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APC系统和OPT系统

发布时间：2015-06-25 08:57:37 来源：文档文库

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APC系统

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在指定时刻将被控对象的位置自动地控制到预定的目标值上,使控制后的位置与目标位置之差保持在允许的偏差范围之内,此种控制过程称为位置自动控制,通常简称为APC。由于所要求的位置量是预先给定的,所以又称它为预设定位置自动控制,或叫作APC设定。将计算机应用在位置自动控制系统中进行直接数字控制者称为DDC—APC。根据采用的控制装置不同,如用存储程序控制装置(SPC)进行位置控制的称为SPC—APC,如用可编程序控制器(PLC)进行控制的... (本文共439字) 阅读全文>>

权威出处：《实用轧钢技术手册》

位置自动控制编辑

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自动位置控制系统(APC)，是针对控制目标说的。控制系统中的控制目标五花八门，除位置外，还包括温度，压力等等。位置控制是对工位（工作位置）的控制，可由位置控制模块实现，例如：SLC位置控制模块的典型应用包括:包装机、打标机、定长剪切传送旋转台、线性分拣输送带等等。

位置自动控制(automatic position Control)在金属材料塑性加工过程中对被控对象的位置按设定值所进行的自动控制。即在指定时刻将被控对象的位置自动地控制到预先给定的目标位置上，使被控对象控制后的位置与目标位置之差保持在允许的偏差范围之内，简称APC。由于所要求的位置量是预先给定的，故又称为预设定位置自动控制，或叫作APC设定。APC一般由被控对象〔例如轧机压下机构)、位置检测环节、直接数字控制(DDC)计算机、速度控制装置、执行机构(液压装置或电动机)等构成位置闭环控制系统。控制方式通过计算机对位置进行直接数字控制的称为DDC一APC，一般用于压下位置、立辊和侧导板开口度、夹送辊和助卷辊辊缝设定、轧辊速度设定、推钢机和出钢机行程等的控制。通过存储程序控制装置(SPC)进行位置控制的称为SPC一APC，初轧、型钢、钢管和厚板等生产由于操作工艺特点所限，不便于进行高级的预设定定位控制，而采用SPC一APC。通过可编程序控制器(PLC)进行位置控制的称为PLC一APC，它是以微处理机为基础的可编程序控制器，便于组成控制功能分散的控制系统。控制装置在实际应用中，一般采用下列装置进行位置的直接控制:速度自动调节器(SAR)的控制装置，应用于控制精度高的场合;直流恒压速度调节器(DCCP)的控制装置，应用于控制精度要求不高和动作不太频繁的场合；脉冲电机调节速度变阻器(SSRH)的控制装置，应用于调速精度高、速度偏差较小的场合;采用液压控制装置来实现位置控制，应用于调速精度很高的场合。提高位置控制精度和可靠性的措施是:消除间隙对控制精度的影响;为了保证设定可靠，应进行必要的重复设定;为了避免偶然事件发生，必须检查控制回路联锁条件是否得到满足。

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OPT（目录）编辑

OPT(Optimized Production Technology,最佳生产技术)是一种改善生产管理的技术，以色列物理学家Eli Goldratt博士于70年代提出，用于安排企业生产人力和物料调度的计划方法。

中文名

最优化生产技术

外文名

OPT

出处

Eli Goldratt

使用环境

Linux

伪指令

OPT n

应用

安排企业生产人力和物料调度

诞生

1970年

接口

OPT--100M

1简介

2目标

3基本内容

4主要概念

5排序原则

6发展

7要求条件

1简介编辑

OPT

OPT(Optimized Production Technology,最佳生产技术）是一种改善生产管理的技术，以色列物理学家Eli Goldratt博士于70年代提出，最初被称作最佳生产时间表(Optimized Production Timetable），80年代才改称为最佳生产技术。后来Goldratt又进一步将它发展成为约束理论(Theory of Constraints,TOC）。OPT的倡导者强调，任何企业的真正目标是现在和未来都赚钱；要实现这个目标，必须在增加产销率的同时，减少库存和营运费用。

