第11作业计划与控制

1、12第第1111章章 作业计划与控制作业计划与控制3本章内容本章内容第第1111章章 作业计划与控制作业计划与控制11.1 11.1 作业计划概述作业计划概述11.2 11.2 作业排序作业排序4学习要点及学习指导学习要点及学习指导 掌握作业计划的概念、内容，排序问题有掌握作业计划的概念、内容，排序问题有关名词和概念；理解作业计划的编制，作关名词和概念；理解作业计划的编制，作业排序方法，生产作业控制方法，不同生业排序方法，生产作业控制方法，不同生产类型企业生产作业控制的特点；了解生产类型企业生产作业控制的特点；了解生产作业控制的条件。产作业控制的条件。5导入案例导入案例甘特图发明人甘特图发明人

2、 亨利亨利劳伦斯劳伦斯甘特是泰勒创立和推广科学管理制甘特是泰勒创立和推广科学管理制度的亲密的合作者，也是科学管理运动的先驱者之度的亲密的合作者，也是科学管理运动的先驱者之一。甘特非常重视工业中人的因素，因此他也是人一。甘特非常重视工业中人的因素，因此他也是人际关系理论的先驱者之一。其对科学管理理论的重际关系理论的先驱者之一。其对科学管理理论的重要贡献是：提出了任务和奖金制度；强调对工人进要贡献是：提出了任务和奖金制度；强调对工人进行教育的重要性，重视人的因素在科学管理中的作行教育的重要性，重视人的因素在科学管理中的作用，其在科学管理运动先驱中最早注意到人的因素：用，其在科学管理运动先驱中最早注

3、意到人的因素：“工业的习惯工业的习惯”；制定了甘特图；制定了甘特图生产计划进度生产计划进度图，这在当时是管理思想的一次革命。如今甘特图图，这在当时是管理思想的一次革命。如今甘特图不单单被应用到生产管理领域，随着生产管理的发不单单被应用到生产管理领域，随着生产管理的发展、项目管理的扩展，它被应用到了各个领域，如：展、项目管理的扩展，它被应用到了各个领域，如：建筑、建筑、itit软件、汽车等等。软件、汽车等等。611.1 作业计划概述作业计划概述 11.1.1 11.1.1 作业计划的有关概念作业计划的有关概念(1)(1)生产作业计划的概念生产作业计划的概念 生产作业计划是企业综合计划与主生产计划

4、生产作业计划是企业综合计划与主生产计划的执行计划，是将企业生产任务在空间上与的执行计划，是将企业生产任务在空间上与时间上分解，并具体分配给各生产单位的安时间上分解，并具体分配给各生产单位的安排。排。7 它是协调企业日常生产活动的中心环节，它它是协调企业日常生产活动的中心环节，它根据生产计划规定的产品品种、数量及大致根据生产计划规定的产品品种、数量及大致的交货期的要求对每个生产单位，在每个具的交货期的要求对每个生产单位，在每个具体时期内的生产任务做出详细规定，使生产体时期内的生产任务做出详细规定，使生产计划得到落实。与生产计划相比，生产作业计划得到落实。与生产计划相比，生产作业计划具有计划期短、

5、计划内容具体、计划单计划具有计划期短、计划内容具体、计划单位小等三个特点。位小等三个特点。 8(2)(2)作业计划的目标作业计划的目标 生产作业计划的制定既依赖于企业的生产技生产作业计划的制定既依赖于企业的生产技术条件，如操作特征及生产加工的复杂程度、术条件，如操作特征及生产加工的复杂程度、库存状况、生产效率等；又受企业外部因素库存状况、生产效率等；又受企业外部因素制约，如订货量、交货期等。生产作业计划制约，如订货量、交货期等。生产作业计划的要求主要有：准时生产；的要求主要有：准时生产；“零零”库存；反库存；反应时间最短；响应速度最快；设备和劳动利应时间最短；响应速度最快；设备和劳动利用率最大

