第9章 生产作业计划及控制

1、生产与运作管理（第2版）教辅材料参考讲义（9）出版社：北京：机械工业出版社，出版社：北京：机械工业出版社，2014年年4月月编著者：陈志祥编著者：陈志祥 版权声明：本讲义只提供给购买与使用本教材的教师作为教学使用，未经允许不得转发给其他任何人第第9章章 生产作业计划与控制生产作业计划与控制引导案例：制造执行系统MES帮小陈的大忙 阅读教材的本章引导案例材料，思考如下问题：1。在企业生产运作管理系统中，制造执行系统MES和有什么不同作用？。制造执行系统帮助案例中的小陈解决什么难题？一、作业计划编制的工作基础一、作业计划编制的工作基础期量标准期量标准w生产周期w生产批量w在制品定额1. 生产周期生

2、产周期 （1）单工序零件生产周期（2）零件生产周期（3）产品生产周期 （1）单工序零件生产周期单工序零件生产周期 应用范例应用范例-1 w假如某工厂的一个生产工序生产某一零件，单件生产时间为15分/件，生产批量为2000件，该工序同时有3个工作地进行生产，每天采用两班工作制，每班工作8小时，零件加工的定额完成率为95%，生产准备与结束时间为30分钟。 95. 03/60/8/2/152000时）（分班）（时天）（班件）（分（件）T时）（分班）（时天）（班分/60/8/230=10.9962（天） 11天 （2）零件生产周期零件生产周期 （3）产品生产周期产品生产周期 产品是由多个零件装配而成，

3、此时产品的生产周期就是零件投入到产品装配完成的所有过程的时间。如图-1所示。 产品装配零件1零件2组件1零件3组件2零件4零件5产品生产周期图-1 产品生产周期的构成过程2. 生产批量生产批量 （1）最小生产批量最小生产批量（2）经济生产批量生产批量（1）最小生产批量最小生产批量ttQadmin式中： 为转批换产时间，adtt为设备调整时间损失系数，零件单件加工时间。（2）经济生产批量）经济生产批量 icANQ2*A-换产设备调整的费用换产设备调整的费用N-生产总需求生产总需求C单位零件的生产成本单位零件的生产成本i-零件的存储费用率（）零件的存储费用率（） 3. 在制品定额在制品定额（1）工

4、艺在制品（2）运输在制品（3）工序间流动占用在制品（4）保险在制品二、作业排序理论二、作业排序理论 （一）单台设备上的作业排序方法单台设备上的作业排序方法 （二）流水生产线作业排序方法（二）流水生产线作业排序方法 （三）单件生产作业排序与任务分配作业排序与任务分配（一）单台设备上的作业排序方法（一）单台设备上的作业排序方法排序规则：（1）最短加工时间优先规则SPT(Shortest Processing Time)（2）最短交货期优先规则EDD(Earliest due date)（3）先到先加工规则FCFS(First come first served)（4）最小松动时间优先规则STR（松

5、动时间=交货期-加工时间）（5）临界比率最小优先规则（交货期减去当前日期除以作业时间）（6）综合规则（综合使用两种规则，如先按照交货期优先排序，然后按照最短加工时间优先的原则排序）（7）后到先加工规则（8）随机规则应用范例应用范例-2 有6个工件需要在某台设备上加工，各工件的加工时间如表-1所示（工件编号是工件达到工作地的先后次序）（当前日期为1） 表表-1 工件的加工时间与交货期工件的加工时间与交货期按照各原则排序结果如表按照各原则排序结果如表2表表6所示。所示。工件编号i123456加工时间交货期7148121020210515618w表表-2 按照先来先加工的规则排序按照先来先加工的规则

6、排序注：总的拖期数是注：总的拖期数是5件，平均拖期时间为：（件，平均拖期时间为：（0+3+5+17+17+20）/6=10.33,平均流程时间：平均流程时间：(7+15+25+27+32+38)/6=24作业排序工件编号112233445566加工时间等待时间完成时间交货期拖期时间7071408715123101525205225271017527321517632381820应用范例应用范例-2应用范例应用范例-2w表表-3 按照最短加工时间优先规则排序按照最短加工时间优先规则排序注：总拖期数为注：总拖期数为3件，平均拖期时间为：（件，平均拖期时间为：（0+0+0+6+16+18）/6=6.

