生产运作管理-作业计划与生产控制概述

1、第六章 作业计划与生产控制引言学习目标主要内容训练综合计划主生产计划（MPS）物料需求计划（MRP）生产作业计划将MRP转化为各个车间、班组、工作地的任务混流生产线的物料顺序供应原理图四种型号的电视机的装配工时定额型号部装定额工时（小时）总装定额工时（小时）A154B810C65D127装配顺序为ABCD，总装配时间为48小时装配顺序为CBDA，总装配时间为45小时装配顺序为DCAB，总装配时间为51小时返回学习目标知识点理解作业计划和排序的涵义；掌握优先调度规则；掌握常用的作业排序方法；掌握生产调度和生产进度控制的含义和内容；了解服务作业排序的方法。 返回主要内容第一节 制造业作业计划的理论

2、与方法第二节 制造业生产控制第三节 服务作业计划返回第一节 制造业作业计划的理论与方法一、作业计划与排序二、制造业作业排序问题的分类三、优先调度规则四、作业排序方法 五、相同零件的移动方式返回一、作业计划与排序排序（Sequencing）：确定工件在机器上的加工顺序。作业计划（Scheduling）：不仅包括确定工件的加工顺序，而且还包括确定机器加工每个工件的开始时间与完成时间。为什么要排队?返回二、制造业作业排序问题的分类1、按机器的种类和数量单台机器的排序问题多台机器的排序问题单件作业（Job-shop）流水作业（Flow-shop）J1J2J3J4 设备离开机器到达系统工件的集合J1J2

3、J3J4设备1离开机器到达系统工件的集合设备2.2、按工件到达的情况静态动态3、按排序顺序前向排序后向排序交货日接单日装配热处理加工铸造投入装配热处理加工铸造反向排序法正向排序法Today Due DateBEForward SchedulingToday Due DateBEBackward Scheduling4、按目标函数的性质平均流程时间最短的排序问题使误期完工的工件数最少的排序问题 返回返回排序的目标三、优先调度规则1、FCFS（First Come First Served）规则（先到先服务规则） 按订单的先后顺序进行加工（优先选择最早进入可排工序集合的工件）来自排队论，对工件较公

4、平2、SPT（Shortest Processing Time）规则 （最短加工时间规则）优先选择完工期限最紧的工件使工件延误时间最少优先选择加工时间最短的工件 使工件的平均流程时间最短，减少在制品量。3、EDD（Earliest Due Date）规则 优先选择余下加工时间最短的工件 使工作量小的工件尽快完成优先选择余下加工时间最长的工件 使不同工作量的工件完工时间尽量接近。4、MWKR（Most Work Remaining）规则5、LWKR（Least Work Remaining ）规则优先选择临界比最小的工件使工件延误时间最小 临界比=交货期前所剩余时间/工件余下加工时间ST=交货期

5、前所剩余时间 - 工件余下加工时间ST最短的任务最先完成最小松弛时间规则。7、SCR（Smallest Critical Ratio）规则6、 SST（ Smallest Slack Time）规则8、LCFS（后到先服务）规则 9、RANDOM规则 经常作为默认规则使用。随机地挑选下一个返回服务业排队规则FCFSSPT预定优先紧急优先其他返回四、作业排序方法在理论方面，排序问题的难度随着机床数量的增加而增大，而不是随需加工的作业数量的增加而增大。（一）n个作业单台机床的排序零件所需标准加工时间（h）顾客预计取货时间（h） A 8 10 B 6 12 C 15 20 D 3 18 E 12 2

6、2用SPT规则得出的作业排序加工顺序开始工作加工时间结束工作流程时间预计取货时间实际取货时间提前小时数拖延时间 总数 平均 平均在制品库存 102/44=2.32（个）平均总库存 120/44=2.78（个）D 033 3181815B 36 9912 12 3A9817 1710 177E17 12292922297C2915444420442410212018 3820.43.67.6EDD规则加工顺序开始工作加工时间结束工作流程时间预计取货时间实际取货时间提前小时数拖延时间 总数 平均 平均在制品库存 115/44=2.61（个）平均总库存 118/44=2.68（个）A08881010

7、2B 8614 1412 1421 C17153232203212E32124444 224422115118336230.67.2SPT规则：平均流程时间最短，在制品库存量更少。EDD规则：平均延迟时间较少，可以给顾客提供更好 的服务，也提供了更低的总库存水平。从数学上可以证明：SPT规则是最优的方案。（二）n个作业两台机床的排序（n/2/P/Fmax）约翰逊规则目标函数是使最长流程时间最小最长流程时间Fmax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后一台机器上完成加工时为止所经过的时间。约翰逊规则 如果 min(ai,bj) min(aj,bi)