6、化，闲置时间最短；作业延迟最短。用率最大化，闲置时间最短；作业延迟最短。9生产作业计划的主要目标如下：生产作业计划的主要目标如下： 1 1）保证主生产计划中产品、数量、交货期等）保证主生产计划中产品、数量、交货期等指标的完成；指标的完成； 2 2）实现均衡生产；）实现均衡生产； 3 3）提高生产的效率与效益。）提高生产的效率与效益。10（1 1）保证实现综合生产计划）保证实现综合生产计划（2 2）合理组织生产过程）合理组织生产过程（3 3）实现均衡生产，建立正常的生产秩序和）实现均衡生产，建立正常的生产秩序和管理秩序管理秩序（4 4）提高经济效益）提高经济效益11.1.2 11.1.2 作业计

7、划的基本任务作业计划的基本任务1111.2.1 11.2.1 作业计划与作业排序作业计划与作业排序（一）作业排序的任务和目标（一）作业排序的任务和目标有效的作业排序系统应该能够做到：有效的作业排序系统应该能够做到：（1 1）对将要做的工作进行优先权设定，以使工）对将要做的工作进行优先权设定，以使工作任务按最有效顺序排列；作任务按最有效顺序排列；（2 2）针对具体设备分配任务及人力，通常以可）针对具体设备分配任务及人力，通常以可利用和所需的能力为基础；利用和所需的能力为基础；（3 3）以实施为目标分配工作，以使工作任务如）以实施为目标分配工作，以使工作任务如期完成；期完成；11.2 11.2 作

8、业排序作业排序 12（4 4）不断监督以确保任务的完成，周期性检查）不断监督以确保任务的完成，周期性检查是保证以分配的工作如期完成的最常用方法；是保证以分配的工作如期完成的最常用方法；（5 5）对实施过程中出现的问题或异常情况进行）对实施过程中出现的问题或异常情况进行辨识，这些问题或异常情况有可能改变已排辨识，这些问题或异常情况有可能改变已排序工作的状况，需要探索、运用其它解决问序工作的状况，需要探索、运用其它解决问题的方法；题的方法；（6 6）基于现存状况或订单变化情况对目前的作）基于现存状况或订单变化情况对目前的作业排序进行回顾和修改。业排序进行回顾和修改。13（二）作业排序系统的特征（二

9、）作业排序系统的特征在工艺专业化情况下，工件需按规定路线在各在工艺专业化情况下，工件需按规定路线在各个按功能组织的工作中心之间移动。当一个工个按功能组织的工作中心之间移动。当一个工件到达一个工作中心时，作业排序设计决定工件到达一个工作中心时，作业排序设计决定工件加工顺序以及分配相应的机器来对这些工件件加工顺序以及分配相应的机器来对这些工件进行加工。进行加工。14一个作业排序系统区别于另一个作业排序系统一个作业排序系统区别于另一个作业排序系统的特征是：在进行作业排序时是如何考虑生产的特征是：在进行作业排序时是如何考虑生产能力的。区分作业排序系统的另一个特征是看能力的。区分作业排序系统的另一个特征

10、是看作业排序是基于前向排序还是后向排序，在前作业排序是基于前向排序还是后向排序，在前向排序和后向排序中，最常用的是前向排序。向排序和后向排序中，最常用的是前向排序。 15（三）作业排序的主要功能（三）作业排序的主要功能典型的作业排序和控制功能主要包括下面一些典型的作业排序和控制功能主要包括下面一些内容：内容：(1)(1)分配订单、设备和人员到各工作中心或其分配订单、设备和人员到各工作中心或其它规定的地方。实质上，这是短期能力计划。它规定的地方。实质上，这是短期能力计划。(2)(2)决定订单顺序（即建立订单优先级）。决定订单顺序（即建立订单优先级）。(3)(3)对已排序作业开始安排生产，通常称之

11、为对已排序作业开始安排生产，通常称之为调度。调度。(4)(4)车间作业控制（或生产作业控制）。车间作业控制（或生产作业控制）。16 ( (四四 ) )排序问题的有关名词术语排序问题的有关名词术语 “排序排序”是确定零件在机器上的加工顺序。是确定零件在机器上的加工顺序。 “调度调度”是作业计划编制后实施生产控制所采是作业计划编制后实施生产控制所采取的一切行动，取的一切行动，“编制作业计划编制作业计划”是加工制造是加工制造发生之前的活动。火车时刻表是作业计划。火发生之前的活动。火车时刻表是作业计划。火车时刻表制定后，对火车运行的安排，包括发车时刻表制定后，对火车运行的安排，包括发生晚点后的处理，都

