数字化工厂中生产物流的瓶颈理论分析江衡仿真

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1、编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第22页 共22页瓶颈理论在生产物流系统中的应用1 引言1.1选题背景我国加入WTO后，中国作为世界制造中心的地位越来越明显。生产物流是企业进行生产的必备条件，是整个物流的关键环节。认识和研究生产物流活动，将有利于企业物流优化，有利于降低生产物流成本，从而降低产品成本，增强企业的市场竞争力。然而，目前国内的大多数企业的生产物流缺乏合理规划，造成了生产资源的浪费和生产效率的低下。过去三十年，产品的品种成数百倍增长，客户可选择的产品越来越多，对产品交货期要求越来越短。在这种环境中公司会承受以下困扰： (1)客户经常变更订单，生产体系

2、面临越来越多的风险和挑战； (2)急单插单出现频率越来越高，生产计划经常改变； (3)公司的交货期没有保证，客户经常抱怨； (4)由于客户无法满意公司不稳定的表现而离去； (5)公司的实际产能远远达不到设计产能，而生产人员已经处于高负荷工作状态； (6)成品质量不稳，耗尽公司的利润； (7)公司的在制品库存占用了大量的资金和空间； (8)材料和部件短缺致使生产计划无法按期完成； (9)产成品在供应链体系中同时出现积压和短缺； (10)紧急采购和发货增加额外资金消耗； (11)供应链反应周期太长，没办法实现和市场的良性互动。1.2国内外研究现状目前，大多数制造企业把生产物流规划的重点放在了对流体

3、的性能识别、流向的分析和流程的控制上，按照均衡生产的无限能力进行规划。这种生产物流设计规划的前提是整个生产物流系统的资源都能够提供足够大的物流能力，但是在实际生产中各种资源的能力不可能是设计得完全相等的即不可能最初就实现最大能力的均衡生产。此时，整个生产系统的产出水平便取决于有效产出最低的环节瓶颈。1.3论文的研究方法和目的本论文利用TOC（约束理论）对生产物流中的物流瓶颈进行识别，然后利用DBR系统计划与控制模式，立足瓶颈并寻找突破，在此基础上按照有限能力对物流资源进行逆排序并得出实现生产物流同步的几点建议，同时引入需求拉动生产计划，初步建立并完善企业内部物流准时化管理和供应链一体化管理系统

4、。最后，给出生产物流系统优化设计的一般指导思想，以期达到内部物流和外部物流一体化、均衡化，促使货畅其流、节省空间、消除浪费、合理高效，为物流现代化做好准备。2企业生产物流系统的基本原理2.1生产物流的含义及特征生产物流是指企业在生产工艺中的物流活动即物料不断地离开上一工序，进入下一工序，不断发生装卸搬运、暂时停滞等活动。企业生产系统中物流的边界起于原材料，外构成件的投入，止于成品仓库。它贯穿生产全过程，横跨整个企业的车间、工段，其流经的范围是全厂性的、全过程的。物料投入生产后即形成物流，并随着时间进程不断改变自己的实物形态和场所位置。 生产物流具有连续性、流畅性、并行性、协调性、 节奏均衡性、

5、柔性、准时性等特征。2.2生产物流的计划与控制2.2.1生产物流的计划的内容和作用生产物流计划是企业在计划期内应完成的产品生产任务和进度的计划。它具体规定着企业在计划期内应当完成的产品品种、质量、数量和出产期限等一系列指标。企业应根据内外环境变化，即时安排产品及零部件在各个工艺阶段的生产进度，同时也要为企业内部各个生产环节安排短期的生产任务并做好前后环节的衔接工作。生产物流的计划对保证企业实现均衡生产，按期、按量、按质地完成生产任务，及时提供适销对路的产品，满足市场需求，提高企业效率和经济效益都起着非常重要的作用。2.2.2生产物流的控制生产物流控制是指在生产作业计划执行过程中，对有关产品或零

