第9章 成批生产方式的组织和控制
本章关键词
成批生产（Batch Production） 批量（Quantity）
经济批量（Economic Quantity）
柔性制造系统（Flexible Manufacturing System） 生产周期（Produce Cycle Time）
提前期（Advanced Period）
成组技术（Group Technique）
工艺流程分析（Craft Procesure Analysis ）
互联网资料
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成批生产是指工业企业(车间、工段、班组、工作地)在一定时期重复轮换制造多种产品的一种生产类型。
成组技术是成组加工和成组工艺的进一步发展，对多品种小批量的生产企业组织生产的一种有效方法。既可以提高企业的生产效率，缩短生产周期，又能进一步按照市场上用户、消费者的需求不同进行生产。
成批生产的期量标准
批量和生产间隔期
成批生产是指工业企业(车间、工段、班组、工作地)在一定时期重复轮换制造多种产品的一种生产类型。根据其批量的大小、每个工作地完成零件工序数目以及各种零件重复生产的程度，成批生产可分为大批、中批和小批生产；凡产品品种不多，每批数量较多，出产相当稳定，接近于大量生产的为大批生产；如产品品种很多，每批数量很少，虽有重复但非常不稳定，接近于单件生产的为小批生产，介于两者之间的为中批生产。
批量是花费一次准备结束时间投入生产的同种产品(工件)的数量，准备结束时间是指生产开始前熟悉图纸，领取工卡量具，调整设备工装，试切，安装调整冲模、锻模，准备砂箱型板等所花的时间。
生产间隔期是相邻两批同种工件投入(或产出)的时间间隔。在周期性重复生产的条件下批量与生产间隔期有如下的关系：
n=R·d
n——生产批量；
R——生产间隔期；
d——工件的平均日需求量。
d=N/T年
N——年产量；T年——年工作日数
在生产任务一定时，平均每天产出量不变时，批量与生产间隔期成正比。
确定批量和生产间隔期的方法，大致可分为以下二类。
1. 以量定期法
这种方法就是先确定批量，然后使生产间隔期与之相适应。具体方法根据提高技术经济效益的要求来确定一个最初批量，然后据以计算生产间隔期，并修正最初批量，最后使两者相互配合，求得一个最佳数值。
（1）最小批量法
就是从充分利用设备这一因素来考虑，计算出最小批量。如果批量再小就会因设备调整次数过多而影响设备的合理利用。最小批量的计算公式如下：
式中：K调——设备调整时间损失系数；
t调——设备调整时间；
t序——工序单件时间。
式中的K调由企业根据实际情况确定，如设备负荷的紧张程度、工件的价值、工件的生产类型等。表是一般情况下K调的参考值。
表 K调的参考数值
生产类型
工件价值
大批
中批
小批
低
中
高
～
公式是按单工序计算的。一个零件有多道工序，则按使用关键设备的那道工序计算，最小批量法适用于对关键设备和贵重设备的批量决策。
（2）经济批量法
经济批量是批量控制的重要内容，应从生产准备成本与保管成本构成的总成本最低额，或设备调整费用构成的总成本最低额求取经济批量。经济批量可以表现为最佳生产批量法。
最佳每批生产量
Q——最佳每批生产量(件)；
A——全年生产数量(10000件)；
P——每次生产准备成本(25元/次)；
C——单位产品年保管成本率% (%)；
R——单位产品生产成本(1元/件)。
全年生产准备成本=全年生产准备次数×每次生产准备成本
全年保管成本=平均存货成本×单位产品年保管成本率%
其总成本
就Q微分之
设，即
移项整理得
以上述资料代入上式
根据最佳每批生产量还可求得每次生产供用天数为73天/批和每批生产金额2000元/批。
2. 以期定量法
就是先确定生产间隔期，然而再确定与之相适应的批量。各类零件的生产间隔期是根据零件的复杂程度，工艺特点，价值大小等因素分类确定，再根据生产间隔期和生产任务确定各类零件的批量。在生产任务有变化时，生产间隔期不变，只调整批量即可。
为了管理上的方便，标准生产间隔期通常取周或旬工作天数的倍比数。如1天、2天、4天、8天(旬)、24天(月)、二月、季、半年或1天、3天、6天(周)、12天(半月)、24天(月)、二月、季、半年。采用标准生产间隔期后，相应的生产批量就与月需求量成倍比关系，给管理工作带来方便。例如，某工件的年需求量N=7200件（见表）。
表 标准生产间隔期