8、则工件i应该排在j之前。如果中间为等号，工件i既可以在工件j之前，也可在之后。约翰逊规则的基本步骤：1、列出每个作业在两台机床上的作业时间；2、选择最短的作业时间；3、如果最短的作业时间来自于第一台机床，则首先进行该作业； 如果最短的作业时间来自于第二台机床，则该作业最后完成。4、对剩余的作业重复进行步骤2和3，直到排序完成。工件A1A2A3A4A5机床112451510机床22253168A3A2A2A2A3A3A3A5A5A5A1A1A4A3A2A2A1A4A5A3412151055221683零件号A2A1A4A5A3机床1开始加工时间完成加工时间机床2开始加工时间完成加工时间04416

9、163131414146491638385454626265A2A1A4A5A34412 1615 3110 415 465 922 3816 548 623 65（三）n项作业在m台机床上的排序要求最优，计算量相当大，甚至连计算机也难以求解无法用于实际生产中。人们提出了多种启发式算法，以便以最小的计算量得到足够好的结果。一般n/m/P/Fmax问题的启发式算法CDS法坎贝尔等人于1970年把Johnson算法用于一般的n/m/P/Fmax问题，得到 了一个启发式算法，简称CDS法。1、取首末两道工序，用约翰逊排序，求Fmax2、取首两道工序及尾两道工序的和，求Fmax3、取首三道工序的和和尾

10、三道工序的和，求Fmax依次类推，直到所有的情况（m-1）种都考虑后，比较得到的Fmax，找出其中最小的那个排序方案为所求方案。例：4个工件在3个机器上作业1234Pi11363Pi28429Pi345821234方案1Pi1Pi314356832方案2Pi1 +Pi2 Pi2+ Pi3912798101211方案1排序结果：1-2-3-4方案2排序结果：2-3-1-41234Pi11/13/46/103/13Pi28/94/132/159/24Pi34/135/188/262/282314Pi13/36/91/103/13Pi24/72/118/199/28Pi35/128/234/272/

11、30F1max =28F2max =30最后排序方案： 1-2-3-4返回五、相同零件的移动方式1、顺序移动方式：整批移动0 20 40 60 80 100 120 140 160M1M2M3M4T顺n = 4, t1 = 10, t2 = 5, t3 = 15, t4 = 10T顺 = nti = 4（10+5+15+10） = 1601051510管理简单，设备充分负荷。有等待现象，加工周期长。0 20 40 60 80 100 120 140 160M1M2M3M4T平n = 4, t1 = 10, t2 = 5, t3 = 15, t4 = 10T平 =ti +(n-1)tL = (1

12、0+5+15+10) +(4-1) 15 = 852、平行移动：单件移动1051015周期短，运输频繁，管理复杂。零件等待时间短，设备有停歇。返回0 20 40 60 80 100 120 140 160M1M2M3M4T平顺n = 4, t1 = 10, t2 = 5, t3 = 15, t4 = 10T平顺 =nti +(n-1) min(tj ,tj+1 ) = 4 (10+5+15+10) + (4-1) (5+5+10) = 1003、平行顺序移动：两者结合5101015第二节 制造业生产控制一、生产作业控制的内涵二、生产作业控制方法返回一、生产作业控制的内涵 生产计划实际运行调度和

13、协调调度和协调生产作业控制将实际生产完成情况与计划标准进行比较，根据偏差状况对生产作业进行不同程度的实时修改与调整，保证生产计划的完成。 麦当劳规定面包厚度1.7cm；牛肉饼一律重47.32克； 直径9.85cm，厚6.65cm；烤面包55秒，煎肉饼1分45秒，可乐和芬达的温度为4；所有的柜台都是92cm；炸薯条超过7分钟，汉堡包超过10分钟便毫不犹豫地扔掉；顾客从点膳到取走食品的标准时间为32秒；工作人员用清洁消毒剂洗手，双手揉搓时间最少是20秒。 同期控制 信息流向 （问题发生时进行纠正） 纠正措施 投 入 转 换 产 出 （生产要素） （生产过程） （生产结果） 前馈控制 反馈控制（对预

