的生产起始时间25a和满足程度24a计算实际的生产起始时间。图4图解例示实际生产起始时间的计算步骤。在这种情况下，最理想的是以时间常数F1(＝F2)开始生产数量B1的产品A1和数量B2的产品A2。在这样的情况下，数量B1和B2的生产不能同时开始，也就是说，实际与理想不能一致。然而，从满足程度考虑，这个例子表示，在生产两个单位的产品A2和一个单位的产品A1时，通过在依次的生产时间段中生产一个单位的产品A1、一个单位的产品A2和一个单位的产品A2，有可能符合最高满足程度。如所示，甚至在理想不能被满足时，作为指标使用满足程度能够制订出实际生产起始计划，它不损害理想计划，或在更不利的情况下，它最接近理想计划。尤其是在理想的生产起始计划超过生产起始能力时，执行一个处理过程，使不能执行的部分计划在时间上向后追踪，同时给予有最低满足程度的产品优先权。
图2中的实际生产起始时间记录27记录计算的实际生产起始时间。图6说明从图5所示的步骤制订的实际生产起始计划的例子，图5所示的步骤稍后描述。这个实际生产起始计划通过输出单元28和用于显示的显示器50发生联系。从显示器50上的满足程度数据，生产过程管理人员可以迅速地弄清表示多少实际计划接近或远离理想计划的指标，这样可以正确地掌握管理状态。
操作人员可以根据显示器50显示的实际生产起始计划开始生产依次相连的产品。用这种方法，生产作业可以在实际许可的范围内以接近理想计划的顺序进行。结果，生产可以按生产起始顺序进行，不会导致库存不足或库存过高，于是相当明显地改进制造过程的经济效果。
图5说明从理想生产起始时间25a计算实际生产起始时间27a的算法的例子。这个算法具有容易执行的优点，但从制订非常接近理想计划的实际计划的角度看仍有问题。这个实施方式的算法没有任何限制。
在该算法中，首先取最后生产时间段作为要处理的对象(步骤S51)。在下面的描述中，假设图6所示的生产时间段61是最后的生产时间段。在步骤S52中，检索这个生产时间段中有最低满足程度的产品。在图6的生产时间段61中，只有产品A4是生产对象。在这种情况下，提取满足程度1.0用于产品A4。因为在这种情况只有一个产品是生产的对象，步骤S53提供“NO”，对象产品A4被分配给生产时间段61。由于一个单位的产品A4分配给生产时间段61，在步骤S55中，一个单位的产品A4从要处理的连续对象中删除，也就是说，两个单位的产品A4是连续对象。
在后续步骤S56中，紧接前面的生产时间段，即图6中的生产时间段62变成对象生产时间段。这时，在步骤S52中提取产品A3的满足程度1.0和产品A4的满足程度1.0。在这种情况下，步骤S53提供“YES”，并参考更前面的生产时间段63。在这种情况下，产品A3的满足程度是0.9，产品A4的满足程度是0.8，有最低满足程度的产品A4变成这时(步骤54)的生产时间段62中对象。在后续步骤S55中，一个单位的产品A3成为待处理的对象。对于所有产品，上述程序重复地执行直至所有数量完成为止。用这种方法，通过向后追踪理想的生产起始计划和给予有最低满足程度的产品优先权的办法来计算实际的生产起始时间。图6中的横线表示分配的产品的满足程度。
作为上述处理过程的结果，如图6底部所示计算实际生产起始计划。在这个计划中，当计划与理想计划不一致时，对具有低满足程度的以及早一些生产不会有严重问题的产品给予优先权。这样，计划就能真正地执行。此外，满足程度通常接近于理想。尤其是在步骤S52到S54中，注上各个满足程度，为具有较低满足程度的和不会占用太多仓库的产品制订出比较接近理想计划的计划。这样，从汇集的图5处理结果的评价可以看到，具有一致满足程度的生产起始计划是可以达到的。
