第5章生产计划与控制-2 2013-12-5

1、1工业工程概论工业工程概论生产计划与控制生产计划与控制5.3 车间作业计划与控制车间作业计划与控制1 车间作业计划与控制车间作业计划与控制 车间作业计划车间作业计划是安排零部件（作业、活动）的是安排零部件（作业、活动）的出产数量、设备及人工使用、投入时间及产出时间。出产数量、设备及人工使用、投入时间及产出时间。是对生产计划在是对生产计划在规格规格、空间空间、时间时间上的分解。上的分解。 生产控制生产控制是以生产计划和作业计划为依据，检是以生产计划和作业计划为依据，检查、落实计划执行情况，发现偏差即采取纠正措施，查、落实计划执行情况，发现偏差即采取纠正措施，保证实现各项各项计划目标。保证实现各项

2、各项计划目标。2工业工程概论工业工程概论生产计划与控制生产计划与控制5.3 车间作业计划与控制车间作业计划与控制u车间作业计划和控制的车间作业计划和控制的目标目标 满足交货期要求满足交货期要求 使在制品库存最小使在制品库存最小 使平均流程时间最小使平均流程时间最小 提供准确的作业状态信息提供准确的作业状态信息 提高机器提高机器/ /工人的时间利用率工人的时间利用率 减少调整准备时间减少调整准备时间 使生产和人工成本最低使生产和人工成本最低1 车间作业计划与控制车间作业计划与控制3工业工程概论工业工程概论生产计划与控制生产计划与控制5.3 车间作业计划与控制车间作业计划与控制u车间作业计划和控制

3、要考虑的车间作业计划和控制要考虑的因素因素 生产作业到达的方式生产作业到达的方式 车间内机器的数量车间内机器的数量 车间拥有的人力资源车间拥有的人力资源 生产作业移动方式及工艺路线生产作业移动方式及工艺路线 生产作业的交货期生产作业的交货期 生产批量的大小生产批量的大小 加工时间和准备时间加工时间和准备时间评价目标评价目标1 车间作业计划与控制车间作业计划与控制4工业工程概论工业工程概论生产计划与控制生产计划与控制5.3 车间作业计划与控制车间作业计划与控制制制1 车间作业计划与控制车间作业计划与控制 生产作业排序生产作业排序作业排序？作业排序？ 具体地确定工件在每台设备上的加工顺序具体地确定

4、工件在每台设备上的加工顺序或对顾客服务的先后顺序或对顾客服务的先后顺序 制造业中的生产作业排序即为确定工件在制造业中的生产作业排序即为确定工件在机器上的加工顺序机器上的加工顺序综合生产计划综合生产计划MPSMRP生产作业计划生产作业计划（作业排序）（作业排序）5工业工程概论工业工程概论生产计划与控制生产计划与控制5.3 车间作业计划与控制车间作业计划与控制作业排序与作业计划的区别：作业排序与作业计划的区别： 作业计划不但要确定工件加工顺序，而且还要确定设备加工每个工件的开始时间和结束时间。作业排序的目标：作业排序的目标： 使完成时间最短 使设备利用率最高 使在制品库存量最小 使工件/顾客等待时

5、间最少 生产作业排序生产作业排序6工业工程概论工业工程概论生产计划与控制生产计划与控制5.3 车间作业计划与控制车间作业计划与控制 生产作业排序生产作业排序1. 排序问题的分类 按机器的种类和数量不同 单台设备排序 多台设备排序 按加工路线特征 按工件到达车间情况不同静态排序动态排序 按目标函数性质不同单目标排序多目标排序流水车间(Flow-shop)排序单件车间(Job-shop)排序7工业工程概论工业工程概论生产计划与控制生产计划与控制5.3 车间作业计划与控制车间作业计划与控制 生产作业排序生产作业排序2、排序问题的假设及表示方法v一个工件不能同时在几台不同机器上加工v每台机器同时只能加