14、计问题采取预防措施） （问题发生后再加以纠正）控制过程与类型 作业计划编制（计划调整）生产进度单生产任务单制造加工装配过程实时状态偏差的评价：修正措施实际生产状态与生产任务（单）比较实际生产进度统计分析结果MRP实时状态反馈及控制生产活动控制生产控制返回二、生产作业控制方法（一）生产进度控制（二）生产调度（三）漏斗模型（四）面向产能瓶颈的生产控制（约束理论）返回（一）生产进度控制1、内容（1）投入进度控制对产成品（或零部件）的投入日期、数量，以及对原材料、零部件投入提前期的控制。（2）工序进度控制对产成品（或零部件）在生产过程中每道工序上的加工进度的控制。（3）出产进度控制对产成品的出产日期、

15、出产数量的控制。生产进度坐标图TQ累计日计划品种1品种2品种326252423222120191817 日期作 业图中：计划时间；实际进度；甘特图2、工作步骤（1）生产进度统计（2）进度差异分析（3）作业调整 改变作业顺序 安排加班 向其他生产环节求援 利用外协返回（二）生产调度下达生产作业计划，发现生产进度偏离预定计划而采取的调配资源的行动。1、生产调度的主要任务（1）检查生产作业的准备情况；（2）检查生产作业计划的执行情况；（3）根据生产需要合理调配生产资源；（4）组织厂级和车间级的调度会议。公司调度系统的设置公司总调（生产部）炉料调度炉料公司销售调度销售公司运输调度铁、汽运公司设备调度设

16、备部生产厂调度生产厂生产厂调度生产厂生产厂调度生产厂生产厂调度生产厂生产厂调度生产厂辅助厂调度辅助厂车间调度车间调度车间调度车间调度车间调度车间调度车间调度公司总调（生产部）炉料调度炉料公司销售调度销售公司运输调度铁、汽运公司设备调度设备部生产厂调度生产厂生产厂调度生产厂生产厂调度生产厂生产厂调度生产厂生产厂调度生产厂辅助厂调度辅助厂车间调度车间调度车间调度车间调度车间调度车间调度车间调度质量调度技术、质检部门2、生产调度的三大制度（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（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；（

17、6）效率性原则。返回能力调节固有能力在制品水平上道工序到达任务控制信息（三）“漏斗”控制模型完成任务德国汉诺威大学的Bechte和Wiendall等人于20世纪80年代初在实施输入/输出控制时提出了漏斗模型（Funnel Model）。漏斗模型的基本原则：工作中心的输入永远不能超过工作中心的输出。返回输入输出图负 荷产出量输出曲线观察期输入曲线平均通过时间平均在制品库存负荷（小时）平均生产率时间（日）0返回企业的目标是什么？企业的目标是赚钱。(The goal of a firm is to make money.)度量企业目标的财务指标：1. 净利润2. 投资报酬率3. 现金流（四）面向产能

18、瓶颈的生产控制（约束理论）度量工厂目标的运营指标：1. 有效产出(Throughput)2. 库存(Inventory)3. 运营费用(Operating expenses)工厂的运营目标是：在增加有效产出（销售额）的同时，降低库存和运营费用。企业的制造资源存在瓶颈与非瓶颈的区别。任何企业只应该有少量的瓶颈。瓶颈资源的数目一般小于5个。瓶颈（或瓶颈资源）：实际生产能力小于或等于生产负荷的资源，这一类资源限制了整个生产过程的产出。瓶颈资源与非瓶颈资源的关系OPT的计划与控制是通过DBR系统实现的。DBR系统即“鼓（Drum）”、“缓冲器（Buffer）”和“绳索（Rope）”系统。在一条生产线中

19、，瓶颈工序的节拍决定了整个生产线的节拍。原材料成 品时间缓冲矮个子士兵：瓶颈（鼓）绳索物料流动方向生产周期对“鼓”、“缓冲”和“绳索”的说明装配装配装配装配装配装配装配加工工序原材料关键工序缓冲绳索用户订货瓶颈无所谓好坏，它是一种客观存在。平衡工作流，而不是产能。生产系统的产能等于瓶颈环节的产能，要增加系统的产能，只有增加瓶颈环节的产能。瓶颈环节时间的损失意味着整个生产系统产出的损失；在瓶颈环节上损失的时间是无法在非瓶颈环节上补回来的。 约束理论在非瓶颈环节上节省的时间无关紧要。资源的使用和资源的激活是不同的概念。一件事情或一个道理被看作常识，只是因为它与我们的直觉相吻合。每个个体最优，其合并