6、部件的数量和生产进度进行控制。生产物流控制是物流控制的核心，是实现生产作业计划的保证。生产物流控制的主要内容有：(1)物流进度控制生产物流进度控制是对物料从投入到成品入库为止的全过程进行的控制。生产物流进度控制是生产作业控制的关键。它包括物料投入进度控制、物料出产进度控制、和工序物料控制等内容。(2)在制品占用量控制在制品占用量控制，主要包括：控制车间内各工序之间在制品的流转和跨车间协作工序在制品的流转，加强工序间检验对在制品流转的控制。此外，还可以采用看板管理法控制在制品的占用量。采用“看板方式”生产与一般方式生产的一个显著区别是，它不是采用前道工序向后道工序送货，而是实行后道工序在需要的时

7、候向前道工序领取需要的部件，前道工序只生产被后道工序取走的那部分零部件，严格控制零部件的生产和储备。看板作为取货指令、运输指令、生产指令，用以控制生产和微调计划有着重要的作用。它是随物流运动而发挥作用的。 (3)偏差的测定与处理在生产物流计划实施过程中，按照预定时间及顺序检测计划执行的结果，即计划量与实际量的差距，根据发生差距的原因及程度，采用不同的方法进行处理。2.2.3 生产物流控制的类型(1)MRP、MRPII和ERP的“推动式”物流管理模式在生产物流组织控制上，根据ERP/MRPII的运作原理，通过预测计算物料的需求量和各个生产阶段对应的提前期，确定原材料、零部件和产品的投入产出计划，

8、向相关车间或工序以及供应商发出生产和订货指令。各个生产车间或工序以及供应商，按计划安排进行生产，把加工完的零部件送到后续车间和工序，并将实际完成情况反馈到计划部门，通过“送料制”，最终产品逐渐形成。计划信息流同向指导推动物流。对于“推动式”生产物流系统，进行生产控制就是要保证各个生产环节的物流输入和输出都按计划要求按时完成。但是由于各类因素的干扰，外部需求经常波动，内部运行也时有异常事件发生，各种提前期的预测也不尽准确，造成“计划变化滞后”的情况，各车间、工序之间的数量和品种都难以衔接，交货期难以如期实现。为了解决这些矛盾，通常采用调整修改计划，设置安全库存，加班加点，加强调度控制力度，增加计

9、算机辅助管理系统等措施。与此对应，要发生相关的库存费用、人工费用、管理费用和投资。尽管这样，还是不能完全挽回由于不确定性因素带来的损失。(2)JIT“拉动式”物流管理模式从最终产品装配出发，由下游工序反向来启动上游的生产和运输。每个车间和工序都是“顾客”，按当时的需要提出需求指令；前序车间和工序成为“供应商”按顾客的需求指令进行生产和供应，没有需求就不进行作业，实行“领料制”需求信息流逆向拉动物流。JIT“拉动式”物流系统的最大特点是市场供需关系的工序化。它以外部市场独立需求为源点，拉动相关物料需求的生产和供应。生产系统中的上下游、前后工序之间形成供应商顾客关系，下游和后工序“顾客”需要什么，

10、上游和前工序“供应商”就“准时化”提供什么，物流过程精益化，市场需求导向的理念在拉动式物流中得到充分体现。JIT的最终目标是消灭库存或至少是把库存降到最小值。JIT的“拉动式”物流管理模式的实施需要一定的企业管理基础，它主要考虑了人的因素，注重员工的多功能和合作。但是，JIT“拉动式”物流系统的成功运行是在与生产相关的物流系统资源都能够提供足够大的物流能力的前提下进行的。在实际生产中各种资源的能力不可能一开始就是是完全相等的即不可能一开始就实现最大能力的均衡生产。所以，JIT的顺利实施也就受到了整个生产系统中有效产出最低的环节瓶颈的限制。(3)TOC的“瓶颈控制”物流管理模式TOC瓶颈理论把企