6、工一个工件v每道工序只在一台机器上完成v工件加工过程中采用平行移动方式v加工过程不允许中断v工件数、机器数和加工时间均已知，加工时间与加工顺序无关（1）排序问题的假设条件8工业工程概论工业工程概论生产计划与控制生产计划与控制5.3 车间作业计划与控制车间作业计划与控制（2）排序问题的表示方法考虑M个任务 ，在N台设备 上的作业排序问题),.,2 , 1(MiJi),.,2 , 1(NjMj时间在加工过程中总的等待上加工之前的等待时间在要求的交货期限间可以开始加工的最早时上的加工时间在台加工设备数第项加工任务第iijiijiiiijiijjiJWMJWJdJrMJtjMiJiiiijijiiiW

7、rtwrCJT)(?的完工时间为：9工业工程概论工业工程概论生产计划与控制生产计划与控制5.3 车间作业计划与控制车间作业计划与控制iiiiiiTWrCFJ时间加工过程中的实际停留的总流程时间即工件在iiiiiiidrFdCLJ的延迟时间任务0iL正延迟，实际交货时间超过了交货期限0iL0iL负延迟，说明任务提前完成说明任务准时完成iiiLJ, 0maxL ? 生产作业排序生产作业排序Ti 应该改为Li10工业工程概论工业工程概论生产计划与控制生产计划与控制5.3 车间作业计划与控制车间作业计划与控制3. 作业排序方案的评价标准作业排序方案的评价标准q 总流程时间最短q 平均流程时间最短q 最

8、大延迟或最大误期最短q 平均延迟时间或平均误期最短q 平均在制品占用量最小q 总调整时间最少q 延期罚款最小、生产费用最小、总利润最大、设备利用率最大等 生产作业排序生产作业排序11工业工程概论工业工程概论生产计划与控制生产计划与控制5.3 车间作业计划与控制车间作业计划与控制4. 作业排序的规则作业排序的规则 生产作业排序生产作业排序1)先到先服务准则（先到先服务准则（First Come, First Served, 简称简称FCFS）2)最短时间优先准则（最短时间优先准则（Shortest Operating Time, 简称简称SOT；又称为；又称为SPT， Shortest Proc

9、essing Time）3)交货期最早优先准则（交货期最早优先准则（Earliest Due Date, 简称简称EDD）4)剩余松弛时间最少准则（剩余松弛时间最少准则（Slack Time Remaining, 简称简称STR）5)紧迫系数（紧迫系数（Critical Ratio, 简称简称CR），公式（，公式（5-9），四种情况），四种情况6)最少作业数（最少作业数（Fewest Operations, 简称简称FO）7)后到先服务（后到先服务（Last Come First Served , 简称简称LCFS）1.有效缩短流程时间；2.提高设备利用率；3.减少在制品。四种情况：CR1，剩

10、余时间有富余；CR1，剩余时间不够。日数正常生产所剩余的工作当前日期交货期-CR12工业工程概论工业工程概论生产计划与控制生产计划与控制5.3 车间作业计划与控制车间作业计划与控制u 作业排序方法作业排序方法（1）N个作业单台工作中心的排序个作业单台工作中心的排序订单订单（按照到达的先后顺序）（按照到达的先后顺序）加工时间加工时间（天）（天）交货期交货期（天）（天）剩余制造提前期剩余制造提前期（天）（天）作业数作业数A3555B4663C2764D5872E1341 生产作业排序生产作业排序13工业工程概论工业工程概论生产计划与控制生产计划与控制5.3 车间作业计划与控制车间作业计划与控制方案

11、方案1：先到先服务（：先到先服务（FCFS）准则）准则订单（按到达的订单（按到达的先后顺序排序）先后顺序排序）加工时间加工时间（天）（天）交货期交货期（天）（天）流程时间流程时间（天）（天）延迟时间延迟时间（天）（天）A350+3=3-2B463+4=71C2792D58146E131512154821总流程时间总流程时间48天，平均流程时间天，平均流程时间=48/5=9.6天；只有订单天；只有订单A能在交货日期前能在交货日期前交货，其他均延迟。交货，其他均延迟。总延迟时间总延迟时间21天，平均延迟时间天，平均延迟时间=21/5=4.2天天u 作业排序方法作业排序方法 生产作业排序生产作业排序