标准生产间隔期
1天
2天
4天
8天
24天
2月
1季
半年
全年
生产批量（件）
25
50
100
200
600
1200
1800
3600
7200
标准生产间隔期
1天
3
6天
12天
24天
2月
1季
半年
全年
生产批量（件）
25
75
150
300
600
1200
1800
3600
7200
为了便于生产，一种产品的各种零件生产间隔期种数不宜太多。在实际运用时，可根据零件种类多少、复杂程度和划分零件组的多少来确定。一般来说，在管理水平较差的企业可以分为三种，管理水平较高的企业也以控制在六种以内为宜。
零件的生产间隔期是建立在零件分组的基础上的，对零件具体分组时应掌握以下三点：
（1）按零件外形尺寸和重量大小分组；
（2）按零件的结构形式和工艺过程分组，即将零件结构形式和工艺过程相同的划分一组；
（3）按零件工序多少和劳动量大小分组。
根据上述标志进行分组时，重点应放在按劳动量大小，即按生产周期长短来划分，同一零件组内应尽量选择周期大体相同的零件。零件分组还要考虑到零件的生产类型和生产的组织形式，一般应将大量大批和中批、小批的零件分开。此外，还应考虑车间设备的负荷情况，因为同一零件组内零件种数过多，总劳动量过大，会影响其它零件组在当月完成任务；如同一零件组内零件种数过少，劳动量过小，也会给管理工作带来困难。总之，零件分组以劳动量大小为重点，对大型零件可分得细一些，对小型零件可分得粗一些，以便合理地利用生产资金和提高经济效益。
在上述“以期定量”法的基本内容中可以看出，这种方法具有以下优点：首先是计算方法简便，能适应生产任务的变动，当任务量变动较大时，只需调整批量即可；其次，用这种方法制订的生产间隔期和批量，更有利于组织均衡生产。因为产品的每个零件和零件组的生产间隔期与月工作日数之间都互成倍数或约数，而批量是根据生产间隔期确定的，因此，也就保持了每种零件必要的比例关系，易于保持零件生产的成套性，保证各个基本生产环节之间以及基本生产与辅助生产之间的协调衔接，从而有利于组织均衡生产。
生产周期
生产周期是指从原材料投入生产的时候起到制成成品最后完工的时候为止期间经历的全部日历时间。机械产品的生产周期通常包含产品中零件的毛坯制造、机械加工及部件装配、总装配等各工艺阶段经历的时间以及各工艺阶段之间经历的时间之和。产品生产过程所经历的上述时间常用毛坯制造周期、机械加工周期、部件装配周期、总装配周期和各工艺阶段之间的保险期来表示。而零件生产周期则是其毛坏制造周期、机加工周期以及各工艺阶段之间保险期之和。
生产周期是编制生产作业计划，确定产品及其零件在各工艺阶段投入和产出日期的主要依据，是成批生产作业计划的一项重要期量标准。
1. 一批零件生产周期的确定
在成批生产中，一批零件的生产周期，在很大程度上取决于零件在工序间的移动方式。一般有顺序移动，平行移动和平行顺序移动三种方式。现分述如下。
（1）顺序移动方式。它的特点是每批零件只有在前道工序全部完工后，才整批地转到后道工序加工。
设某零件的批量n=4，共有4道加工工序。其单件工序加工时间分别为t1=15，t2=5，t3=10，t4=20分，则其顺序移动方式如图。
图 顺序移动方式
从上图可见，如果把工序间的运输，检验以及零件等待加工与停歇的时间略而不计，则加工该批零件的周期T顺等于该批零件全部工序加工时间的总和，即
T顺=nt1+nt2+nt3+nt4=n(t1+t2+t3+t4)
=
式中m是工序道数。
把上述时间代入，则生产周期为
T顺=4×50=200分
可以看出，在上述顺序移动方式中，工序周期与零件批量和工序加工时间成正比，因而这种移动方式在批量较小和工序加工时间较短的情况下采用。
（2）平行移动方式。它的特点是每个零件在前道工序加工完成之后，立即转到后道工序去继续加工，形成各个零件在各道工序上平行地进行加工。现根据上例条件，作平行移动方式的示意图。
图 平行移动方式
t1为零件加工工序中最长的工序加工时间，则从上图可知，在平行移动方式中，一批零件的加工周期T平为：
把上述时间代入，则得
T平=50+（4-1）×20=110分
（3）平行顺序移动方式。平行顺序移动方式既考虑了相邻工序上加工时间的重合，又保持了该批零件在工序上连续加工。现根据前例条件，作平行顺序移动方式图
图 平行顺序移动方式
从上图可知，在平行顺序移动方式中，因长短工序的次序不同，有两种安排方法：