11、业看作是一个完整的系统，认为任何生产系统都会产生瓶颈因素。正是各种各样的制约因素，限制了企业生产产品的数量和利润的增长。因此，企业在实现其目标的过程中，应逐步识别和消除这些现存或潜伏的瓶颈，使得企业的改进方向和改进政策明确化，从而实现其“有效产出” 的目标。2.2.4 TOC与MRPII、JIT相比的特点TOC与MRPII、JIT是在不同时代、不同经济与社会环境下产生的不同的企业管理方式，其内涵的物流活动的原理也不尽相同。这几乎涉及到企业经营规划、业务运作、决策模式以及持续改进管理等企业运作管理的方方面面。(1)计划方式 MRPII采用集中的计划方式，计算机系统首先建立一套规范、准确的零件、产

12、品结构及加工工序等数据系统，并在系统中维护准确的库存、订单等供需数据，MRPII据此按照无限能力计划法，集中展开对各级生产单元及供应单元的生产与供应指令。JIT采用看板管理方式，按照有限能力计划，逐道工序地传递生产中的取货指令和生产指令，各级生产单元依据所需满足的上级需求组织生产。而TOC的计划方式不同，它先安排约束环节上关键件的生产进度计划，以约束环节为基准，把约束环节之前、之间、之后的工序分别按拉动、工艺顺序、推动的方式排定，并进行一定优化，然后再编制非关键的作业计划。(2)能力平衡方式MRPII提供能力计划功能。由于MRPII在展开计划的同时将工作指令落实在具体的生产单元上，因此根据生产

13、单元的初始化能力设置，可以清楚地判断生产能力的实际需求，由计划人员依据经验调整主生产计划，以实现生产能力的相对平衡。JIT计划展开时基本不对能力的平衡作太多考虑，企业密切协作的方式保持需求的适当稳定并以高效率的生产设备来保证生产线上能力的相对平衡。总体能力的平衡一般作为一个长期的规划问题来处理。 TOC首先按照能力负荷比把资源分为约束资源和非约束资源，通过改善企业链条上的薄弱环节来消除“约束”，同时注意到“约束”是动态转移的，通过TOC管理手段的反复应用以实现企业的持续改进。(3)库存的控制方式MRPII中一般设有各级库存，强调对库存管理的明细化、准确化。库存执行的依据是计划与业务系统产生的指

14、令，如：加工领料单、销售领料单、采购入库单、加工入库单等。JIT生产过程中一般不设在制品库存，只有当需求期到达时才供应物料，所以库存基本没有或只有少量。而TOC的库存控制是通过合理设置“时间缓冲”和“库存缓冲”来实现的。缓冲器的存在起到了防止随机波动的作用，使约束环节不至于出现等待任务的情况。缓冲器的大小由观察与实验确定，再通过时间，进行必要的调整。(4)质量的管理方式MRPII将出现的质量问题视为概率性问题，并在最终检验环节加以控制。系统可以设置默认质量控制参数，借助生产中质量信息的反馈，事后帮助分析出现质量问题的原因。JIT质量控制中，进入下一道工序时要确保上一道送来的零件没有质量问题，一

15、级级控制直至最后成品。对于发现的质量问题，一方面立即组织质量小组解决，另一方面可以停止生产，确保不再生产出更多废品。在TOC中，一方面，在约束环节前设置质检，以避免前道工序的破洞对约束环节的影响。另一方面，当“质量管理”因素成为一个无形约束时，通过一系列工具来找到突破点。(5)物料采购与供应方式MRPII的采购与供应系统主要根据由计划系统下达的物料需求指令进行采购决策，并负责完成与供应商之间的联系与交易。此类采购与供应部门的工作主要围绕如何保证供应的同时降低费用。JIT将采购与物料供应视为生产链的延伸部分，即为看板管理向企业外传递需求的部分。实际生产过程中，由于企业多已建立密切的合作关系，所以