12、属于调度。生晚点后的处理，都属于调度。17 “派工派工”是在作业计划制定以后，按照作业是在作业计划制定以后，按照作业计划的要求，将具体生产任务通过工票或施工计划的要求，将具体生产任务通过工票或施工单的形式下达到具体的机床和工人，属于通常单的形式下达到具体的机床和工人，属于通常所说的所说的“调度调度”范围。范围。 “赶工赶工”是在实际进度已落后于计划进度时采是在实际进度已落后于计划进度时采取的行动，也属于通常所说的取的行动，也属于通常所说的“调度调度”范围。范围。18 “机器机器”，可以是工厂里的各种机床，也可，可以是工厂里的各种机床，也可以是维修工人；可以是轮船要停靠的码头，以是维修工人；可以

13、是轮船要停靠的码头，也可以是电子的计算机中央处理单元、存贮也可以是电子的计算机中央处理单元、存贮器和输入、输出单元。表示器和输入、输出单元。表示“服务者服务者”。 “零件零件”则代表则代表“服务对象服务对象”。零件可以是。零件可以是单个零件，也可以是一批相同的零件。单个零件，也可以是一批相同的零件。19 “加工路线加工路线”是零件加工经过不同机器构成是零件加工经过不同机器构成的路线。比如，某零件要经过车、铣、钻、的路线。比如，某零件要经过车、铣、钻、磨的路线加工，我们可以用磨的路线加工，我们可以用m1m1，m2m2，m3m3，m4m4来表示。来表示。 “加工顺序加工顺序”则表示每台机器加工则表

14、示每台机器加工n n个零件的个零件的先后顺序，是排序要解决的问题。先后顺序，是排序要解决的问题。2011.2.2 作业排序优先规则作业排序优先规则 常用的优先调度规则：常用的优先调度规则：（1 1）fcfsfcfs（先到先服务）：按订单送到的先（先到先服务）：按订单送到的先后顺序进行加工。后顺序进行加工。（2 2）sotsot（最短作业时间）：所需加工时间（最短作业时间）：所需加工时间最短的作业首先进行，然后是加工时间第二最短的作业首先进行，然后是加工时间第二最短的，如此等等。这个规则等同于最短的，如此等等。这个规则等同于sptspt（最短加工时间）规则。（最短加工时间）规则。21（3 3）e

15、ddedd法则：优先选择完工期限紧的工件。法则：优先选择完工期限紧的工件。（4 4）scrscr法则：优先选择临界比最小的工件。法则：优先选择临界比最小的工件。临界比为工件允许停留时间与工件余下加工临界比为工件允许停留时间与工件余下加工时间之比。时间之比。（5 5）strstr（剩余松弛时间）法则：（剩余松弛时间）法则：strstr是交货是交货期前所剩余时间减去剩余的加工时间所得的期前所剩余时间减去剩余的加工时间所得的差值。差值。strstr最短的任务最先进行。最短的任务最先进行。22（6 6）crcr（关键比率）法则：关键比率是用交（关键比率）法则：关键比率是用交货日期减去当前日期的差值除以

16、剩余的工作货日期减去当前日期的差值除以剩余的工作日数。关键比率最小的任务先执行。日数。关键比率最小的任务先执行。（7 7）qrqr（排队比率）法则：排队比率是用计（排队比率）法则：排队比率是用计划中剩余的松弛时间除以计划中剩余的排队划中剩余的松弛时间除以计划中剩余的排队时间，排队比率最小的任务先执行。时间，排队比率最小的任务先执行。（8 8）lcfslcfs（后到先服务）：该规则经常作为（后到先服务）：该规则经常作为缺省规则使用。因为后来的工单放在先来的缺省规则使用。因为后来的工单放在先来的上面，操作员通常是先加工上面的工单。上面，操作员通常是先加工上面的工单。（9 9）随机或随兴法则：管理者