20、后的整体并不一定最优。减小批量可以使通过生产系统的产品流更平滑，使生产提前期更短，使响应顾客需求的速度更快。返回第三节 服务业作业计划一、服务业作业计划与生产作业计划的主要区别二、安排顾客需求三、安排服务人员人员班次计划四、服务业作业控制返回一、服务业作业计划与生产作业计划的主要区别排序的对象是人而不是物；系统动态与随机性特点比制造业更突出。排序问题与排队模型结合在一起而产生作用。服务业有两种基本的作业计划方式：1、将顾客需求分配到服务能力的不同时间段内；2、将服务人员安排到顾客需求的不同时间段内。返回二、安排顾客需求在这种方式下，服务能力保持一定，而顾客需求被适当安排，以提供准时服务和充分利

21、用能力。返回预约（医生、汽车修理、律师）预订（预订旅馆房间、火车或飞机座位 ）排队等待（餐馆、银行、零售商店、理发店 ）注意不同方法的好处及存在的问题！等待心理学在美国银行的应用 通过市场部对客户的研究，美国银行发现等待时间超过3分钟，客户的心理等待时间与实际等待时间就会出现偏差。比如，如果客户实际等了2分钟，那他的心理感受就是2分钟，但如果等了5分钟，那他会感觉自己好像已经等了十几分钟。研究还表明，客户的等待时间与客户的满意度存在密切关系。而且，之前的心理学研究表明，如果能把顾客的注意力从无聊的排队分散到别处，会觉得等待时间过得很快。 因此，美国银行在一家支行安装了电视控制器，播放CNN的节

22、目，并测算客户的实际等待时间和心理等待时间。结果表明，安装电视后，人们高估的心理等待时间从32%降到15%。 为计算这一结果的财务影响，公司根据客户的调查问卷引入客户满意度指标：该指标上升一个点，则每位客户为银行带来的个人收入增加是1.40美元。之前的实验结果表明，安装电视后，每位客户满意度可以上升5.9个点，这就意味着，一家拥有10000位客户的支行，每年可以增加82600美元的收入。只要支行的客户数达到几千位，那么，安装电视所花费的10000美元就可以在一年内补偿回来。请讲述一些你的排队经历。返回排队管理（Waiting Line Management）需求群体不再有服务需求排队结构服务结

23、构排队规则与需求的时间分布、空间分布有关到达过程服务离开退出基本目标权衡等待成本与增加资源引起的成本之间的得失。排队结构1）多条排队（Multi-Line）2）单一排队（Single-Line）3）领号提供差别服务(Differentiate Service)（超市快速结帐） 顾客可选择有助于减少不加入队伍的现象先到先服务FCFS顾客不会看到别的队伍移动得快而着急插队困难提高了服务的私密性（一米线）顾客可四处走动，但必须警觉是否叫到号。商店可利用“领号”系统增加顾客冲动购物，浏览、多买。服务结构单队单服务台单阶段的服务排队系统多队多服务台单阶段的服务排队系统单队多服务台单阶段的服务排队系统单队

24、单服务台多阶段的服务排队系统单队多服务台多阶段的服务排队系统管理排队问题的一些建议：1、确定一个顾客可以接受的等待时间。2、在顾客等待过程中尽量分散他们的注意力。3、及时告诉顾客他们所期望了解的情况。4、决不能让顾客看到雇员并未在工作。5、对顾客进行分类。6、对服务人员进行培训，使他们的服务态度更为友好。7、鼓励顾客在非高峰期到达。返回三、安排服务人员人员班次计划预测顾客需求每周的人员需求计划工作日计划个人周循环作业计划顾客服务水平作业排序约束每个员工的个人约束单班次问题每天只有一个班次，部门每 天都要营业。多班次问题每天有多班，一般为两班 或三班。班次计划的种类单班次问题：1、保证工人每周有两个休息日；2、保证工人每周有两个休息日为连休。启发式算法：第一步：从每周的人员需求量中，找出全部具有最少人员需求量的两个连续日，再从中找出两日需求量总和最小者；第二步：指定一名人员在上述两日休息，从其余准备安排该人员工作的各日的人员需求量中减去1人的需求量；第三步：重复第一、二步星期一星期二星期三星期四星期五星期六星期日4342312工人14342312工人2工人3工人4工人5*3231212*2120211*1010111*0010000*返回四、服务业作业控制 制造的生产过