16、供应商一般亦根据提出的需求组织生产，保证生产链的紧密衔接。此种情况，采购供应部门更像协作管理部门。TOC软件的集体运行和MRPII一样需要大量的数据支持，如产品结构文件、加工工艺文件以及加工时间、调整准备时间、最小批量、最大库存、替代设备等。物料采购提前期不是事先固定，由上述数据共同决定的函数，物料的供应与投放则按照一个详细作业计划来实现，即通过“绳子”来同步。2.3 生产物流系统绩效衡量的指标体系生产物流系统衡量的作业指标有以下三种：(1)有效产出（Through put, T）企业在某个时期通过销售获得的货币。它同产出量的概念不同，没有销售的产品只能作为库存处理，是没有实现目标的货币投入，

17、也是一种浪费。(2)库存（Inventory ,I）企业为了实现有效产出，在所有外购物料上的投入的资金。(3)运行费用（Operation Expenses ,OE）运行费用包括了除材料费以外的成本，库存保管费也包括在运行费用中，是企业在某个时期为了将库存转化为有效产出的费用。若用S表示销售收入，NP表示净利润，ROI表示投资收益率，C表示产品总成本,各作业指标与财务指标的关系用公式表示为：T=S-I; OE=C-I; NP=T-OE; ROI=(T-OE)/(I+OE);另外，一个与企业经营息息相关的重要财务指标现金流量的增减方向在生产物流系统中是与ROI同向的。在进行生产物流系统改造的过程

18、中，将改进前的上述各指标与改造后的各指标进行对比分析，以评估此次改造的成果。3 瓶颈理论和同步制造3.1瓶颈理论（TOC）的产生瓶颈理论是以色列物理学家及企业管理顾问戈德拉特博士于20实际70年代提出的，是继MRP、JIT后的又一项自治生产的新方式。该理论最初被称作最优时间表（OPT）,后又改称为最优生产技术（OPT），最后发展成为瓶颈理论，在20世纪90年代逐渐形成完善的管理体系。它是一种持续改善、解决“瓶颈约束资源”的管理哲学。3.2 瓶颈理论的核心内容及在生产物流系统控制中的应用为了实现企业“有效产出”的总目标，瓶颈理论强调，首先要在生产能力和生产工艺流程现场作业管理中寻找瓶颈因素；其次

19、，应把重点放在瓶颈工序上，保证瓶颈工序不发生停工待料，提高瓶颈工作中心（机器设备）的利用率，从而得到最大的产品产出，为实现“有效产出”目标打下坚实基础；第三，应根据不同的产品结构、工艺流程和物料流动的总体情况，设定管理控制点；最后，在找出系统已存的瓶颈，打破瓶颈之后，立即再找下一个瓶颈，别让人的惰性成了最大的瓶颈，也就是对生产物流系统做出不断的调整改善。3.3 TOC的系统化原则3.3.1与生产系统瓶颈资源有关的原则(1)瓶颈资源决定生产系统的库存和有效产出；(2)非瓶颈资源的利用程度不由其本身决定，而是由生产系统的瓶颈资源决定的；(3)瓶颈上一个小时的损失则是整个系统的一个小时的损失；(4)

20、在没有改进瓶颈资源的情况下，非瓶颈资源节省一个小时无益于增加系统的有效产出；(5)非瓶颈资源的损失时间可以弥补，因为可以由剩余生产能力和等待时间作为补充；(6)编排生产作业计划时，考虑生产系统资源的瓶颈，生产提前期是作业计划的结果，而不是预测值。3.3.2与生产物流系统物流有关的原则(1)追求物流的平衡，而不是生产能力的平衡；(2)传送或搬运批量不一定和生产批量一致；(3)生产批量的大小不是固定的，而是可变的。3.4 TOC的五大核心步骤(1)分析系统，寻找瓶颈；(2)理清瓶颈，寻找突破；(3)立足突破，提出措施；(4)深化动作，扩充瓶颈；(5)积极提升，团队前进1 江超群,董威2003：现代

