生产计划与控制优化课件

生产计划与控制讲授林盛教授天津大学管理学院生产计划与控制天津大学管理学院参考书籍

《机械工业企业生产管理学》马天超主编，机械工业出版社《生产计划与控制

》李怀祖主编，中国科学技术出版社

《生产计划与控制》王丽亚主编，清华大学出版社参考书籍《机械工业企业生产管理学》11/19/2022天津大学管理学院生产计划与控制11/11/2022天津大学管理学院生产计划与控制11/19/2022天津大学管理学院生产计划与控制11/11/2022天津大学管理学院生产计划与控制一、生产与生产管理

(一)生产物质资料的生产是人类赖以生存和发展的基础与条件，是人们为了满足社会需求创造产品和提供服务的有组织的活动。从现代经济发展角度讲，凡是将所投入的生产要素转换成有效用的产品和服务的活动均可称之为生产。（二）生产管理生产管理就是对产品生产（或提供服务）过程的管理。其主要职能包括对与产品生产（或提供服务）有关的所有生产活动进行计划、组织与控制。一、生产与生产管理二、生产系统与生产过程（一）生产系统

生产系统——将投入转化为理想产出的资源转换系统。（1）投入:指进入资源转换系统的任何东西。投入有三个不同类型：基本投入、资源和反馈。a.基本投入基本投入是促使一个系统开始运作并被加工处理成产出的东西。b.资源资源是支持加工处理基本投入所需的投入。如劳动力、资本、新机器等都是资源。c.反馈反馈是一种信息投入，它可使系统成为自适应系统。

注意:系统需要反馈监测系统的运作状态。反馈对于改变投入要求、处理方法或生产的产出来说是至关重要的。企业需要知道它们的产品或服务是否符合顾客的要求。二、生产系统与生产过程（一）生产系统二、生产系统与生产过程（2）产出：指按照预定目标资源转换系统所处理出的任何东西。产出的二种基本类型:基本产出和反馈式产出。a.基本产出基本产出是处理系统所产生的结果。它们是处理系统的主要任务。

b.反馈式产出反馈式产出是组织向它的供应商所提供的信息。是关于组织所收到的投入的质量等方面的信息。投入资源转换系统产出生产计划与控制系统生产系统模型：二、生产系统与生产过程（2）产出：指按照预定目标资源转换系统二、生产系统与生产过程（3）投入—转换—产出关系投入资源转换系统产出生产计划与控制系统生产系统模型：人财物信息生产系统转换功能市场研究经营决策产品开发技术准备材料供给生产制造质量检验与控制销售与服务投入产出人财物信息图1-1投入—产出转换过程图二、生产系统与生产过程（3）投入—转换—产出关系投入资二、生产系统与生产过程示例：投入—转换—产出关系表1—1典型系统的投入—转换—产出关系系统基本投入资源主要转换功能期望产出医院汽车工厂学校病人钢板、引擎各种部件学生医生、护士、药品供给、设备工具、设备、工人教师、书本、教室诊断、治疗、护理（生理）制造与装配（物理）传输知识与技能（信息或技术服务）健康人高质量的汽车受过教育的人二、生产系统与生产过程示例：投入—转换—产出关系表1—1二、生产系统与生产过程（二）生产过程

生产过程自然过程劳动过程辅助生产过程生产服务过程基本生产过程生产准备过程工艺过程检验过程运输过程工艺工序检验工序运输工序操作动作生产附属过程二、生产系统与生产过程（二）生产过程生产过三、生产系统类型不同类型的生产系统均具有各自不同特征，透彻了解其特征是使系统运作富有效率的前提条件。1、根据系统产出的标准化程度划分：（1）标准化生产系统：即产出具有高度一致性。如：牙膏、药品、计算机、商业性航空运输等生产系统。（2）定制化生产系统：其产出是根据某种具体情况或个体顾客要求而设计制作。如：大型船舶制造、出租车运输等。2、根据生产系统的产量、品种与专业化程度划分：（1）大量生产系统；（2）成批生产系统；（3）单件生产系统。三、生产系统类型不同类型的生产系统均具有各自不三、生产系统类型3、根据产出的有型性划分：（1）服务业生产系统；（2）制造业生产系统；（3）产品与服务一体化生产系统。注：制造业和服务业的差异（1）产出的型态方面：制造业产品是有形的，而服务业产品是无形的，不可触知的。（2）产出的储存性方面：制造业的产品可以存储，而服务业的产出必须符合客户的个性化需求，其产出不能存储。（3）质量标准方面：制造业产品质量标准偏重客观，容易衡量；服务质量标准偏重主观，难以规范。（4）系统投入方面：制造业投入主体是物料，而服务业投入的主体是人力。（5）资本支撑程度方面：一般而言，制造业属资本密集型生产过程，而服务业常以劳力密集型的生产过程为多。三、生产系统类型3、根据产出的有型性划分：四、生产计划与控制的基本方式生产计划和控制系统的设计有以下四种基本思路：水池式、推动式、拉动式和瓶颈式生产系统。1、水池系统（pond-drainingsystem）：水池系统着眼于保持库存量以维持生产过程的正常进行，这种方式对供应商、客户及生产环境的动态信息需求相对较少。这种生产方式属于典型的库存生产（Produce-to-stock）。2、推动系统（pushsystem）:推动系统着眼于前期信息，用以管理和控制物流。每批原材料提前准备好，按照零部件生产需求送贷，继而零部件按产品装配需求提前加工完毕送往装配线，产品则按客户需求提前装配按期发送。3、拉动系统（pullsystem）原理：准时生产制（JIT）4、同步制造（synchronousmanufacturing）系统:原理：约束理论四、生产计划与控制的基本方式生产计划和控制系统五、合理组织生产过程的基本要求1、生产过程的连续性；2、生产过程的平行性；