① 当前道工序的单件加工时间小于或等于后道工序的单件加工时间时，加工完毕的零件应及时转到后工序去加工，即按平行移动方式逐件转移，如图中第二、第三道工序间的情况就是如此。
② 当前道工序的单件加工时间大于后道工序单件加工时间时，则前道工序上完工的零件，并不立即转移到后道工序，而是积存到一定数量，足以保证后道工序的设备连续加工时，才将完工的零件由前道工序转入到后道工序。使后道工序的结束时期较前道工序的结束时期差一个单件定额时间，据此可推出后道工序的开始期。这样既可以防止后道工序有时工作脱节，又可把分散的停止时间集中起来加以利用。图中的第一和第二工序间的情况就是如此。
从图也可以看出，平行顺序方式的加工周期，可用顺序移动方式的加工周期减去重合部分的时间求得。
在前道工序的加工时间小于后道工序的加工时间时，该批零件在两道工序上加工时间的重合分为（n-1）t前，如前道工序加工时间大于后道，则加工时间重合部分为（n-1）t后。
因为t前与t后在上述的情况下，都是短工序，所以都可以用(n-1)t表示。所以平行顺序移动方式的工序周期可用下式表示：
式中t是以前后工序单件加工时间比较后，取短工序的单件加工时间，以图的具体数字代入，则得
T平顺 = 4（15+5+10+20）-（4-1）（5+5+10）
=140（分）
具体确定零件的生产周期时还应该考虑到制度工作时间、定额完成系数、工作地数等因素。
如令φp为平行性系数，可用它衡量生产过程的平行性程度。
上例中按顺序移动方式的平行性系数为零。
平行移动方式的平行性系数为，
平行顺序移动方式的平行性系数为。
当批量增大时，例如n=400，则
T顺序=20000分，T平行=8030分，T平顺=12020分，
此时，顺序移动方式的φp仍为零，平移移动方式的
平行顺序移动方式
由上可知，顺序移动方式的零件等待时间最多，生产周期也最长。平行移动方式的生产周期最短。平行顺序移动方式的生产周期居两者之间。当批量增大时，它们之间的差异也增大。平行移动和平行顺序移动方式的φp也相应提高。
在实际生产中这三种移动方式都在应用。它们各有自己的适用条件。选用时一般要考虑以下因素：
① 工件的大小。体积大、重量重、在工序间不可能成批传送的零件，如机床的床身、机座等总是单件传送的。而细小的工件不值得单件传送，一般放在容器中按容器容量大小成批传送。
② 相邻工序工作地之间的空间距离及采用的运输装置。相邻工序工作地在空间位置上紧密衔接或有机械化传送装置就有利于在工序间单件传送，实现平行移动。
③ 尽可能使生产过程的各工序生产率相等，亦称工序同期化。此时按平行移动方式组织生产不仅生产周期最短，而且整批工件在各工序上连续加工，不出现设备短暂停歇现象。
2. 产品生产周期的确定
产品生产周期就是每个工艺阶段生产周期与各工艺阶段之间的保险期之和。工艺阶段的生产周期是指直接改变劳动对象的形状，大小，成份和性能的时间，但也包括一部分自然过程时间(如干燥、冷却等)。单台产品生产周期T可用下式计算
T=T坯+T′坯+T加+T′加+T装+T包
式中：T坯—— 毛坯生产周期；
T′坯——毛坯保险期；
T加—— 加工生产周期；
T′加——加工保险期；
T装—— 装配生产期；
T包— 产品装配后所做的各项工作，如油漆、试验、包装等的时间。
确定成批生产产品的生产周期比较复杂，不但要考虑每批产品零部件在各个工艺阶段的移动方式。各种零件在多个车间的成套周期，而且还要考虑与其它产品平行交叉作业等因素。生产日期用公式计算比较复杂，而且又常常和实际脱节。因此，可用图表法表示，即应用反工艺顺序的方法，绘出各个工艺阶段的衔接关系及各个工艺阶段生产周期表。
提前期
提前期是指产品在各车间投入或出产的日期较成品产出日期所应提前的天数。提前期的计算，对生产过程各阶段的及时投入并适时出产，以保证装配的需要，是非常重要的。
产品装配出产日期是计算提前期的起点，而生产周期和生产间隔期是计算提前期的依据。正确规定提前期可以保证各个工艺阶段有秩序的进行。所以在作业计划工作中，要制订提前期的标准数据。
提前期的确定方法有两种：一种是直接根据产品的生产周期图来确定，另一种是根据公式计算，情况如下：
1. 若各工艺阶段的生产间隔期相等，则
某车间产出提前期=后车间投入提前期+保险期；
某车间投入提前期=本车间产出提前期+本车间生产周期；
各工艺阶段毛坯零件、产品投入、产出提前期如图所示：
图 各工艺阶段投入和出产提前期
2. 若各工艺阶段的生产间隔期不相等，但成倍数关系，则：
某车间产出提前期=后车间投入提前期+保险期+（本车间
