制造业作业计划与控制最新课件

1、第九章 制造业作业计划与控制9.1 生产作业计划 9.2 作业排序概念9.3 流水作业排序9.4 单件作业排序9.5 生产作业控制9.1生产作业计划生产作业计划：是生产计划的具体实施计划。把生产计划规定的任务，具体地分配到每个生产单元，以及每个工作中心和每个操作工人，确定他们在月、周、日以及每个轮班中的具体任务。生产作业计划的作用生产作业计划的概念保证主生产计划规定的生产运作任务的完成。 保证企业获取更好的经济效益。编制生产作业计划的内容 1。制定或修改期量标准 2。编制生产作业计划 3。进行设备和生产面积的核算和平衡 4。生产现场管理 （1）生产作业准备和服务 （2）生产现场的布置 （3）日

2、常生产派工（4）生产任务的临时调整 （5）鼓励职工的劳动热情 5。生产控制 生产作业计划工作由作业计划编制与作业计划控制两部分组成。 作业计划编制：包括制定期量标准、开展生产运作能力核算与平衡、编制各种形式的生产作业计划等 作业计划控制包括生产运作调度、生产运作作业统计与分析等内容。生产作业计划的期量标准生产作业计划的期量标准期量标准：为了合理的组织企业生产活动，在生产产品或零件的期限和生产数量方面的所规定的标准数据。期量标准按每种产品分别制定：大量流水线：节拍、在制品定额；成批生产：批量、生产间隔期、生产周期、提前期、 在制品定额；单件生产：产品生产周期、提前期批量和生产间隔期 在成批生产的

3、企业中，按批量来组织生产是一个非常重要的特征。生产批量大，在生产组织的轮番次数就越少，生产过程相对稳定，产品品种更换次数相应减少。然而批量大，每批产品的生产周期比较长，生产中占用的生产面积、仓库面积增加等。因此，必须用科学的方法来确定生产批量 生产间隔期又称生产运作重复期，是指相邻两批相同制品投入或出产的时间间隔。批量和生产间隔期 批量和生产间隔期的确定常用法有： 以量定期法 以量定期法有经济生产批量和最小批量法两种。最小批量法是以保证设备的合理利用和提高生产率为主要目标的一种批量计算方法。 最小批量更换品种的设备调整时间/(设备调整允许损失系数单件工序加工时间) 设备调整允许损失系数一般去0

4、.020.12之间，主要根据经验确定。批量和生产间隔期 以期定量法 以期定量法是根据标准的生产间隔来确定批量的一种方法。当产品的年产量确定以后，生产间隔期和批量关系可用以下公式表示： 批量生产运作间隔期平均日产量生产周期毛坯加工周期装配投入提前期保险期机械加工周期保险期装配周期毛坯加工出产提前期机械加工投入提前期机械加工出产提前期产品生产周期生产周期与生产提前期的关系生产提前期 生产提前期是指产品（毛坯、零件）在各生产环节出产（或投入）的时间，比成品出产时间所要提前的时间安排量。 生产提前期是成批生产企业编制生产作业计划不可或缺的期量标准。 生产提前期的制定，分为： 前后车间生产批量相等情况下

5、提前期的制定 前后工序车间生产批量不等时生产提前期的制定生产提前期计算某车间的出产提前期=后续车间投入提前期+保险期某车间的投入提前期=该车间出产提前期+该车间生产周期计算过程按工艺过程反顺序进行前后车间生产批量相同的时候：当不同的工艺阶段的批量不同的时候：某车间的出产提前期=后续车间投入提前期+保险期+（本车间生产间隔期-后车间生产间隔期）生产提前期生产提前期当不同的工艺阶段的批量不同的时候：某车间的出产提前期=后续车间投入提前期+保险期+（本车间生产间隔期-后车间生产间隔期）车 间批 量生产周期间 隔 期毛 坯机加工装 配24012040205030603010生产提前期装配投入提前期16