7、33,平均流程时间：平均流程时间：(2+7+13+20+28+38)/6=18作业排序工件编号142536415263加工时间等待时间完成时间交货期拖期时间2021005271506713180713201468202812161028382018应用范例应用范例-2w表表-4 按照交货期优先规则排序按照交货期优先规则排序注：总拖期数为注：总拖期数为4件，平均拖期时间为：件，平均拖期时间为：0+0+3+7+10+18）/6=6.33,平均流平均流程时间：程时间：(2+10+17+22+28+38)/6=19.5作业排序工件编号142231455663加工时间等待时间完成时间交货期拖期时间202

8、100821012071017143517221576222818101028382018应用范例应用范例-2w表表-5 按照最小松动时间优先的次序排序按照最小松动时间优先的次序排序注：工件注：工件3和和5松动时间相等，采用随机规则，总拖期数为松动时间相等，采用随机规则，总拖期数为5件，平均拖期件，平均拖期时间为：（时间为：（0+1+7+7+17+20）/6=8.86,平均流程时间：平均流程时间：(8+15+17+27+32+38)/6=22.83作业排序工件编号122134435566松动时间加工时间等待时间完成时间交货期拖期时间4808120778151418215171071010172

9、72071052732151712632381820应用范例应用范例-2w表表-6 按照临界比率优先的次序排序按照临界比率优先的次序排序w 注：总拖期数为注：总拖期数为5件，平均拖期时间为：（件，平均拖期时间为：（0+1+5+15+18+28）/6=11.16,平均流程时间：平均流程时间：(8+15+25+30+36+38)/6=25.33作业排序工件编号122133455664临界比率加工时间等待时间完成时间交货期拖期时间1.3758081201.8778151411.91015252052.85253015152.836303618184.5236381028应用范例应用范例-2w表表-7

10、 各排序规则的结果比较各排序规则的结果比较排序方法总拖期工件数平均拖期时间平均流程时间先来先加工最短加工时间优先交货期优先最小松动时间优先临界比率优先5345510.336.336.338.8611.16241819.522.8325.55（二）流水生产线作业排序方法（二）流水生产线作业排序方法1. Flow-shop排序问题的描述排序问题的描述2. 多工件两台设备的排序问题算法多工件两台设备的排序问题算法3. 多工件多设备的排序问题启发算法多工件多设备的排序问题启发算法(略略)1. Flow-shop排序问题的描述（续）排序问题的描述（续）假设：（1）一个工件不能同时在不同机器上加工。（2）

11、工件在加工过程中采用平行移动方式（当上一道工序完成后立即进入下道工序）。（3）不允许中断，工件一旦进入加工状态，一直加工完成为止，中途不插入其他工件。（4）每道工序只在一台设备上加工。（5）工件数、机器数与加工时间已知。（6）每台设备同时只能加工一个工件。2. 多工件两台设备的排序问题算法多工件两台设备的排序问题算法Johnson算法的基本步骤：（1）列出工件（编号为）在设备1和设备2上加工时间和，并用时间矩阵（表格）表示。（2）从加工时间和中找出最小加工时间。（3）如果最小加工时间出现在第1台设备，则对应的工件应尽可能往前排（先加工）。（4）如果最小加工时间出现在第2台设备，则对应的工件应尽

12、可能往后排（后加工）。（5）从加工时间数据矩阵中删去已经排序的工件，重复以上过程，直到所有的工件排完为止。应用范例应用范例-3 已经有6个工件需要在两台设备上加工的流水作业，单件加工时间矩阵如表-8所示。应用Johnson算法确定最优解。表表-8 加工时间矩阵加工时间矩阵1234568342761932105i1 ip2ip表表-9 应用应用Johnson算法算法确定排序过程确定排序过程44245241524615243615243612512345645步骤步骤排序结果排序结果备选方案备选方案 应用范例应用范例-3（续）（续）w 表-9中的第2步，由于最小时间是2，有两种可选的方案，即先选工