它吸收MRP和JIT的长处，是以相应的管理原理和软件系统为支柱，以增加产销率、减少库存和运行为目标的优化生产管理技术。其特别之处不仅在于提供了一种新的管理思想，而且在于它的软件系统。OPT两大支柱是OPT原理及OPT软件。

它是一套可提高产出、减少存货的分析性技术理论。OPT系统将重点放在控制整体产出的瓶颈资源上，优先处理所有瓶颈作业，并以平衡物料流动为原则，使整个系统达到产出最大的目的。

2目标编辑

OPT的倡导者认为，任何制造企业的真正目标只有一个，赚钱。按照OPT的观点，在生产系统中，作业指标也有三个：

管理配置

1）产销率（throughput,T）。按OPT的规定，它不是一般的通过率或产出率，而是单位时间内生产出来并销售出去的量，即通过销售活动获取金钱的速率。生产出来但未销售出去的产品只是库存。

2）库存（inventory,I）。是一切暂时不用的资源。

3）运行费（operating expenses,OE）。是生产系统将库存转化为产销量的过程中的一切花费，包括所有的直接费用和间接费用。

按照OPT的观点，用这三个指标就能衡量一个生产系统。如果从货币角度考虑，产销率是要进入系统的钱，库存是存放在系统的钱，而运行费是将库存变成产销率而付出的钱。

3基本内容编辑

OPT其指导思想实质上是集中精力优先解决主要矛盾，这对于单件小批生产类型比较适应。这类企业由于产品种类多、产品结构复杂，控制对象过多，因此必须分清主次，抓住关键环节。其基本内容包括以下四方面：

基于OPT思想的作业计划编制

1）物流平衡是企业制造过程的关键

对企业的产品需求是外部因素，时刻都在变化。为适应市场，企业必须以可能的低成本、短周期生产出顾客需要的产品。因此，制造问题主要是物流平衡问题，即需要强调实现物流的同步化。

2）瓶颈资源是产品制造的关键制约因素

在制造过程中，影响生产进度的是瓶颈环节。瓶颈资源实现满负荷运转，是保证企业物流平衡的基础。瓶颈资源损失或浪费1小时，制造系统即损失或浪费1小时。因此，瓶颈资源是制造系统控制的重点，为使其达到最大的产出量可采取以下措施：

⑴在瓶颈工序前，设置质量检查点，避免瓶颈资源做无效劳动。

⑵在瓶颈工序前，设置缓冲环节，使其不受前面工序生产率波动影响。

⑶采用动态的加工批量和搬运批量。对瓶颈资源，通常加工批量较大，减少瓶颈资源的装设时间和次数，提高其利用率；而较小的运输批量，使工件分批到达瓶颈资源，可减少工件在工序前的等待时间，减少在制品库存。

3）由瓶颈资源的能力决定制造系统其他环节的利用率和生产效率。

4）对瓶颈工序的前导和后续工序采用不同的计划方法，提高计划的可执行性。

根据OPT的原理，企业在生产计划编制过程中，首先应编制产品关键件的生产计划，在确认关键件的生产进度的前提下，再编制非关键件的生产计划。

4主要概念编辑

⑴识别约束

OPT

识别企业的真正约束（瓶颈）所在是控制物流的关键。一般来说，当需求超过能力时，排队最长的机器就是 “瓶颈”。

⑵瓶颈约束整个系统的出产计划

产品出产计划（Master Schedule）的建立，应该使受瓶颈约束的物流达到最优。一般按有限能力，用顺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，提高瓶颈资源的有效工作时间。