6、1200机加工出产提前期机加工投入提前期毛坯出产提前期毛坯投入提前期毛坯周期保险期机加工周期保险期装配周期12401120121240140418081120121160201240生产提前期 期量标准工艺阶段批量Q生产间隔期R生产周期T保险期T保毛坯准备1201263机械加工606123装配10130例某产品部分期量标准生产提前期D装出=0天； D装入=T装=3天；D机出= D装入+T保+（R机-R装）=3+3+（6-1）=11（天）D机入= D机出+T机=（11+12）=23（天）D毛出= D机入+T保+（R毛-R机）=23+3+（12-6）=32（天）D毛入= D毛出+T毛=32+6=3

7、8（天）计算提前期：9.2作业排序概念排序的基本概念： 排序：就是要将不同的工作任务安排一个执行的顺序，使预定的目标最优化。实际上就是要解决如何按时间的先后，将有限的人力、物力分配给不同工作任务，使预定目标最优化的问题。 派工：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单的形式下达到具体的机床和工人。 赶工：是在实际季度已经落后于计划进度时采取的行动。 调度：是作业计划编制以后是实行生产控制的一切行动。排序中的几个概念工件（Job）：服务对象 机器（Machine、Process）:服务者如： n个零件在机器上加工，则零件是工件，设备是机器；工人维修设备，出故障的设备

8、是工件，工人是机器。排序中的几个概念 工序 对不允许中断加工的情况来说，一个工件(Jj,j=1,2,n)在一台机器（Mi，i=1,2,m）上连续加工的过程称为工序（Operation）。排序问题的应用和分类服务业-主要是人力的排序 制造业- 主要是加工件在设备上的排序对于工艺专业化按排设备的车间：分类: n 工件到1台机器- n/1 n 工件到m台机器 -n/m 静态和动态排序排序的重要性在排序不恰当的车间，经常会出现作业等待时间占总生产周期的 95%，从而造成一个较长的工作流周期，再加上库存时间和其他时间，就会使现金流周期长工作流相当于现金流，而作业排序是整个过程的核心。作业排序是安排作业的

9、活动、资源使用或配置设施的时间表。排序问题的表示方法n / m /A / Bn表示工件数目m表示机器数目A表示车间类型：F流水作业排序P流水作业排列排序G单件 当m=1A空B表示目标函数例如:n /3 /p /Cmax表示n个工件经3台机器加工的流水作业排序问题9.3 流水作业排序一、最长流程时间的计算：加工时间矩阵1、第一行第一列把加工时间的数值作为完工时间标在其加工时间的右上角，第一行其他元素，从左至右依次将前一列右上角数字加上本列的加工时间，将结果填在该列加工时间的右上角。2、第二行到m行第一列算法相同。3、第二行到m行第二列到第n列，从本行前一列和本列上一行右上角数字两者中选大的，再和

10、本列加工时间相加，结果写在右上角。4、最后一行最后一列右上角数字即为所求。9.3 流水作业排序二、 n / 2 /F / Fmax问题的最优算法S.M.Johnson于1954年提出了一个排序方法，其目的是极小化从第一个作业开始到最后一个作业为止的全部流程时间。约翰逊规则包含下列几个步骤（n/2)：列出每个作业在两台工作中心上的作业时间表 ；找出最短的作业时间；如果最短的作业时间来自第一台工作中心，则将它排到前面；如果最短的作业时间来自第二个工作中心，则将该作业排到最后；对剩余作业重复进行步骤 A和 B，直到排序完成。示例iaibi157212382454537644从矩阵中找出最短加工时间，