17、或作业人员通）随机或随兴法则：管理者或作业人员通常选择任何他们感觉喜欢的工作开始作业常选择任何他们感觉喜欢的工作开始作业23 迄今为止迄今为止, ,人们已经提出了人们已经提出了100100多个优先调多个优先调度规则，上面仅介绍了其中最常见的度规则，上面仅介绍了其中最常见的9 9种。种。这这9 9种优先规则各有特色。有时，运用一个种优先规则各有特色。有时，运用一个优先规则还不能惟一地确定下一个应选择优先规则还不能惟一地确定下一个应选择的工件，这时刻使用多个优先规则的组合。的工件，这时刻使用多个优先规则的组合。 2411.2.3 排序问题的分类和表示方法排序问题的分类和表示方法 排序问题有不同的分

18、类方法。在制造业领排序问题有不同的分类方法。在制造业领域和服务业领域中，有两种基本形式的作域和服务业领域中，有两种基本形式的作业排序：业排序：（1 1）劳动力作业排序，主要是确定人员何）劳动力作业排序，主要是确定人员何时工作；时工作；（2 2）生产作业排序，主要是将不同工件安）生产作业排序，主要是将不同工件安排到不同设备上，或安排不同的人做不同排到不同设备上，或安排不同的人做不同的工作。在制造业和服务业企业中，有时的工作。在制造业和服务业企业中，有时两种作业排序问题都存在。两种作业排序问题都存在。 25 甘特图是作业排序中最常用的一种工具，甘特图是作业排序中最常用的一种工具，最早由最早由hen

19、ry l.gantthenry l.gantt于于19171917年提出。这年提出。这种方法是基于作业排序的目的，将活动与种方法是基于作业排序的目的，将活动与时间联系起来的最早尝试之一。有两种基时间联系起来的最早尝试之一。有两种基本形式的甘特图：作业进度图和机器图。本形式的甘特图：作业进度图和机器图。作业进度图表示一项工作的计划开始日期、作业进度图表示一项工作的计划开始日期、计划完成日期以及现在的进度。计划完成日期以及现在的进度。11.2.4 作业排序中的甘特图作业排序中的甘特图 26 一般说来，对于流水作业排序问题，工件在一般说来，对于流水作业排序问题，工件在不同机器上的加工顺序不尽一致。但

20、本节要不同机器上的加工顺序不尽一致。但本节要讨论的是一种特殊情况，即所有工件在各台讨论的是一种特殊情况，即所有工件在各台机器上的加工顺序都相同的情况。这就是排机器上的加工顺序都相同的情况。这就是排列排序问题。流水作业排列排序问题常被称列排序问题。流水作业排列排序问题常被称作作“同顺序同顺序”排序问题。对于一般情形，排排序问题。对于一般情形，排11.2.5 流水线作业排序问题流水线作业排序问题27 列排序问题的最优解不一定是相应的流水作列排序问题的最优解不一定是相应的流水作业排序问题的最优解，但一般是比较好的解；业排序问题的最优解，但一般是比较好的解；对于仅有对于仅有2 2台和台和3 3台机器的

21、特殊情况，可以证台机器的特殊情况，可以证明，排列排序问题下的最优解一定是相应流明，排列排序问题下的最优解一定是相应流水作业排序问题的最优解。水作业排序问题的最优解。28（一）最长流程时间（一）最长流程时间fmaxfmax的计算的计算 这里所讨论的是这里所讨论的是n nm mp /fmaxp /fmax，问题，其，问题，其中中n n为工件数，为工件数， m m为机器数，为机器数，p p表示流水线作表示流水线作业排列排序问题，业排列排序问题，fmaxfmax为目标函数。目标函为目标函数。目标函数是使最长流程时间最短。最长流程时间又数是使最长流程时间最短。最长流程时间又称作加工周期，它是从第一个工件