21、物流运营管理广东经济出版社。1。3.5 生产物流系统中瓶颈的识别瓶颈资源限制了整个企业出产产品的数量，是生产物流系统中物流量最小的地方。识别生产系统中的瓶颈是进行生产物流系统优化设计的重中之重。要判别一个资源是否为瓶颈，应从该资源的实际生产能力与它的生产负荷来考察。在实际生产过程中，系统的瓶颈随生产计划更改和人员、设备等外界因素的变动而动态变化，所以要注意瓶颈具有动态性。3.5.1 瓶颈的数学描述瓶颈辨识是编制瓶颈资源计划的前提，是DBR方法实施的首要步骤，找到了瓶颈就找到了控制物流的关键(鼓点)。对于系统中的n个资源，实际产出能力， ，系统外部需求量，。某些资源之间存在互为输入和输出的关联关

22、系R。假设与资源X相关的资源的标号所组成的集合为S，即那么资源,为瓶颈当且仅当即瓶颈资源的能力不能满足它的外部需求,，同时任何一个与之输入和输出关系的资源的能力也大于2 黄培主编. 2005.7：现代物流导论. 北京：机械工业出版社。2。3.5.2 生产物流系统中瓶颈识别的案例案例陈述：在某饮料工厂S中，瓶身清洗车间每天的清洗能力为120000瓶，每周工作7天。饮料装瓶车间每天的装瓶能力为80000升，一周工作7天。所装的750毫升标准瓶，由传送机即时送往3个标签刷贴车间进行标签刷贴，每个车间的日刷贴量为40000瓶，一周工作6天。刷贴标签后的饮料被送往包装区包装，由于包装区与生产线主产区相距

23、较远，工厂采用自有货车进行运输，工厂有8辆卡车，每车可装300箱，每天4个往返，一周工作7天。包装区每周工作5天，每天可包装20000箱，每箱12瓶。下面，通过计算可以得出这个饮料生产线的能力多大，并给出该饮料工厂提高能力的方案。解决方案：这条饮料生产线有五个部分的信息，在此我们利用同一单位每周瓶数（瓶/周）表示能力。(1)瓶身清洗车间的能力为：7120000840000瓶/周(2)装瓶车间的能力为：780000/0.75746667瓶/周(3)标签刷贴车间的能力为：3640000720000瓶/周(4)运输部门的能力为：74830012806400瓶/周(5)包装区的能力为：51220000

24、1200000瓶/周通过计算可知，该饮料生产线的能力就是这些能力中最小的一个，即标签刷贴车间。 工厂仅能通过增加标签刷贴车间的能力来提高整条生产线的能力，改进生产线中的其他部分根本不起作用，此时要根据标签刷贴车间的整个工作流程来寻找问题、突破问题，设法提升其能力，进而提升整个生产线的能力。当然，一个瓶颈去除时，另一个瓶颈会随之形成，在本案例中下一个瓶颈就会是瓶装车间了。所以，在识别瓶颈突破瓶颈的过程中还要特别注意瓶颈的动态性，不断循环改进以使整个生产物流系统不断优化。3.6 TOC条件下的生产物流系统计划与控制DBR系统为保证TOC计划的顺利实施，企业制定计划时就要以寻求顾客需求与企业能力的最

25、佳配合为目标，一旦一个被控制的工序（即瓶颈）建立了一个动态平衡，其余的工序就应相继地与这一被控制的工序同步。 TOC的计划与控制是通过DBR系统实现的。即“鼓（Drum）”、“缓冲器（Buffer）”和“绳子（ROPE）”。(1)企业生产物流瓶颈的识别及合理利用（D）识别生产物流系统的真正瓶颈是企业生产过程运行TOC的开端，也是控制物流的关键。因为这些瓶颈制约着企业的生产能力，也控制着企业同步生产的节奏“鼓点”。一般来说，当需求超过能力时，排队最长的工序就是瓶颈。找出瓶颈之后，可以通过编制详细的生产作业计划，在保证对其生产能力合理、充分利用的前提下，适时满足市场对本企业产品的需求。从计划和控制