⑶“缓冲器”的管理。其目的是防止系统内外的随机波动造成瓶颈出现等待任务的情况。一般要设置一定的“库存缓冲”或“时间缓冲（Time Buffer）”。

⑷控制进入非瓶颈的物料。进入系统非瓶颈的物料应与瓶颈的产出率同步。一般是按无限能力，用倒排方法对非关键资源排序。非关键资源上排序的目标是使之与关键资源上的工序同步。倒排时，采用的提前期可以随批量变化，批量也可按情况分解。

5排序原则编辑

OPT管理思想具体体现在生产排序原则上。有九条原则是实施OPT的基石。这些原则独立于软件之外，直接用于指导实际的生产管理活动。OPT有关生产计划与控制的算法和软件按照这九条原则提出和开发的：

基于OPT的ERP作业计划

1. 重要的是平衡物流，不是平衡能力。物流平衡使各个工序与瓶颈同步，能力平衡是生产能力充分开动；

⒉ 制造系统的资源可分为瓶颈和非瓶颈两种。非瓶颈资源的利用率是由系统的其它约束条件决定的，而不是由其本身能力决定的；只有瓶颈制约着系统的产销率。

⒊ 资源“利用”和“开动”不是同义的；应该反对盲目的使所有的机器或工人忙起来。

⒋ 瓶颈资源损失一小时相当于整个系统损失一小时，而且是无法补救的。重点应该抓提高瓶颈的利用率。

⒌ 想方设法在非瓶颈资源上节约时间以提高生产率只是一种幻想，非瓶颈资源不应满负荷工作。

⒍ 产销率和库存量是由瓶颈资源决定的。为保证瓶颈资源负荷饱满并保证企业的产出，在瓶颈工序和总装配线前应有供缓冲用的物料储备。瓶颈工序前可用拉式作业，其后可用推式作业。

⒎ 转移批量可以不等于甚至多数情况是不应等于加工批量。

⒏ 加工批量是可变的，而不是固定不变的。每个工序的批量按实际情况是动态决定。

⒐ 提前期应该是可变的而不是固定的。考虑到系统所有的约束条件后才能决定计划进度的优先级。提前期只是排进度的结果。

OPT的计划与控制系统又称为DBR系统（Drum－Buffer－Rope approach，“鼓”、“缓冲器”和“绳子”简称 DBR法）

6发展编辑

最优生产技术OPT的管理哲理向许多传统的管理思想发出挑战，从而拉开

OPT

了论战的序幕。高德拉特的合伙人之一Robert E. Fox曾经以 “OPT,MRP or JIT—What’s Best?” 为题，将OPT作为一种计划方法向MRP的霸主地位提出挑战，并在APICS协会引起很大轰动。随后，制造业社会试图要求高德拉特公开OPT软件的“黑箱”算法逻辑，又引起了论战。关于OPT的最后论战是由Eli Goldratt and George Plossl 在1984年APICS的国际会议上顶着巨大压力发布白皮书“A Town Without Walls”引起的，这篇文章间接批评了APICS的领导层。

7要求条件编辑

对OPT，理论界的认识还不一致，存在着各种看法，主要包括：

①把OPT当做一种新的计划思想；

②作为一种作业计划的仿真语言；

③作为生成MPS、物料和能力需求计划及详细计划的一个软件包；

④作为一种处理数据精确度的一种尝试，以求在数据未达到高度精确之前获得利润。

但有一点很明显，即OPT强调的是车间现场，其着眼点在于企业车间现场的一些决策量上，并据此来实现对生产的计划与控制。其做法的基本点是使用一些重要的判定准则来决定每一作业的先后顺序，即使用一组“管理系数”的加权函数，来确定每个作业的优先权数及批量，制定出一个合理的生产计划。这些管理系数涉及到理想的产品组合、交货期、理想的安全库存水平以及瓶颈资源的使用等等。