3、生产过程的比例性；

4、生产过程的节奏性；

5、生产过程的适应性。五、合理组织生产过程的基本要求11/19/2022天津大学管理学院生产计划与控制11/11/2022天津大学管理学院生产计划与控制一、制造业生产单位的组成所谓生产过程的空间组织指在各生产单位或设施内部，对机械设备、运输装置等进行合理的平面布置与立体布置。1.基本生产部门：指直接从事企业基本产品生产，实现基本生产过程的生产单位。对大型机械工业企业而言，包括：（1）准备车间：包括铸造、锻压、备料车间等；（2）加工车间：包括机加冲压车间、热处理、电镀车间等。（3）装配车间：包括部件装配、成品装配、油漆及包装车间等。2.辅助生产部门：是实现辅助生产过程，为基本生产过程提供辅助产品与工业性劳务的生产单位。如：工具车间，动力部门等。3.生产服务部门：为基本生产部门和辅助生产部门提供生产服务的单位。如汽车床，装卸队，仓库，计量检验部门。4.生产技术准备部门：为基本生产部门和辅助生产部门提供产品设计、工艺设计、非标设备设计等技术文件，并负责新产品试制的工作部门。一、制造业生产单位的组成所谓生产二、生产单位专业化原则和形式生产单位专业化原则是指对生产过程中的劳动分工与协作关系所作出的专业化规范，它决定着生产过程的工艺流向、原材料与再制品的运输路线和运输量。生产单位专业化原则主要有工艺专业化原则和对象专业化原则，与此相应有两种专业化形式。（一）工艺专业化原则和工艺专业化车间工艺专业化原则，就是按照不同的工艺特征分别建立工艺专业化的生产单位。该生产单位即为工艺专业化车间。在工艺专业化车间中，集中了同类型的机床设备和同工种的工人，对企业的多种产品或零件进行相同工艺方法的加工。如铸造车间、锻压车间等。基本生产部门。

二、生产单位专业化原则和形式生产二、生产单位专业化原则和形式1、优点：（1）对品种的变换有较好的适应性。（2）有利于充分利用设备和工人的工作时间。（3）便于工艺管理，有利于同类技术交流和技术支援，及其工人技术提高。2、缺点：（1）大批半成品往返运输于车间之间，加工路线延长，运输工具、工人及运费增加。（2）在制品停放时间增加，产品生产周期延长，流动资金占用增大。（3）车间之间生产联系复杂化，增加了企业整体生产过程的管理难度。如车间之间的计划管理、在制品管理、以及质量管理工作。

二、生产单位专业化原则和形式二、生产单位专业化原则和形式（二）对象专业化原则和对象专业化车间对象专业化原则是指加工对象的全部或大部分工艺过程集中在一个生产单位中，组成以产品、零件、部件为对象的专业化生产单位。1、优点：（1）有利于提高工作地的专业化程度，采用高效率的设备和工装，提高劳动生产率。（2）可大大缩短产品的加工路线，节约运输、保管等辅助劳动量，减少仓库和生产面积的占用。（3）提高生产过程的连续性，缩短产品生产周期，减少在制品的占用量。（4）减少了车间之间的联系，简化了生产过程的各项管理工作。2、缺点：对产品变换的适应性较差。

二、生产单位专业化原则和形式（二）对象专业化原则和对象专业三、工厂的平面布置及原则（一）工厂布置的基本概念1、工厂布置：指在原材料的接收到成品的制造完成和发运的全过程中，将人员、设备和物料所需要的空间作最适当的分配和最有效的组合，以便获得最大的生产经济效益。工厂布置包括平面布置和立面布置。平面布置又分为工厂总平面布置和车间平面布置。2、工厂平面布置：就是根据已选定的厂址、厂区，把工厂的各个组成部分作适当的配置，组成一个生产和工作需要的有机整体。3、车间的平面布置：就是在工厂总平面布置的基础上，正确设计车间的各基本工段、辅助工段和生产服务部门的相互位置，以及工作地，机床设备间的相互位置。