22、在第一台称作加工周期，它是从第一个工件在第一台机器开始加工时算起，到最后一个工件在最机器开始加工时算起，到最后一个工件在最后一台机器上完成加工时为止所经过的时间。后一台机器上完成加工时为止所经过的时间。由于假设所有工件的到达时间都为零由于假设所有工件的到达时间都为零(r(ri i =0 =0， i= 1i= 1，2 2，n)n)，所以，所以fmaxfmax等于排在末位加等于排在末位加工的工件在车间的停留时间，也等于一批工工的工件在车间的停留时间，也等于一批工件的最长完工时间件的最长完工时间c cmaxmax 。 29（二）（二）n/2/f/ f max n/2/f/ f max 问题的最优算法

23、问题的最优算法 对于对于n/2/f/fmax n/2/f/fmax 问题，问题，f f表示流水线作表示流水线作业排序问题。业排序问题。s sm mjohnsonjohnson于于19541954年提出年提出了一个有效算法，那就是著名的了一个有效算法，那就是著名的johnsonjohnson算算法。为了叙述方便，法。为了叙述方便，a ai i以以j ji i表示表示 在在m m1 1上的上的加工时间，以加工时间，以b bi i 表示表示j ji i 在在m m2 2上的加工时间。上的加工时间。 30 （三）一般（三）一般n nm mp pf max f max 问题的启发式算法问题的启发式算法

24、对于对于3 3台机器的流水车间排序问题，只有几种台机器的流水车间排序问题，只有几种特殊类型的问题找到了有效算法。对于一般的流特殊类型的问题找到了有效算法。对于一般的流水车间排列排序问题，可以用分支定界法。用分水车间排列排序问题，可以用分支定界法。用分支定界法可以保证得到一般支定界法可以保证得到一般n nm mp pf f maxmax 问题问题的最优解。但对于实际生产中规模较大的问题，的最优解。但对于实际生产中规模较大的问题，计算量相当大，以至用计算机也无法求解。同时，计算量相当大，以至用计算机也无法求解。同时，还需考虑经济性。如果为了求最优解付出的代价还需考虑经济性。如果为了求最优解付出的代

25、价超过了这个最优解所带来的好处，也是不值得的。超过了这个最优解所带来的好处，也是不值得的。 为了解决生产实际中的排序问题，人们提出了各为了解决生产实际中的排序问题，人们提出了各种启发式算法。启发式算法以小的计算量得到足种启发式算法。启发式算法以小的计算量得到足够好的结果，因而比较实用。下面介绍用够好的结果，因而比较实用。下面介绍用palmerpalmer法求一般法求一般n nm mp pf maxf max问题近优解问题近优解(near (near optimal solution)optimal solution)的启发式算法。的启发式算法。3111.3 11.3 生产作业控制生产作业控制1

26、1.3.1 11.3.1 生产作业控制概述生产作业控制概述 生产运作控制是指对生产运作全过程进行监生产运作控制是指对生产运作全过程进行监督、检查、调节和控制。它是生产与运作督、检查、调节和控制。它是生产与运作管理的重要职能之一，是实现生产运作主管理的重要职能之一，是实现生产运作主生产计划和生产作业计划的手段。生产计划和生产作业计划的手段。 32 生产运作控制的受控客体是生产运作过程，生产运作控制的受控客体是生产运作过程，其预定目标是主生产计划与生产作业计划的其预定目标是主生产计划与生产作业计划的目标值。为了实现生产运作过程的控制，需目标值。为了实现生产运作过程的控制，需要在辅出端设置测量机构，

27、以检测输出结果，要在辅出端设置测量机构，以检测输出结果，井把结果反馈给决策机构；决策机构在把收井把结果反馈给决策机构；决策机构在把收到的输出结果与目标值进行比较后，作出决到的输出结果与目标值进行比较后，作出决策，并把决策结果策，并把决策结果( (如即将采取什么措施如即将采取什么措施) )传传达给执行机构，由执行机构采取实际措施，达给执行机构，由执行机构采取实际措施，以实现控制，达到目标。以实现控制，达到目标。 3311.3.2 11.3.2 实行生产作业控制的原因和条件实行生产作业控制的原因和条件 生产计划和生产作业计划都是在生产活动生产计划和生产作业计划都是在生产活动发生之前制订的，尽管制订