11、它出现在M1上，所以，相应的工件（工件2），将工件2排在第1位。划去工件2的加工时间。余下加工时间中最小者为2，它出现在M2上，相应的工件（工件3）应将它排到最后一位。划去工件3的加工时间。继续按Johnson算法安排余下工件的加工顺序。将工件2排第1位2 _ _ _ _ _将工件3排第6位2 _ _ _ _ 3将工件5排第2位2 5 _ _ _ 3将工件4排第5位2 5 _ _ 4 3将工件6排第3位2 5 6 _ 4 3将工件1排第4位2 5 6 1 4 3答案：最优加工顺序为S=(2,5,6,1,4,3)例 求表所示，6/2问题的最优解9.3 流水作业排序三、 n / m /F / Fm

12、ax问题的最优算法1、Palmer法2、关键工件法3、CDS法9.4 单件作业排序作业排序的优先规则：详细说明所做工作的次序1 FCFS（先到优先）：按订单送到的先后顺序进行加工.2 SPT （最短作业时间优先）：优先选择最短加工时间的任务。3 EDD(交货期优先)：最早交货期最早加工。4. SST（剩余时间最短优先）或LS（最短松弛时间）：剩余时间（松弛时间）是指距交货期前所剩余时间减去加工时间所得的差值。优先权给剩余时间最短的任务。作业排序的优先规则6 LCFS（后到优先）：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上面，操作人员通常是先加工上面的工单。7、 CR（临界比）计算出

13、距离到期日所剩的时间与还需的工作时间的比率， 按照比率递增的次序安排工作进度。5、RAN（随机规则）主管或操作工通常随意选择一件他们喜欢的进行加工评价优先规则的标准平均完成时间 流程总时间 任务数利用率 处理时间 流程总时间 流程总时间 处理时间=延迟总时间任务数=系统中平均任务数任务平均延迟时间N个作业单台工作中心的排序例：同类型5个工件A、B、C、D、E，要在一台设备上加工，用STP、EDD规则及二者混合规则排序。已知单件加工时间和交货期要求见下表：零件ABCDE加工时间37154交货时间23208614“n个作业单台工作中心的问题”或“n/1”，理论上，排序问题的难度随着工作中心数量的增

14、加而增大，而不是随着作业数量的增加而增大，对n的约束是其必须是确定的有限的数N个作业单台工作中心的排序按照SPT规则：零件加工顺序工序时间实际通过时间Fi要求交货日期di134571481320CAEDB82314620平均通过设备时间：交货最大延误时间：N个作业单台工作中心的排序按照EDD规则：零件加工顺序工序时间实际通过时间Fi要求交货日期di5147356101720DCEBA68142023平均通过设备时间：交货最大延误时间：N个作业单台工作中心的排序混合规则： 如果存在在延误期为0的情况下，通过排序使平均通过时间最小零件加工顺序工序时间实际通过时间Fi要求交货日期di51374169

15、1320DCABE86231420平均通过设备时间：交货最大延误时间：N个作业单台工作中心的排序例：n个作业单台工作中心排序问题。在一周的开始，有5位顾客提交了他们的订单。原始数据为：订单（以到达的顺序） 加工时间（天） 交货期（天）ABCDE3426156792方案一：FCFS规则方案一利用FCFS规则，其流程时间的结果如下： 加工顺序 加工时间 交货日期 流程时间ABCDE34261567920+3=33+4=77+2=99+6=1515+1=16总流程时间=3+7+9+15+16=50（天）平均流程时间=50/5=10天将每个订单的交货日期与其流程时间相比较，发现只有A订单能按时交货。订

16、单B，C，D和E将会延期交货，延期时间分别为1,2,6,14天。每个订单平均延期（0+1+1+2+6+14）/5=4.6天。方案二：SPT规则方案二利用SPT（最短作业时间）规则，流程时间为： 加工顺序 加工时间 交货日期 流程时间ECABD12346275690+1=11+2=33+3=66+4=1010+6=16总流程时间=1+3+6+10+16=36（天）平均流程时间=36/5=7.5天SPT规则的平均流程时间比FCFS规则的平均流程时间小。另外，订单E和C将在交货日期前完成，订单A仅延期1天。每个订单的平均延期时间为（0+0+1+4+7）/5=2.4天。方案三： EDD规则 加工顺序