三、工厂的平面布置及原则（一）工厂布置的基本概念三、工厂的平面布置及原则（二）工厂总平面布置的基本原则1、工厂的生产厂房、设备和基本建筑物的布置，应满足生产过程的要求，使物料运输路线尽可能短，减少交叉运输和往返运输，以缩短生产周期、节约生产费用。制造业厂房建筑的相互位置一般应符合以下顺序：2、有密切生产联系的车间应靠近布置。3、充分利用城市现有的运输条件，包括铁路、公路、水路、港口等条件。4、合理划分厂区。按照生产性质、防火和卫生条件、动力需要和物料周转量分别把同类性质的车间和建筑物布置在一个区域内。材料仓库准备车间加工车间装配车间成品库三、工厂的平面布置及原则（二）工厂总平面布置的基本原则材料三、工厂的平面布置及原则（二）工厂总平面布置的基本原则5、总平面布置应尽可能紧凑，减少工厂占地面积，提高企业的建筑系数。6、工厂长远规划考虑将来有扩建改建任务时，总平面布置中应有预留地，减少场地开拓费和生产费用。7、应和周围的环境协调、考虑企业环境的美化和绿化，使工厂布置得整齐、美观，为职工创造一个良好的工作环境。三、工厂的平面布置及原则（二）工厂总平面布置的基本原则四、工厂平面布置的设计方法工厂平面布置方法包括：物料流向图法、物料运量图法、作业相关图法和综合法。（一）物料流向图法：就是按照原材料、在制品以及其他物质在生产过程中的总流动方向来布置工厂的各个车间、仓库和其他设施。该方法可以有效地解决交叉运输和往返运输问题。但没有考虑运输量和各作业活动间的密切关系。

（经济性、作业活动间的配合性较差）（二）物料运量图法：就是根据各车间（仓库、站场）的物料运量大小来进行工厂总平面布置。相互间运量大的车间应靠近布置、相互间运量小的车间可以布置得远些。

（可较有效的解决经济性问题，但依然没有解决作业相关性问题。）四、工厂平面布置的设计方法工厂平四、工厂平面布置的设计方法（三）作业（活动）相关图法：是通过图解，判明工厂各组成部分之间的关系，然后根据关系的密切程度进行工厂总平面布置。作业间的关系一般用五个英文字母加以表示。（1）关系密切程度及代号1）绝对必要A2）特别重要E3）重要I4）普通O5）不重要U6）×不予考虑（十叉）关系密切程度的原因用数字表示四、工厂平面布置的设计方法四、工厂平面布置的设计方法（三）作业（活动）相关图法：（2）关系密切程度的原因1）使用共同的记录2）共用人员3）共用地方4）人员接触5）文件接触6）工作流程的连续性7）做类似的工作8）使用共同的设备9）其他

四、工厂平面布置的设计方法四、工厂平面布置的设计方法（三）作业（活动）相关图法：（3）作业（活动）相关图法基本原理1）绘制生产系统各组成单位相关作业图例：

①接收和发运②成品库③工具车间④修理车间⑤生产车间⑥中间零件库⑦餐厅⑧管理办公室四、工厂平面布置的设计方法（三）作业（活动）相关图法：四、工厂平面布置的设计方法（三）作业（活动）相关图法：（3）作业（活动）相关图法基本原理1）绘制生产系统各组成单位相关作业图例：

①接收和发运②成品库③工具车间④修理车间⑤生产车间⑥中间零件库⑦餐厅⑧办公室(管理)1234567812345678.........1234123441444AAUAI66UU6UUIUUI56EUI5UUIEI0455544A.6O6A660.OO表示关系密切程度原因代号四、工厂平面布置的设计方法（三）作业（活动）相关图法：四、工厂平面布置的设计方法（三）作业（活动）相关图法：（3）作业（活动）相关图法基本原理2）将相关图转化为方块图

1．接收、发运2．成品库3．工具车间4．修理车间5．生产车间6．中间零件库7．餐厅8．办公室A-2I-5、8O-3、4U-6、7A-1、5I-8O-3、4U-6、7A-4、5I-8O-1、2U-6、7A-3、5I-8O-1、2U-6、7E-5I-8U-1、2、3、4、7O-8U-1、2、3、4、5、6E-5I-1、2、3、4、6O-7A-2、3、4E-6、8I-1U-7四、工厂平面布置的设计方法（三）作业（活动）相关图法：四、工厂平面布置的设计方法（三）作业（活动）相关图法：（3）作业（活动）相关图法基本原理

3）整理方块图基本思路：a.按厂区和生产系统各组成单位的实际情况划分基本区域；b.首先考虑最重要组成单位的配置，然后依据其它单位与该单位相关重要程度及其本身的重要程度依次进行调整。