在显示器50上，图6所示的满足程度对应于实际生产起始时间图形显示。这种图形显示非常便于评价和/或改正计划。例如，对于生产时间段63和64，可以看到产品A2和A4的分配是能够交换的，分配的交换允许比较接近理想的条件。同样可以看到，产品A4可以容易生产库存，它在段62和63之前的生产时间段的分配将没有明显的不利影响。它还可以准确地掌握这个计划中不合理和浪费的倾向。
还有更进一步的优点，当制订的计划不能得到满意的评价时，可以通过改变生产条件或种类再制订出新的计划。可以通过使用采用的满足程度的平均值来进行评价。有时采用最低满足程度。至于生产条件的改变，生产时间段可以在许可的范围内变动。生产时间段的变动通常可以改进满足程度。
现在描述本发明的第二个实施方式。第二个实施方式中的生产起始计划制订系统和第一个实施方式所用的硬件相同，即它包括一台普通计算机。图7说明第二个实施方式的系统结构，象图2所示的那样。
在图7的系统中，接受的订单记录71、生产条件记录72、满足程度记录76、理想的生产起始时间计算单元77和理想的生产起始时间记录78和第一个实施方式中的那些是相同的。但在第一个实施方式中，实际生产起始计划是直接从理想的生产起始计划制订的，在第二个实施方式中，计划的必要改正是依据实际情况进行的。
改正的数据存储在记录73到75。记录73是设备条件记录，主要从设备的角度记录限制条件，如能够生产的期间，能够生产的最短生产时间段，可能的生产数量等等。记录74是计划制订条件记录，主要从管理的角度记录为计划的制订所提供的条件，如工作服务时间(它可能根据无工作服务时间提供而改变)，实际调整的生产时间段等等。记录75是平衡条件记录，其中记录在第一个实施方式中还没有考虑的平衡操作员负担的条件。例如，记录这样的条件，从平衡操作员负担的角度看，产品A3不能在连续的生产时间段中生产，但在相邻对象段之间提供的至少有两个无对象时间段的断断续续的对象生产时间段中适当地生产。
在理想的生产起始时间计算单元中计算的理想生产起始时间虽然表面上是理想的，但它不包含诸如从设备角度看的限制条件，从管理角度看的劳力条件，或平衡操作员负担这样的元素。在第二个实施方式中，在理想的生产起始计划改正单元79中参照在设备条件记录73、计划制订条件记录74和平衡条件记录75中记录的条件进行计划的必要改正。改正的理想生产起始计划记录在改正的理想生产起始计划记录80中。图8说明改正之前的理想生产起始计划78a和改正后的80a。在这个例子中，理想计划78a主要参照平衡条件改正。在这种情况下，产品A3和A4被分配给分散的生产时间段以便平衡。改正不只根据平衡条件进行，而且生产时间段和产品之间的关系可以通过增加或减少实际的生产时间段改正。
在第二个实施方式中理想的生产起始计划已经用上述方法改正之后，实际的生产起始计划82a通过向后追踪改正的理想生产起始计划同时考虑满足程度而制订。在生产时间段85中，只有产品A4能被分派，因此产品A4被分派。在下一个生产时间段86中，只有产品A3能被分派，因此产品A3被分派。在图8中，不处理对象的满足程度括在括弧中。在生产时间段87中，产品A1和A4处理对象，有较低满足程度的产品A4优先地分派。上面描述的程序反复执行，计算实际的生产起始计划82a。
用第二个实施方式的技术，平衡条件被考虑到一定程度。换言之，在第一个实施方式不管负担平衡并重视避免库存不足和/或库存过高的情况下，在第二个实施方式中，考虑负担平衡因素来制订实际的生产起始计划，同时允许稍微增减库存的时间。第一个实施方式适用于操作人员的负担不随产品明显地改变的情况，而第二个实施方式适用于操作人员的负担极大变化的情况。
在上面的描述中，假定生产的产品数的单位是批量。在订单明细表采用不是批量的数量单位的情况下，单位的转换是必要的。当数量单位或批数在后处理中改变时，在后处理时采用不同单位的转换公式。