12、14工业工程概论工业工程概论生产计划与控制生产计划与控制5.3 车间作业计划与控制车间作业计划与控制方案方案2：最短作业时间（：最短作业时间（SPT）准则）准则订单（按作业订单（按作业时间排序）时间排序）加工时间加工时间（天）（天）交货期交货期（天）（天）流程时间流程时间（天）（天）延迟时间延迟时间（天）（天）E130+1=1-2C271+2=3-4A3561B46104D581573512总流程时间总流程时间35天，平均流程时间天，平均流程时间7天。天。E、C两个订单能在交货日期前完成，两个订单能在交货日期前完成，A、B、D延迟，延迟，总延迟时间总延迟时间12天，平均延迟天，平均延迟2.4天

13、。天。u 作业排序方法作业排序方法 生产作业排序生产作业排序15工业工程概论工业工程概论生产计划与控制生产计划与控制5.3 车间作业计划与控制车间作业计划与控制方案方案3：交货期最早优先（：交货期最早优先（EDD）准则）准则订单（按交货订单（按交货期排序）期排序）加工时间加工时间（天）（天）交货期交货期（天）（天）流程时间流程时间（天）（天）延迟时间延迟时间（天）（天）E130+1=1-2A351+3=4-1B4682C27103D581573812总流程时间总流程时间38天，平均流程时间天，平均流程时间7.6天，订单天，订单B、C、D会延迟交货。会延迟交货。总延迟时间总延迟时间12天，平均延

14、迟天，平均延迟2.4天。天。u 作业排序方法作业排序方法 生产作业排序生产作业排序16工业工程概论工业工程概论生产计划与控制生产计划与控制5.3 车间作业计划与控制车间作业计划与控制方案方案4：剩余松弛时间最少（：剩余松弛时间最少（STR）准则）准则订单（按订单（按剩剩余松弛时间余松弛时间排序）排序）加工时间加工时间（天）（天）交货期交货期（天）（天）松弛时间松弛时间（天）（天）流程时间流程时间（天）（天）延迟时间延迟时间（天）（天）E1321-2A3524-1B 46282D583135C275158总流程时间总流程时间41天，平均流程时间天，平均流程时间8.2天，订单天，订单B、C、D会延

15、迟交货。会延迟交货。总延迟时间总延迟时间15天，平均延迟天，平均延迟3天。天。u 作业排序方法作业排序方法 生产作业排序生产作业排序17工业工程概论工业工程概论生产计划与控制生产计划与控制5.3 车间作业计划与控制车间作业计划与控制方案方案5：紧迫系数（：紧迫系数（CR）准则）准则订单（按紧迫订单（按紧迫系数系数排序）排序）加工时间加工时间（天）（天）交货期交货期（天）（天）剩余制造提剩余制造提前期（天）前期（天）紧迫系数紧迫系数流程时间流程时间（天）（天）延迟时间延迟时间（天）（天）E134=0.751-2A3555/5=14-1B 4666/6=182D5878/7=1.14135C276

16、7/6=1.17158总流程时间总流程时间41天，平均流程时间天，平均流程时间8.2天，订单天，订单B、C、D会延迟交货。会延迟交货。总延迟时间总延迟时间15天，平均延迟天，平均延迟3天。天。u 作业排序方法作业排序方法 生产作业排序生产作业排序18工业工程概论工业工程概论生产计划与控制生产计划与控制5.3 车间作业计划与控制车间作业计划与控制方案方案6：最少作业数（：最少作业数（FO）准则）准则订单（按订单（按作作业数业数排序）排序）加工时间加工时间（天）（天）交货期交货期（天）（天）作业数作业数（个）（个）流程时间流程时间（天）（天）延迟时间延迟时间（天）（天）E1311-2D5826-2