案例1：厂区面积形状四、工厂平面布置的设计方法（三）作业（活动）相关图法：四、工厂平面布置的设计方法（四）综合法1.P-Q分析BCAQ产品产量P产品品种A：流水线布置B：成组（GT）布置C：机群式布置图2—1P—Q分析图四、工厂平面布置的设计方法（四）综合法1.P-Q分析BCA四、工厂平面布置的设计方法（四）综合法1.P-Q分析2.1物流分析2.2作业相关分析3.物流-作业相关图4.面积相关图所需要面积可使用面积5.综合与调整备选方案1备选方案2备选方案备选方案N最优化分析6.布置方案选择四、工厂平面布置的设计方法（四）综合法1.P-Q分析2.1五、车间平面布置技术与方法（一）车间平面布置前的准备工作（1）根据企业生产大纲和车间分工明细表，编制车间生产大纲；（2）根据车间生产大纲，制订工艺规程、工艺路线和生产组织形式；（3）确定机床设备、起重运输设备的种类、型号及数量。（二）车间设备布置的基本原则（1）尽量使生产对象在加工过程中呈直线流动，缩短运输路线，减少交叉或倒流运输。（2）注意运输方便，充分发挥运输工具作用。（3）保证生产安全，尽可能创造良好工作环境。（4）考虑多机床看管时工人作业的便捷性。（5）合理利用车间生产面积。（6）注意维护机床精度，照顾机床工作特点。五、车间平面布置技术与方法（一）车间平面布置前的准备工作（三）车间平面布置技术与方法（模拟方法/数学方法）（1）模拟方法即用缩小了的机床设备模板（模型）在车间平面图上进行试验布置。

特点：简单易行，省工省料1）设备布置草图2）摸板布置法3）模型布置法

五、车间平面布置技术与方法（三）车间平面布置技术与方法（模拟方法/数学方法）五、车（三）车间平面布置技术与方法（模拟方法/数学方法）（2）数学方法

目标函数

或

：各种在制品运输路线之和(m)式中：

：第i种在制品运输路程(m)：各种在制品周转量之和（kg.m）：第i种在制品运输批的重量（kg）：在制品的种数

五、车间平面布置技术与方法（三）车间平面布置技术与方法（模拟方法/数学方法）目标函（三）车间平面布置技术与方法（模拟方法/数学方法）（3）从至表——试验法

步骤：1）绘制各种零件在生产线的机床设备上加工的程序图——零件综合工艺路线图

案例2：

五、车间平面布置技术与方法（三）车间平面布置技术与方法（模拟方法/数学方法）五、车

五、车间平面布置技术与方法五、车间平面布置技术与方法（3）从至表——试验法

2）根据零件综合工艺路线图编制初始零件从至表

至从B1B2B3B4B5B6B7B8B9B10合计

28

17B2

12

1

116B3

3

6

1

313B4

1

21

48B5

1

1B6

1

23B7

66B8

11B9

11

1

3B10

合计

6138136131758142B1案例2-2：五、车间平面布置技术与方法（3）从至表——试验法至B1B2B3B4B（3）从至表——试验法

3）分析和改进初始零件从至表

原则：零件从至数最多的2台机床排在最短的距离上。案例2-3：调整改进五、车间平面布置技术与方法（3）从至表——试验法案例2-3：五、车间平面布置（3）从至表——试验法

3）分析和改进初始零件从至表

案例2-3：统计分析五、车间平面布置技术与方法（3）从至表——试验法案例2-3：五、车间平面布置（4）线性规划法

已知：n种不同零件在m台不同设备上加工（工序数及工艺顺序不一致）

设：

：表示两台设备间距离

：表示两台设备间零件移动次数

目标函数

采用线性规划方法求近似最优解原理：

＝1相乘之积的和尽可能大，

与使相乘之积的和尽可能小。

而与五、车间平面布置技术与方法（4）线性规划法设：：表示两台设备间距离：表示两（4）线性规划法

已知：n种不同零件在m台不同设备上加工（工序数及工艺顺序不一致）

设：

：表示两台设备间距离

：表示两台设备间零件移动次数

目标函数

St:

逐步递阶，逼近最优解五、车间平面布置技术与方法（4）线性规划法设：：表示两台设备间距离：表示两（5）设备双行布置——试验法

1）相邻与超邻关系2）试验改进原则：最大限度使零件移动次数（从至数）多的机床处于相邻位置。（工序数及工艺顺序不一致）

五、车间平面布置技术与方法（5）设备双行布置——试验法五、车间平面布置技术（5）设备双行布置——试验法

步骤：1）绘制各种零件在生产线的机床设备上加工的程序图——零件综合工艺路线图

五、车间平面布置技术与方法案例3-1：（5）设备双行布置——试验法五、车间平面布置技术与方（5）设备双行布置——试验法

步骤：1）绘制各种零件在生产线的机床设备上加工的程序图——零件综合工艺路线图

2）根据零件综合工艺路线图编制初始零件从至表

五、车间平面布置技术与方法至从B1B2B3B4B5B6B7B8B9B10合计

28

17B2

12

1

116B3

3

6

1

313B4

1

21

48B5

1

1B6

1

23B7

66B8

11B9

11

1

3B10

合计

6138136131758142B1案例3-2：（5）设备双行布置——试验法五、车间平面布置技术与方（5）设备双行布置——试验法

步骤：3）按零件移动次数降序排列相关机床4）试排五、车间平面布置技术与方法序号相关机床移动次数序号相关机床移动次数1①—③814②—③12③—④615②—⑥13⑦—⑩616②—⑨14①—⑦417②—⑩15④—⑩418③—⑥16③—⑩319④—③17③—②320④—⑧18①—②221⑤—③19①—⑨222⑥—③110②—④223⑧—⑩111④—⑦224⑨—②112⑥—⑩225⑨—③113①—⑤126⑨—⑥1（5）设备双行布置——试验法五、车间平面布置技术与方11/19/2022天津大学管理学院生产计划与控制11/11/2022天津大学管理学院生产计划与控制（一）简单生产过程与复杂生产过程按生产过程的复杂程度可分为简单生产过程与复杂生产过程。1、简单生产过程：指单一零件的加工过程或者单一部件的装配过程，它由顺序的密切联系的上下工序组成。如：单一劳动对象：工序1→工序2→……→工序n2、复杂生产过程：指由许多简单生产过程构成的综合生产过程。它是由许多单一零件加工过程综合构成的。

一、零件//产品生产过程的时间组织（一）简单生产过程与复杂生产过程一、零件//产品（二）零件加工的移动方式零件的移动方式指零件在各工序间顺序配合加工的形势。它是在批量生产中产生的不同生产组织形式，零件加工的移动方式不同，其生产周期亦不同。在生产制造过程中，零件移动方式有三种：顺序移动方式、平行移动方式和平行顺序移动方式。1、顺序移动方式特点：每批零件在前道工序全部完工后才整批送至后道工序上加工。

一、零件//产品生产过程的时间组织：零件批量

：零件在第i工序的单件工时

：工序数目

设：

则：

加工周期

（二）零件加工的移动方式一、零件//产品生产过程的时间组织（二）零件加工的移动方式2、平行移动方式

特点：每个零件在前道工序加工完毕之后，立即转移到后道工序去继续加工。

一、零件//产品生产过程的时间组织若采取顺序移动方式：则加工周期=4*（10+5+12+7）=136（分）例3.1批量：4件工序工序1工序2工序3工序4单件加工时间（分）105127则：

加工周期

：最长的单位工序时间工序时间(分)工序102030Tp123410605040705127101010105555121212127777时间(分)加工周期=34+3×12=70（二）零件加工的移动方式一、零件//产品生产过程的时间组织3、平行顺序移动方式特点：①相邻工序上零件批加工时间尽量重合，缩短加工周期；②保持各工序的顺序连续加工。

一、零件//产品生产过程的时间组织工序时间(分)工序102030Tp.0123410605040705127时间(分)80则：

加工周期

：

每相邻量工序中较短的工序总体时间加工周期=136-3×（5+5+7）=853、平行顺序移动方式一、零件//产品生产过程的时间组织工序（一）加工顺序安排的概念对一定时期内分配给生产单位(或机床)的生产任务，根据产品(或零件)的工艺路线和负荷的可能性确定各个生产单位(或机床)的作业开始时间和作业结束时间，并进行作业顺序编号，即为加工顺序安排。 产生原因：产品制造一般要经过多个工艺阶段和工序，而承担产品加工任务的生产单位能力有限，当许多产品(零件)加工任务汇集到一定的生产单位时，必然要安排一定的先后顺序，不同的加工顺序安排，其经济效益也不同。（二）排序问题的分类和表示方法1、分类加工顺序安排的问题通常可表述为：n项生产任务在m个生产单位加工的问题。（1）流水型m×n排序问题(FLW)：n项生产任务经过m个生产单位加工，所有任务的工艺顺序均相同。这类问题如果在第一个生产单位规定了加工顺序，则后面的生产单位都应保持同一加工顺序。（2）非流水型m×n排序问题(RND)：n项生产任务经过m个生产单位加工，所有任务的工艺顺序不相同或者不完全相同。2、表示方法：生产单位数×生产任务数/排序问题类型/评价尺度(优化目标)二、加工顺序安排（一）加工顺序安排的概念二、加工顺序安排（三）评价尺度和要求1、评价尺度加工顺序安排的评价尺度：最大流程时间、平均流程时间、最大延期量、平均延期量、平均在制品占用量及总调整时间。流程时间及延期量的计算公式二、加工顺序安排设：

m×n，为第i项任务。1）：为第i项任务在第j台机床上的加工时间；2）：为第i项任务可以开始加工的时刻；3）：为第i项任务要求完成时刻；4）：为第i项任务在第j工序进行加工前的等候时间(没等候=0)；5）：为第i项任务完成时刻。则：令：为任务i的总加工时间；为任务i的总排队等候时间。