OPT实施的关键是制定计划后的落实工作。在落实计划过程中，传统的许多做法是有害的，其中最大的威胁将来自传统的成本会计的考核体系。因为成本会计体系忽视了瓶颈与非瓶颈的区别，其考核一般是通过设备和操作工人的利用率及生产成本，而不是通过整个系统的有效性来进行的，它着重于局部的优化，这必然助长了人们盲目生产的作法，其结果是无论对瓶颈资源还是对非瓶颈资源都力求充分地使用。人们为了完成工时和设备利用率会盲目生产，最终必然导致高库存和浪费。针对这些情况，OPT则力求从全局的观点来进行考核，从原材料的采购一直追踪到产品销售。其考核体系对瓶颈与非瓶颈是分别对待的，认为对非瓶颈的考核不应以生产量为依据，而应以它生产的有效的产品量来考核。按OPT观点，成本会计注重的是“活力”而非”利用”，而正确的做法应该是注重“利用”而非“活力”。

另外，OPT软件的具体运行和MRP一样需要大量的数据支持，例如产品结构文件（BOM）、加工工艺文件以及精确的加工时间、调整准备时间、最小批量、最大库存、替代设备等等数据。同时要成功地实施OPT，还要求管理者必须对OPT产生的计划要有信心，要改变一些旧的作业方式，例如接受午餐和工修连续工作制的作法等。

从OPT的实践表明，它比较适合于一些基本、简单的产品及很大的批量且所需工序较少的情况，而在单件生产车间中发挥的效果不佳。其适用条件为，①瓶颈要相对稳定；②瓶颈要保证达到100%的负荷能力；③需求是相对稳定的；④员工愿意而且能够服从计划的调度安排。

再者，OPT对于动态的数据以及瓶颈和接近瓶颈资源的数据要求精确。实现OPT还需对员工进行培训，使他们能在不同的生产岗位上及时发现问题，跟踪问题，最终用OPT方法来解决问题。

OPT软件系统

作者：畅享网

2001-11-14 13:24:25

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本文关键字：理论探讨 TOC

　

OPT软件系统

1、OPT软件产品

OPT软件包是实现OPT思想的主要工具。OPT软件的应用，标志着OPT的发展达到了一个新的阶段。

OPT软件首先是由Creative Output有限公司（COI）开发的。实践表明，OPT软件的应用使许多企业都取得了巨大的经济效益，因而OPT也越来越被人们所重视，OPT软件的用户也由大型企业扩展到中、小型企业。

目前，最流行的OPT软件有OPT2l和OPT5000，其中，OPT21主要是针对大中型企业的，而0PT5000则是面向小型企业的。

OPT2l及OPT5000的主要输出有：

产品出产计划；

详细的生产作业计划；

交货期的执行情况；

资源的利用情况；

采购计划；

库存报告；

有关产出率和库存的财务报告。

2、OPT软件的工作原理

OPT软件系统主要基于一个保密的算法，该算法的核心在于识别瓶颈和对瓶颈的排程安排（排序）。从模块构成来看，OPT系统主要由BUILDNET、SPLIT、SERVE和BRAIN几个模块构成。其信息流如图5所示。具体的运行步骤主要有：

图5 OPT信息流程图

l）构造制造企业的模型

要运行OPT，第一步就是要对企业进行模型构造，这是由BUILDNET模块来完成的。首先，需要对整个加工生产系统有一个完整的描述，这个功能是由一个叫做“产品网络”的模块来实现的。“产品网络”准确地表示了一个产品是怎样制造出来的，它包含产品结构文件和加工路线文件两部分内容，只不过在OPT中这两部分信息是通过网络结合在一起，构成一个文件。图6所示的就是一个OPT“产品网络”图。图的上端是市场需求（即企业的订货或预测），它联系着各种产品，即相应的产品装配，装配又依次联系着局部装配和零部件的加工制造，然后，与原材料联系在一起。对应于每个工序都给出了使用的资源、调整准备时间和加工时间。

图6 产品网络

对于企业现有的各种资源的具体描述是在“资源描述”这个模块中完成的。每种资源（机器、工人、空间等）及其替代资源和它们的相互影响、允许加工时间、用于加工的某种资源的数量等，都在这个模块中被确定下来。