26、的角度看，“鼓”反映了系统对瓶颈资源的利用。(2)随机波动的控制（B）产品生产计划的建立，应该使受瓶颈控制的物流达到最优。因为瓶颈控制着系统的“鼓的节拍”，即控制着企业的生产节拍和产出率。为此，一般按有限能力，用到排方法对关键资源排序。为了充分利用瓶颈的能力，在瓶颈上可采用扩大批量的方法，以减少调整准备时间。同时，要对瓶颈进行保护，使之不受系统其他部分波动的影响。为此，一般需要设置“缓冲器”以防止可能出现的生产的随机波动造成的瓶颈等待任务的情况。一般来说，缓冲器分为“库存缓冲”和“时间缓冲”两类。库存缓冲也就是安全库存，用以保证非瓶颈工序出现意外时瓶颈工序的正常进行。而时间缓冲则是要求瓶颈所需

27、的物料提前提交的时间，以解决由于瓶颈工序和非瓶颈工序在生产批量上的差异可能造成的对生产的延误。(3)物流能力的平衡（R）“缓冲器”的设置保证了企业最大的产出率，但也相应产生了一定的库存。为了实现在及时满足市场需求的前提下的最大效益，必须合理安排一个物料通过各个工序的详细作业计划，这就是TOC中的“绳子”。在TOC控制模式下的生产受制于瓶颈产出的节奏。没有瓶颈发出的指令，就不能进行生产，这个指令就是通过类似“看板”的一根隐形的“绳子”在工序间传递的。通过“绳子”系统的控制，实现瓶颈前的非瓶颈工序均衡生产，加工批量和运输批量减少，可以减少提前期以及在制品库存，而同时又不使瓶颈停工待料。3.7 同步

28、制造的排序方法同步制造是指在生产物流系统进行周密设计的前提下，使各个生产环节速率完全协调，从而根本消除库存，甚至工序之间暂时停滞的一种制造方式。同步制造的排序步骤是：(1)找出瓶颈工序；(2)让瓶颈工序最大限度地工作，为此安排瓶颈工序前的生产时间总和小于瓶颈工序生产时间的部分首先进行生产；(3)向前推进给瓶颈工序排序；(4)向后推进给其他非瓶颈工序排序，以不断保障瓶颈工序的需求；(5)传送批量不一定与生产批量一致，警防人的惰性成为新的瓶颈3 王转,张庆华.2006：物流学.北京：中国物资出版社。3。4 生产物流系统优化设计在利用TOC的方法突破了生产物流系统中的瓶颈，实现了同步制造的生产方式后

29、就可以得出生产物流系统优化设计的一般方法。不同的生产过程有着不同的生产物流构成，生产物流的构成取决于下列三方面因素:(1)生产的类型；(2)生产规模；(3)企业的专业化与协作水平。 合理组织生产物流的基本要求包括：(1)生产物流过程具有连续性；(2)生产物流过程具有并行性； (3)生产物流过程具有节奏性；(4)生产物流过程的比例具有协调性；(5)物流过程具有适应性。 4.1生产物流系统优化设计的原则(1) 功最小原则物流过程中要避免不增加任何附加的价值，徒然消耗大量人力、物力和财力的情况。因此，物流“距离”要短，搬运“量”要小。 (2) 流动性原则 良好的生产物流系统应使流动顺畅，消除无谓停滞

30、，力求生产流程的连续性。当物料向成品方向流动时，应尽量避免工序或作业间的逆向、交错流动或发生与其他物料混杂的情况。 (3) 高活性指数原则采用高活性指数的搬运系统，减少二次搬运和重复搬运量。(4) 综合性原则进行生产物流系统设计，要站在全局的立场，考虑工厂的长远发展，全面分析和处理各种影响因素。不仅考虑物流系统各功能之间的协调发展，同时要服务于生产关系、规模、能力、质量、管理等的需要，使生产物流系统成为整个生产链中的桥梁和纽带，生产关系更加和谐，全面提高生产效率，降低成本，增加收益。(5) 适应性原则在实施供应链管理和市场经济前提下，生产物流系统一定要具有柔性、适应性要强。(6) 经济性原则生