（三）评价尺度和要求二、加工顺序安排设：m×n，为第i项（三）评价尺度和要求1、评价尺度

二、加工顺序安排（1）第i项任务在本机床组的流程时间：于是：（2）第i项任务在本机床组的延期量：若：未超过（三）评价尺度和要求二、加工顺序安排（1）第i项任务在本机2、评价尺度对加工顺序安排的要求：

二、加工顺序安排（1）最大的流程时间要求最短：（2）平均流程时间要求最短：（3）最大延期量要求最小：（4）平均延期量要求最小：（5）平均延期量要求最小：（6）总调整时间最少在制品数nn-1n-2321F1F2F3F(n-2)F(n-1)F(n)流程时间2、评价尺度对加工顺序安排的要求：二、加工顺序安排（1）（四）加工顺序安排方法

1、单台机床排序问题及解法n项任务均需在一台机床上完成。在单台机床上安排加工顺序，无论作何种安排，n项任务中的最大流程时间总是一个固定的值，所以目标优化通常是使平均流程时间趋于最小或者最大延期量为0或者极小。（1）解法一：SPT法­——最短加工时间规则 即按任务所需工序时间长短，从短到长顺序排列。

例1：某生产工组只有一台大型设备，计划期初接到6项任务，所需要加工时间及预定交货期如表所示：

按SPT规则：J3

－J6

―J1

―J4

―J2

―J5

二、加工顺序安排（四）加工顺序安排方法二、加工顺序安排（四）加工顺序安排方法

1、单台机床排序问题及解法

（1）解法一：SPT法­——最短加工时间规则

按SPT规则：J3

－J6

―J1

―J4

―J2

―J5

各项任务完成的时刻：

C3=t3=2 C6=C3+t6=2+3=5 C1=C6+t1=5+4=9 C4=C1+t4=9+5=14 C2=C4+t2=14+8=22 C5=C2+t5=22+9=31 在此，各项任务的完成时刻，即为各自的流程时间，即

二、加工顺序安排则：（四）加工顺序安排方法二、加工顺序安排则：（四）加工顺序安排方法

1、单台机床排序问题及解法

（1）解法一：SPT法­——最短加工时间规则

注意：应用SPT规则可以使平均流程时间最短，使滞留在本机床组的平均在制品占用量最少，有利于节约流动资金，但由于没有考虑交货期，可能会发生交货延期。检查是否发生交货延期(按SPT规则安排的交货延期量)

二、加工顺序安排生产任务JiJ3J6J1J4J2J5计划完成时刻Ci=Fi259142231di2132462332Di000800则：（四）加工顺序安排方法二、加工顺序安排生产任务JiJ3J6（四）加工顺序安排方法

1、单台机床排序问题及解法

（2）解法2：EDD规则——最早预定交货期规则即按生产任务规定完成时刻（预定交货期）的先后，从先到后顺次排列。按EDD规则（前例数据），可得出如下安排：J4—J3—J6—J2—J1—J5

二、加工顺序安排JiJ4J3J6J2J1J5Ci=FidiDi即：延期量分析：57101822316813232432000000（四）加工顺序安排方法二、加工顺序安排JiJ4J3J6J2（四）加工顺序安排方法

1、单台机床排序问题及解法

（2）解法2：EDD规则——最早预定交货期规则

注意：应用EDD规则，可以保证按期交货或使交货迁期量最小，减少违约罚款损失。但平均流程时间增加，不利于节约制品的占用资金。

二、加工顺序安排JiJ4J3J6J2J1J5Ci=Fi5710182231比SPT规则安排多1.7天。

（四）加工顺序安排方法二、加工顺序安排JiJ4J3J6J2（四）加工顺序安排方法

1、单台机床排序问题及解法

（3）解法3：SPT—EDD规则步骤：1）根据EDD规则安排D(max)为最小的方案。2）计算所有任务的总流程时间。3）查找方案中，预定交贷期（di）大于总流程时间的生产任务（不惟一），按SPT规则，将其中加工时间最大者排于最后。4）舍弃第3步能排定的最后任务者及其后序任务，回到第2步重复。直至最后得到既能使Di=0,又能使平均流程时间较短的加工顺序安排方案。

二、加工顺序安排上例结果：JiJ4J3J6J1J2J5Ci=Fi5710142231di6813242332Qi000000（四）加工顺序安排方法二、加工顺序安排上例结果：JiJ4J（四）加工顺序安排方法