13、件2和先选工件5，最后得出两种不同的排序结果：436152 或436125。w两种排序的最长流程时间都是35。故两种排序都是最优的排序。图-2 排序结果的甘特图表示 M1M2181826293310162335排序（4-3-6-1-5-2）的甘特图32时间M1M21818263033101623293532排序（4-3-6-1-2-5）的甘特图时间（三）单件生产作业排序与任务分配（三）单件生产作业排序与任务分配w单件车间排序单件车间排序 w任务分配1. 单件车间排序单件车间排序单件生产作业排序问题是最复杂的一类排序问题。单件车间作业计划与流水车间的作业计划不同，由于工件的加工路线多样化，导致其

14、作业排序的问题比流水作业排序问题复杂得多。用优化方法需要更长计算时间，因此一般也都用启发方法才更有实践应用价值2. 任务分配任务分配 假设有n份任务要分配给n个任务承担者（人或机器），用0-1整数规划方法表示，任务分配问题的数学模型为： 式中： 为第 个任务承担者完成第 个任务的时间（或费用）。 nninjijijxcZ11minijcij2. 任务分配（续）任务分配（续）约束条件： （-16） （-17） （-18）系数矩阵：niijx11nj,2, 111njijxni,2, 11, 0 orxijnnnnnnijcccccccccc212222111211)(应用范例应用范例6w有四项任

15、务要在4个设备上加工，加工时间如表-12所示。确定最优化的任务分配方案。w表表-12 任务加工时间表任务加工时间表任务设备J1J2J3J4任务设备J1J2J3J4M135710M35738M242148M484911应用范例应用范例6（续）（续）三、生产控制三、生产控制（一）生产控制系统生产控制系统（二）生产进度控制（二）生产进度控制（三）在制品管理（三）在制品管理（一）生产控制系统生产控制系统生产大纲与主计划物料需求计划作业计划计划层工作分配领料单操作规程进度表过程控制作业统计进度分析作业调整控制层计划执行信息反馈图-4 生产计划与控制系统（一）生产控制系统（续）生产控制系统（续）1.生产控

16、制的层次性与集成性问题生产控制的层次性与集成性问题2. 生产调度的有关问题生产调度的有关问题1. 生产控制的层次性与集成性问题生产控制的层次性与集成性问题生产控制分三个层次：（1）订货控制。（2）投料控制。（3）作业控制。2. 生产调度的有关问题生产调度的有关问题 （1）生产调度的任务（2）生产调度的三大制度（3）生产调度的工作原则（4）生产调度的工作方法 （1）生产调度的任务 1）检查生产作业计划的执行情况，掌握生产动态，及时采取必要的调整措施。2）检查生产作业的准备情况，督促和协调有关部门做好这方面的工作。3）根据生产需要，合理调配生产资源，保证各生产环节、各工作地协调进行生产。4）组织厂

17、级和车间级的生产调度会议，协调车间之间、工段之间的生产进度。 （2）生产调度的三大制度生产调度要坚持三大制度生产调度要坚持三大制度1）值班制度。2）会议制度。3）报告制度。（3）生产调度的工作原则生产调度的工作原则生产调度的工作原则1）计划性原则。2）预见性原则。3）集中性原则。4）关键点原则。5）行动性原则。6）效率性原则。（二）（二） 生产进度控制生产进度控制1. 进度控制的工作步骤进度控制的工作步骤2. 作业进度控制中应注意的几个问题作业进度控制中应注意的几个问题1. 进度控制的工作步骤进度控制的工作步骤（1）生产进度统计（2）进度差异分析（3）作业调整调整作业计划的策略：1）改变作业顺

18、序。2）安排加班。3）向其他生产环节求援。4）利用外协。表表-13 车间作业进度统计表车间作业进度统计表 日期项目1234567891011计划日产量（台）实际日产量（台）日完成率（%）计划累计产量实际累计产量累计完成率12010083.312010083.312011595.824021589.612012010036033593.112011091.648044592.71201251046005709512011898.372068895.6休息12512398.484581195.912512510097093696.5125120961095105696.412512499.21220118096.7实际累计量计划累计产量时间产量图-5 生产进度的累计统计图2. 作业进度控制中应注意的几个问题作业进度控制中应注意的几个问题为了搞好生产进度控制，生产管理部门应注意如下几个方面的问题：（1）注意关键零件与关键工序的进度的检查与监督。关键零件与关键工序是影响生产进度的主要环节，因此必须密切关注它们的进度。（2）搞好生产过程物资供应，确保物物资的准时供应。（3）做好生产作业统计工作，确保信息反馈及时与准确。（