OPT具有很完整的生产模拟功能，它允许定义每道工序的库存水平、最大库存限制、最小批量、辅助设备和计划延迟时间。除此之外，订货量和交货期也要输入“产品网络”。

BUILDNET模块是将“产品网络”和“资源描述”模块中的信息结合起来，生成一个工程网络。BUILDNET的一个强有力的地方表现在其模型化的语言上，该语言能精确地描述生产制造中的大量数据，从而使得OPT对企业进行成功而精确的模型化构造。在工程网络中，OPT语言可以对各种可选择的作业，甚至对可选择的物料清单进行详细的描述。据称，在这样的网络中，完全描述各种关系只需24个数据字段。另外，BUILDNET还具有提示数据逻辑错误的功能，例如，物料清单没有与工艺路线相联；存在没有去处的库存；或顾客提出了不存在的产品的需求等。此外，加之BUILDNET还具有便利的数据修改维护功能，从而保证了数据的相对精确。

2）识别瓶颈

一旦工程网络建立起来，接下来的工作就是确定企业中的约束或瓶颈在哪里。这是由SERVE模块来完成的。通过运行工程网络以及采取类似MRP的倒排方法来实现，井假设每种资源的生产能力是无限的。SERVE可以看作是MRP系统的一种提高形式。SERVE的一个输出是各个资源的负荷率，这些负荷率与按MRP系统生成方式生产的数据相类似，一般较标准的形式可以参看图7所示。

固7 资源负荷率示例

从图7中所示可以看出，资源的负荷率一般都是参差不齐的。通常的作法是通过将超量的负荷的前移或后移来实现能力平衡，但这将涉及到产品结构的所有层次，实现起来极其困难。SBRVE模块在计算各个资源的负荷率的基础上，还计算了每种资源的平均负荷率，并以此来确定瓶颈。如果工程网络的数据完全精确，很明显，平均负荷率最高的就是瓶颈，如图7中所示的机器3。所以，这个阶段还包括一个数据的核实确认的过程。

3）生产计划的生成

当一个瓶颈被确定之后，SPLIT模块将工程网络分成两部分：主网络（关键资源网络）和服务网络（非关键资源网络），主网络部分由瓶颈作业和其下游作业（包括顾客需求在内）构成，如图8所示，其余的部分为服务网络。对于主网络，通过BRAIN模块采用有限能力顺排的方法编制作业计划，目标是使瓶颈上的空闲时间为零，使产销率最大。BRAIN的处理机制至今尚未公开，其关键算法至今仍是保密的。它所生成的不仅包括生产计划，而且确定了每个作业的传送批量和加工批量。对于服务网络，则再通过SERVE模块采用无限能力倒排的方法编制作业计划。

图8 关键资源网络、非关键资源网络划分

第二次调用SERVE模块时，不是从定单上的完工期限开始倒排，而是从BRAIN模块确定的完工期限开始倒排。

4）计划的保护

在生产计划生成之后，接着还应设置安全库存或“缓冲器”。其中在两个关键的地方一般要设置安全库存，一是在瓶颈资源前，二是在非瓶颈资源与来自瓶颈资源加工路线的交叉点上。计划中，工件在这些位置应安排在其需要的时间之前到达，提前多少时间应取决于某一特殊的制造环境，通常有几天或一个星期。使工件提前一个星期到达瓶颈将使瓶颈免受任何少于一个星期的干扰（或中断），在交叉点也有同样的关系，工件的提前到达，可以使整个系统的产出不受延迟的干扰。

以上步骤一旦完成，如果在系统中没有其它的约束或瓶颈，OPT的结果也就生成了。然而，通常在第一个循环的最后，往往会发现在系统中还有其它的瓶颈，如果这样，则应重新检查数据的合理性并返回重复以上的过程。一般要重复五到六次，直到所有的约束都移到工程网络的关键资源部分为止。