28、计划时充分考发生之前制订的，尽管制订计划时充分考虑了现有的生产能力，但计划在实施过程虑了现有的生产能力，但计划在实施过程中由于以下原因，往往造成实施情况与计中由于以下原因，往往造成实施情况与计划要求偏离。划要求偏离。 (1)(1)加工时间估计不准确加工时间估计不准确(2)(2)随机因素的影响随机因素的影响(3)(3)加工路线的多样性加工路线的多样性(4)(4)企业环境的动态性企业环境的动态性34 实施作业控制有三个条件：一是要有实施作业控制有三个条件：一是要有个标准。个标准。标准就是生产计划和生产作业计划，没有标准就标准就是生产计划和生产作业计划，没有标准就无法衡量实际情况是否发生偏离。二是要

29、取得实无法衡量实际情况是否发生偏离。二是要取得实际生产进度与计划偏离的信息。控制离不开信息，际生产进度与计划偏离的信息。控制离不开信息，只有取得实际生产进度偏离计划的信息，才知道只有取得实际生产进度偏离计划的信息，才知道两者发生了不一致。计算机辅助生产管理信息系两者发生了不一致。计算机辅助生产管理信息系统能有效的提供实际生产与计划偏离的信息，通统能有效的提供实际生产与计划偏离的信息，通过生产作业统计模块，每天都可以取得各个零部过生产作业统计模块，每天都可以取得各个零部件的实际加工进度和每台机床负荷情况的信息。件的实际加工进度和每台机床负荷情况的信息。三是要能采取纠正偏差的行动。纠正偏差是通过三

30、是要能采取纠正偏差的行动。纠正偏差是通过调度来实行的。调度来实行的。3511.3.3 11.3.3 不同生产类型生产控制特点不同生产类型生产控制特点3611.3.4 11.3.4 生产作业控制的方法生产作业控制的方法 (1)(1)优先控制方法优先控制方法 最常用的是临界比率法。最常用的是临界比率法。 临界比率法是零部临界比率法是零部件与计划交货期之间的间隔与零部件到完工时件与计划交货期之间的间隔与零部件到完工时的间隔之比，根据临界比率可以确定哪些零件的间隔之比，根据临界比率可以确定哪些零件滞后于计划，哪些零件超前于计划，临界比率滞后于计划，哪些零件超前于计划，临界比率大于大于1 1，说明零件超

31、前于计划要求的交货期；，说明零件超前于计划要求的交货期；临界比率等于临界比率等于1 1，说明零件正好符合计划要求，说明零件正好符合计划要求的交货期；临界比率小于的交货期；临界比率小于l l，说明零件滞后于，说明零件滞后于计划要求。因此，临界比率越小，该批零件加计划要求。因此，临界比率越小，该批零件加工越紧迫，应该将生产资源优先安排在这批零工越紧迫，应该将生产资源优先安排在这批零件上。件上。37(2)(2)投入产出控制方法投入产出控制方法 投入产出控制方法的作用就在于控制在车投入产出控制方法的作用就在于控制在车间里排队等待加工件的数量，并由此控制工间里排队等待加工件的数量，并由此控制工序生产周期

32、。投入产出方法的实施可以保证序生产周期。投入产出方法的实施可以保证整个生产过程的平稳进行，没有过多的积压整个生产过程的平稳进行，没有过多的积压和等待加工时间。投入产出的着眼点在于生和等待加工时间。投入产出的着眼点在于生产工序的两头，对工序中投入量和产出量进产工序的两头，对工序中投入量和产出量进行控制，主要内容包括：一方面，将实际投行控制，主要内容包括：一方面，将实际投入的数量和计划应当投入的数量进行比较，入的数量和计划应当投入的数量进行比较，控制投入某一工序的零部件数量；另一方面，控制投入某一工序的零部件数量；另一方面，比较实际产出与计划规定产出的数量，控制比较实际产出与计划规定产出的数量，控制从某一工序流出的零件数量从某一工序流出的零件数量38(3)“漏斗模型漏斗模型”3911.3.5 11.3.5 服务业作