2、两台机床的流水型排序问题及解法

约翰——贝尔曼规则：

二、加工顺序安排（1）以零件编号为列，零件在机床上的加工时间为行列表。检查表中的各数值，找出其中的最小值（如果有几个最小值可任取一个）；（2）上述最小值如果属于

行的一种，则该零件应最先加工。反之则反；

（3）将已经排定加工顺序的零件除去，再重复1，2步骤。直至全部加工顺序均排定为止。

例2：J1J2J3J4J5tiA681237tiB119534排列结果1：J4—J1—J2—J3—J5

排列结果2：J1—J2—J3—J5—J4

（四）加工顺序安排方法二、加工顺序安排（1）以零件编号为列（四）加工顺序安排方法

2、两台机床的流水型排序问题及解法

二、加工顺序安排例2：J1J2J3J4J5tiA681237tiB119534排列结果1：J4—J1—J2—J3—J5

J4J1J2J3J5J4J1J2J5391729367202940J3344005101520253035AB机床（四）加工顺序安排方法二、加工顺序安排例2：J1J2J3J（四）加工顺序安排方法

2、两台机床的流水型排序问题及解法

二、加工顺序安排例2：J1J2J3J4J5tiA681237tiB119534排列结果2：J1—J2—J3—J5—J4

J1J2J3J5J4J1J2J3J46142633366263140J5374005101520253035AB机床17（四）加工顺序安排方法二、加工顺序安排例2：J1J2J3J（四）加工顺序安排方法

3、三台机床的流水型排序问题及解法n种零件在三台机床上加工，其工艺顺序均相同。约翰——贝尔曼规则扩展法：加工机床为3台，且符合下列两条件之一的情况下，可以将3台机床变换为2台假想的机床：假想机床为G，H，G（A，B）H（B，C）则假想机床上的零件的加工时间为：

二、加工顺序安排（1）（2）（四）加工顺序安排方法二、加工顺序安排（1）（2）（四）加工顺序安排方法

3、三台机床的流水型排序问题及解法

二、加工顺序安排例3：J1J2J3J4AtiA158612BtiB3156CtiC41057则：可采用约翰逊扩展因：J1J2J3J4tiG1891118tiH7111013排列结果：J2—J4—J3—J1（四）加工顺序安排方法二、加工顺序安排例3：J1J2J3J（四）加工顺序安排方法

3、三台机床的流水型排序问题及解法

二、加工顺序安排排列结果：J2—J4—J3—J1J1J2J3J4AtiA158612BtiB3156CtiC410578202692026443101020304050ABC4148193833J2J4J3J1J2J2J4J4J3J3J1J1（四）加工顺序安排方法二、加工顺序安排排列结果：J2（四）加工顺序安排方法

4、n种零件在m台机床上加工的流水型排序问题及解法（1）坎贝尔——杜达克——史密斯法：（约翰——贝尔曼规则扩展法）

二、加工顺序安排1）根据第一台与第m台（即最后一台）机床的两组加工时间。应用约翰逊——贝尔曼规划排出加工顺序方案；2）将第一台、第二台机床的加工时间合并，第（m-1）台、第m台两台机床的加工时间合并，根据所得到的两组加工时间，应用约翰逊——贝尔曼规划排出第2

个加工顺序方案；3）合并第1、2、3三台机床的加工时间，以及第(m-2)、(m-1)、m三台机床的加工

时间合并，根据所得到的两组加工时间，应用约翰逊——贝尔曼规划排出第3

个加工顺序方案；4）重复以上运算，直至排出（m-1）个加工顺序方案；

5）根据以上(m-1)个加工顺序安排方案分别作甘特图，求出相应的总流程时间，

亦即最大流程时间

则相应的加工顺序安排方案为最优或近似最优方案。

（四）加工顺序安排方法二、加工顺序安排1）根据第一台与第m（四）加工顺序安排方法

4、n种零件在m台机床上加工的流水型排序问题及解法（2）关键零件法：关键零件法是把总工时最大的零件作为关键零件，其余的零件按照一定规则排列在关键零件之前或之后，可得到近似最优的加工顺序安排方案。

二、加工顺序安排1）找出总工时最大的零件，作为关键零件Jc；2）3）步骤如下：4）这样得到多个排序方案，选择其中较优方案。

（四）加工顺序安排方法二、加工顺序安排1）找出总工时最大的（四）加工顺序安排方法

（2）关键零件法：

二、加工顺序安排例4：J1J2J3J4J5J6M15541210M25553610M3833474M4282156M55212810252315112840排列结果1：J4—J5—J1—J6—J2—J3

排列结果2：J1—J2—J6—J1—J2—J3

（四）加工顺序安排方法二、加工顺序安排例4：J1J2J3J（四）加工顺序安排方法

4、n种零件在m台机床上加工的流水型排序问题及解法（3）最小排序系数法

二、加工顺序安排步骤如下：1）将各零件在各机床上加工的工时排列成表，并确定中间机床或中间线。当机床2）计算排序系数Ks：指某种零件在前半部机床上加工的工时同在后半部机床上加工的工时的比值。