31、产物流系统设计既要满足生产的要求为生产服务，又要尽量节省投入4 崔介何.2002：企业物流.北京：中国物资出版社。4。4.2生产运作物流系统设计为了实现生产运作战略，必须对生产系统结构化要素（生产技术、生产设施、生产能力、生产一体化）和非结构化要素（生产人员、生产计划、生产库存、生产质量）进行调整。即对一个生产运作系统进行相关设计。生产运作物流系统的设计是先根据市场需求进行产品设计，得到有竞争力的产品设计方案；然后还要解决产品由设计到制造的实现过程工艺设计，确定制造工艺过程，所需设备、工艺设备；当设计方案和工艺方案都确定后，则要建立具体的生产系统，选定厂址，布置设备。在生产运作系统设计的四项内

32、容（选址、设施布置、岗位设计及工作考核和报酬）中，每个方面在设计时多少都要考虑“物流路径”合理化的问题，其中的设施布置将影响生产物流路线、物流流程及物料搬运效率。所以必须以生产物流为核心开展企业生产系统设计。4.3与生产物流优化直接相关的设施布置设计设施布置设计是根据企业的经营目标和生产纲领，在确定的空间场所内，按照从原材料的接受、零件和产品的制造，到成品的包装、发运的全过程，将人员、设备、物料所需要的空间作最适当的分配和最有效的组合，以便获得最大的生产经济效益。企业设施布置设计包括两个内容：工厂总体布置和车间布置。设施布置设计的目的是要将企业内的各种物质设施进行合理安排，使他们组合成一定的空

33、间形式，从而有效地为企业的生产运作服务，以获得更好的经济效果。设施布置设计在设施位置选定之后进行，它要确定组成企业的各个部分的平面或立体位置，并相应地确定物料流程、运输方式和运输路线等。设施布置设计的基本要素有：P(产品或材料或服务)、Q（数量或产量）、R（生产路线或工艺过程）、S（辅助服务部门）、T（时间或时间安排）。设施布置设计的基本形式按工作流程形式分三种基本类型（工艺原则布置、产品原则布置、定位布置）和一种混合类型（成组技术布置）5 总结与展望 当前中国已加入WTO发展成为全球制造中心，中国企业面临着前所未有的竞争。新的环境对制造企业的生产管理系统提出了更高的要求，物流管理作为生产管理

34、的重要组成部分对企业起着至关重要的作用。提高企业物流管理水平也是企业提高自身竞争力的要求之一。本文在对现有生产物流管理模式优缺点研究分析的基础上，结合TOC的思想和原则，给出了在此模式下的瓶颈辨识和瓶颈排产等关键技术的实现方法以及生产物流系统设计的一般指导思想方法。但是还有一些问题并没有详细探讨，以下方面有待于进一步的研究。 (1)由于生产系统的复杂性和瓶颈辨识的重要性，本文只是重点研究开发了瓶颈辨识的原型系统，距离企业的现实应用情况还相差一定的距离。所以在该原型系统的基础上还应当继续深入实际，开发出适用于企业应用的系统。(2)基于TOC的生产物流系统的其他模块有待于进一步研究和开发。(3)

35、在生产物流计划编制的过程中只是考虑了生产能力约束，没有考虑其他资源以及市场约束的情况，考虑多约束情况的计划编制有待于进一步研究。(4) 本论文还没有研究批量和提前期的问题。数字化工厂解决方案数字化工厂简介数字化工厂以产品全生命周期的相关数据为基础，在计算机虚拟环境中，对整个生产过程进行仿真、评估和优化，并进一步扩展到整个产品生命周期的新型生产组织方式。数字化工厂主要解决产品设计和产品制造之间的“鸿沟”，实现产品生命周期中的设计，制造、装配、物流等各个方面的功能，降低设计到生产制造之间的不确定性，在虚拟环境下将生产制造过程压缩和提前，并得以评估与检验，从而缩短产品设计到生产的转化的时间，并且提高