如上所述，根据本发明的一个方面，从订单明细表和生产条件制订出刚好满足订单明细表的理想的生产起始计划。当理想的生产起始计划不能进行时，通过使用代表允许与理想生产起始时间的偏差允许程度的满足程度作为指标制订实际的生产起始计划。尤其是，对于明显偏差的产品，优先提供接近理想计划的计划，而对于偏差不明显的产品，提供的计划不象偏差明显的产品那样分散生产开始。用这种方法，作为一个整体制订出能实际执行和接近理想计划的计划。
当满足程度的范围从最低程度(对应于造成过高库存的偏差)到最高程度(对应于提供许可库存的偏差)时，主要是在许可库存范围内可以制订出实际的生产起始计划，即使不是这样，也能制订出不造成过高库存的计划。在这个过程中，向后追踪理想的生产起始计划是合适的。按照这样做，可以获得实际的生产起始计划，它不会引起库存不足并允许降低不必要的库存时间。实际上，通过对具有较低满足程度的产品给予优先权，同时向后追踪理想计划，就能制订出比较合理的具有简单逻辑的实际计划。这就是说，有可能制订出具有相当高满足程度的生产起始计划。当满足程度用组合方式显示时，制订的实际生产起始计划的满意程度可以有目的地掌握并且如果需要的话可以迅速地改正，它是非常合适的。这种满足程度可以有效地用作管理指标。
在本发明的最佳实施方式已经描述的情况下，需要解释的是，在设计的细节中可能进行改变和修改，但不会脱离如附录的权利要求所述的本发明的精神和范围。
权利要求
1.制订生产起始计划的系统，包括接受订单记录装置，用于记录定义每个订购产品的数量和交货期限的接受订单明细表；生产条件记录装置，用于记录定义每个产品从生产开始到发货所需的时间间隔的生产条件；理想生产起始时间计算装置，用于从接受订单明细表和生产条件计算理想的生产起始时间；满足程度记录装置，用于记录与每个订购产品的理想生产起始时间相对于实际生产起始时间的偏差对应的满足程度；以及实际生产起始时间计算装置，用于从理想的生产起始时间和满足程度计算实际生产起始时间。
2.根据权利要求1的系统，其中满足程度的范围是从与导致过高库存的偏差相应的最低程度到与提供许可库存的偏差相应的最高程度。
3.根据权利要求1的系统，其中实际的生产起始时间计算装置通过向后追踪理想的生产起始时间计算实际的生产起始时间。
4.根据权利要求3的系统，其中实际生产起始时间计算装置通过对具有较低满足程度的产品给予优先权来计算实际的生产起始时间。
5.根据权利要求1的系统，，进一步包括用于显示满足程度和所计算的实际生产起始时间的装置。
6.借助计算机制订生产起始计划的方法，包括如下步骤初步检索代表每个产品从生产开始到发货的时间间隔的生产条件，初步检索与每个产品的理想生产起始时间相对于实际生产起始时间的偏差相应的满足程度；从接受订单明细表和生产条件计算每个产品的理想生产起始时；以及在所计算的理想生产起始时间超过生产起始能力的情况下，通过向后追踪部分理想的生产起始时间和对具有较低满足程度的产品给予优先权来计算实际的生产起始时间；其中，计算理想的生产起始时间的步骤和计算实际的生产起始时间的步骤是在表示每个产品的数量和交货期限的订单明细表被接受时执行的。
全文摘要
从由生产开始到发货所需要的时间间隔和交货期限制订出理想的生产起始计划。此外，得到满足程度，它表示与理想生产起始时间偏差的许可程度。当用理想计划不能同时开始生产大量不同产品时，参照满足程度决定优先的产品。用这种方法，从理想的计划制订出实际计划。用这种方法得到的实际计划能够执行并接近理想计划。
文档编号G06Q50/04GK1136987SQ9610211
公开日1996年12月4日 申请日期1996年2月2日 优先权日1995年2月2日
发明者胁山春道 申请人:丰田自动车株式会社