17、B 463104C274125A3551510总流程时间总流程时间44天，平均流程时间天，平均流程时间8.8天，订单天，订单B、C、A会延迟交货。会延迟交货。总延迟时间总延迟时间19天，平均延迟天，平均延迟3.8天。天。u 作业排序方法作业排序方法 生产作业排序生产作业排序19工业工程概论工业工程概论生产计划与控制生产计划与控制5.3 车间作业计划与控制车间作业计划与控制方案方案7：后到先服务（：后到先服务（LCFS）准则）准则订单订单加工时间加工时间（天）（天）交货期交货期（天）（天）流程时间流程时间（天）（天）延迟时间延迟时间（天）（天）E131-2D586-2C2781B 46126A3

18、51510总流程时间总流程时间42天，平均流程时间天，平均流程时间8.4天，订单天，订单B、C、A会延迟交货。会延迟交货。总延迟时间总延迟时间17天，平均延迟天，平均延迟3.4天。天。u 作业排序方法作业排序方法 生产作业排序生产作业排序20工业工程概论工业工程概论生产计划与控制生产计划与控制5.3 车间作业计划与控制车间作业计划与控制实行准则实行准则订单顺序订单顺序平均流程时间平均流程时间（天）（天）平均延迟时间平均延迟时间（天）（天）FCFSA-B-C-D-E9.64.2SPTE-C-A-B-D72.4EDDE-ABC-D7.62.4STRE-ABD-C8.23CRE-ABD-C8.23F

19、OE-DBC-A8.83.8LCFSE-D-C-B-A8.43.4SPT是最优方案，无论总的流程时间还是平均流程时间都是最短的。u 作业排序方法：作业排序方法：不同方案之间的比较 生产作业排序生产作业排序21工业工程概论工业工程概论生产计划与控制生产计划与控制5.3 车间作业计划与控制车间作业计划与控制u 作业排序方法作业排序方法 生产作业排序生产作业排序（2）多台设备排序q 流水生产作业排序（工艺路线相同）（工艺路线相同）q 非流水生产作业排序N个作业2台设备上的排序N个作业3台设备上的排序N个作业m台设备上的排序22工业工程概论工业工程概论生产计划与控制生产计划与控制5.3 车间作业计划与

20、控制车间作业计划与控制N个作业2台设备上的排序即N个作业都是先从第1台设备上加工，然后转到第2台设备上继续加工锯床锯床钻床钻床23工业工程概论工业工程概论生产计划与控制生产计划与控制5.3 车间作业计划与控制车间作业计划与控制l总加工周期总加工周期：从第1个作业在第1台设备上开始加工算起，直到最后一个作业在第2台设备上加工结束为止的这段时间。排序目标排序目标: :使总加工周期（使总加工周期（F Fmaxmax）最短）最短排序方法：排序方法：Johnson-BellmanJohnson-Bellman算法算法具体步骤：1.1. 选择最短作业时间的作业任务；选择最短作业时间的作业任务；2.2. 如

21、果时间最短的作业来自第如果时间最短的作业来自第1 1台设备，则首先进行这个台设备，则首先进行这个作业；如果来自第作业；如果来自第2 2台设备，则这个作业最后进行，并台设备，则这个作业最后进行，并将该作业从工件表中删去；将该作业从工件表中删去；3.3. 对其他作业重复前面两步，直到最后排序完成。对其他作业重复前面两步，直到最后排序完成。（2 2）多台设备排序）多台设备排序N个作业2台设备上的排序24工业工程概论工业工程概论生产计划与控制生产计划与控制5.3 车间作业计划与控制车间作业计划与控制工件工件J1J2J3J4J5设备设备A681237设备设备B119524Johnson-Bellman算法排序过程步骤步骤排序过程排序过程备注备注J4将J4排在最后J5J4将J5排在第4J3J5J4将J3排在第3J1J3J5J4将J1排在第1J1J2J3J5J4将J2排在第212345加工顺序为：J1J2J3J5J4（2）多台设备排序：（2台）例5-7 （P.220）25工业工程概论工业工程概论生产计划与控制生产计划与控制5.3 车间作业计划与控制车间作业计划与控制加工顺序为：J1J2J3J5J