36、产品的可靠性与成功率。包括：l 三维布局仿真：在三维环境中对工厂布局以及车间生产线布局方案进行可视化仿真，为方案评审提供评估工具l 生产线物流仿真：通过物流过程逻辑建模，对物流规划方案进行仿真分析与评估，并为优化物流提供建议l 装配工艺仿真：在装配工艺流程进行仿真，进行装配空间、时间、人机工程学评价，并生成作业指导书三维布局仿真工厂布局规划与仿真使用自主研发的VRLayout三维虚拟布局平台，以三维沉浸式虚拟环境取代传统的二维环境进行布局规划，建立厂房结构、行车、设备、工装、机器人、物流容器、标识线、输送线等生产资源的三维数字模型，并实现交互式设施布置与漫游，大大提高布局规划的效率。（1） 厂

37、区建筑布局规划：将厂区的主要建筑物以及周围地形、道路等在三维环境中真实再现，能够实时对建筑的布局方案进行调整，进行布局方案讨论以及评审生产线布局规划：对生产线的设备、产品、物料、工装等进行三维布局规划，并实时对布局方案进行调整（2） 物流路径显示：显示整个厂区或某个生产线的物流路径，辅助布局规划方案评估生产线物流仿真采用物流仿真软件完成结构件车间、装配车间的物流过程建模，包括车间内部、车间之间、以及公司内各供货地点到生产线上的物流，通过仿真分析是否存在通道堵塞、节拍不平衡、寻找瓶颈等状况，并提供改善建议。（1） 生产线物流方案：对生产车间物流规划进行建模与仿真，模拟生产过程中车间内加工设备、物

38、料缓冲区、物流设备（行车、AGV等）等运行情况（2） 产量估算：根据实际生产设备以及物流设备的运行参数，对生产线进行仿真运行，估算各个品种产品的产量（3） 瓶颈分析与改进：根据仿真运行数据，分析物料阻塞、节拍不平衡、设备等待等问题，并针对相应的问题进行物流模型的改进装配工艺仿真装配工艺仿真在三维环境下对典型工位的装配工艺进行人机装配仿真，对装配作业顺序、作业路径、作业时间、作业质量控制点等进行验证与优化，创建与优化作业指导书（1） 三维作业指导书：在三维环境下对典型工位的装配方式、人的动作、机械臂的运作等进行模拟，生成三维装配作业指导书，对工人进行培训（2） 装配时间分析：根据当前的装配序列以

39、及实际基本装配操作所需的时间，计算当前工位在指定装配方案下所需的时间，分析瓶颈工位并进行改进（3） 装配空间分析：对整个装配过程进行三维空间的实时动态碰撞检测，分析装配中的干涉，提前发现工艺可能存在的不合理问题（4） 人机工程学分析：对装配中的人进行人机工程学评价与分析，改进工人的装配方式，提高效率并防止可能出现的意外情况疲劳度分析可及性分析视野分析江衡仿真是专注于3D 数字化工厂整体解决方案、复杂机电产品虚拟装配、复杂3D 场景交互布局与漫游、虚拟现实系统集成、半实物仿真等应用与研发服务的高科技企业，以自主知识产权的虚拟仿真软件平台、数字化工厂专业软件工具为主导， 向企业、高校和科研院所提供各类虚拟仿真、数字化工厂仿真、基于VR 的半实物仿真、特定领域（船舶、航空、军事、矿山、电力）的虚拟仿真应用系统研发等服务。公司现拥有一支由专业的工程和研究人员，以及博、硕士研究生组成的技术研发团队， 以上海交通大学系统仿真与虚拟现实研发中心为依托，集合了其他高校及科研院所的丰富研发资源。江衡仿真因为用心，所以专业第 22 页 共 22 页