17、加工时间 交货日期 流程时间EABC1=11+3=44+4=88+2=1010+6=16总流程时间=1+4+8+10+16=39（天）平均流程时间=39/5=7.8天在这种情况下，订单B，C和D将会延期，平均延期时间为（0+0+2+3+7）/5=2.4天。方案三 利用EDD(最早交货期最先加工)规则，排序结果为方案四：LCFS规则 加工顺序 加工时间 交货日期 流程时间EDCBA16243297650+1=11+6=77+2=99+4=1313+3=16总流程时间=1+7+9+13+16=46（天）平均流程时间=46/5=9.2天平均延期=4.0天方案四利用LCFS（

18、后到先服务）规则，预计流程时间为：方案五：随机 加工顺序 加工时间 交货日期 流程时间DCAEB62314975260+6=66+2=88+3=1111+1=1212+4=16总流程时间=6+8+11+12+16=55（天）平均流程时间=55/5=11天平均延期=5.4天方案五利用随机规则，排序结果为：方案六：SST规则 加工顺序 加工时间 交货日期 流程时间EABD1=11+3=44+4=88+6=1414+2=16总流程时间=6+4+8+14+16=43（天）平均流程时间=43/5=8.6天平均延期=3.2天方案六利用SST剩余松弛时间最短）规则，排序结果为：优先

19、调度规则比较 规则 总的完成时间 平均完成时间 平均延期FCFSSPTEDDLCFS随机SST503639465343107.27.89.210.68.64.62.42.44.05.43.2很明显，此例中SPT比其余的规则都好，但情况总是这样的吗？答案是肯定的。另外，从数学上可以证明，在n/1情况下，用其他的评价准则，如等待时间均值和完成时间均值最小，SPT规则也是最优方案。事实上，这个简单被称为“在整个排序学科中最重要的概念”n个作业n个工作中心排序 在多个工件分派到多个工作地的最简单的问题是“ n 到 n”分派。对这个问题， 可以使用指派法。 指派法是线性规划中运输方法的一个特例。其目的是

20、极小化极大化某些效率指标。 指派方法很适合解决具有如下特征的问题：有n个“事项”要分配到n个“目的地”;每个事项必须被派给一个而且是唯一的目的地;只能用一个标准（例如，最小成本，最大利润或最少完成时间等）.n个作业n个工作中心排序例指派方法假定一个调度员有5项作业要完成。每项作业可在5台工作中心的任一台上完成（n=5）。完成每项作业的成本见下表。计划员想设计一个最小成本分配方案（有5！=120个可能的分配方案）。表明每项作业的工作中心加工成本分配矩阵作业A56473B64926E35435D88555C49244n个作业n个工作中心排序这个问题可以用指派法来解决，步骤如下：将每行中的数减去该行

21、中的最小数（这将会使每行中至少有一个0）然后,将每列中的各个数量减去该列中的最小数（这将会使每列中至少有一个0）判断覆盖所有0的最少线条数是否等于n。如果相等，就得到了一个最优方案，因为作业只在0位置上指派给工作中心，如果满足上述要求的线条数少于n个，转至第4步画尽可能少的线，使这些线穿过所有的0（这些线可能与步骤3中的线一样）。将未被这些线覆盖的数减去其中最小的，并将位于线交点位置上的数加上该最小的数，重复步骤3。n个作业n个工作中心排序分配矩阵的求解过程步骤1：行减从本行中减去本行最小数工作中心作业A22250B30103C15021D54332E01212步骤2：列减从每一列中减去本列中最小数工作中心作业A22250B30103C15021D32110E01212n个作业n个工作中心排序分配矩阵的求解过程步骤3：应用线检验覆盖全部0的线数是4，因为要求的是5，所以转至第4步工作中心作业A22250B30102C15021D32110E01212步骤4：将未被覆盖的数减去其中的最小数，并将该最小数加到直线的交点上。用步骤3中画的线，未被覆盖的数是