3）按照排序系数的值，由小到大进行排列，得到相应的加工顺序安排方案。

数为奇数时，用标明中间机床；当机床数为偶数时，用标明中间线。

（四）加工顺序安排方法二、加工顺序安排步骤如下：1）将各零（一）生产过程要素与符号表示（1979年美国国家标准）（二）生产过程要素分析的目的(1)使作业变得容易、安全并减轻劳动强度;(2)增加操作人员的工作兴趣;(3)降低成本;(4)提高生产效率，缩短生产周期;(5)提高产品质量;(6)改进作业环境。三、生产过程要素时间分析（一）生产过程要素与符号表示（1979年美国国家标准）三、生三、生产过程要素时间分析（三）生产过程要素分析的基本图表（1）三类主要程序分析图（2）记录与分析表的主要形式三、生产过程要素时间分析（三）生产过程要素分析的基本图表三、生产过程要素时间分析（三）生产过程要素分析的基本图表

1231451234到仪器柜（5m）开仪器柜拿起量规带量规回工作台（5m）调整量规用量规核对工件尺寸带量规至仪器柜（5m）放回量规关仪器柜回工作台（5m）用量规核对工件尺寸人型流程程序图：23在票架上被拿起并查看票价被拿至柜台上（2.4m）等待找钱旅客带至入口处（30m）查看并打孔旅客带至旅途中在终点查看并收回火车票的发售与收回11打印日期拿给顾客123145物料型流程程序图：三、生产过程要素时间分析（三）生产过程要素分析的基本图表三、生产过程要素时间分析（三）生产过程要素分析的基本图表

例：某工人制造积木，其工作程序如下：（1）走到木板堆旁，搬运木板（200☓100☓15cm⋀3）到工作台，放工作台上；（2）走到仓库，在仓库选择样板（很多样板混放在一起），签收后带回工作台；（3）放样板于木板上绘制图样；（4）拿下样板；（5）拿起木板搬至锯台；（6）锯切成型。

试绘制：（1）物料型（木板）流程程序图；（2）人型（工人）流程程序图。三、生产过程要素时间分析（三）生产过程要素分析的基本图表三、生产过程要素时间分析（四）生产过程要素时间分析的主要内容1、关于生产工序的时间分析 生产工序(作业)是生产过程的最主要要素。为实现生产合理化，首先需要要将生产中的人力、物力集中用于加工制造，即生厂工序方面，并且使生产工序以外的检验、运输、间断等要素减少到最低限度。同时，对具体的生产工序（作业）应采取新工艺、新技术，以及合理的生产组织方式，最大限度地降低生产工序（作业）的加工时间。2、关于检验工序时间分析 检验是将实物与标准作比较的工作，具体包括对产品进行数量检查对和质量检验。改进检验工作的主要办法：(1)合理设置检验点和配备检验人员，对于完全稳定的生产过程和制品的精度、光洁度要求不高的场合不一定设置检验点。(2)采用高效率的专用或自动化的检验工具，提高检验速度。(3)采用现代化的检测监控装置，在零件加工过程中，对零件的数量和质量进行自动检验，使检验时间和加工时间相重合。(4)加强工人的自检，实行检验人员的巡回检验，减少集中送检。(5)在保证检验工作质量的前提下，实行抽样检验以代替全数检验。三、生产过程要素时间分析（四）生产过程要素时间分析的主要内三、生产过程要素时间分析（四）生产过程要素时间分析的主要内容3、关于运输工序的时间分析 减少运输时间耗费的主要途径：（1）合理地进行生产分工，以减少搬运次数。(2)尽量按工艺顺序紧凑地布置设备，组织流水生产，以减少运输距离和人工搬运。(3)使运输和生产工序在时间上重合。(4)采用机械化传送带、悬链等连续运输装置。

T：分工前的总加工时间；：分工后第i工序的加工工时；

m：分工后的工序数。

：分工后第i、j前后工序间的运输工时

；三、生产过程要素时间分析（四）生产过程要素时间分析的主要内三、生产过程要素时间分析（四）生产过程要素时间分析的主要内容4、关于间断的时间分析 （1）间断类型：(2)工序间间断（或工序间等待）

指一批制品在上一工序结束后在等待下一次加工或检验、运输而滞留的过程。从时间角度考察，制品在工序之间的运动有以下三种情况：恰好送到过早送到过迟送到

工作班时间内间断工序间间断成批性间断非工作班时间内间断节假日间断工作班外间断间断三、生产过程要素时间分析（四）生产过程要素时间分析的主要内三、生产过程要素时间分析

恰好送到恰好送到是生产过程同步化或工序同期化的结果。即各工序的单件加工时间相等或成整数倍。

工序1工序2时间123123三、生产过程要素时间分析 工序1工序2时间123123三、生产过程要素时间分析

过早送到的情况

制品过早送到，此会形成制品在机床旁边等待加工的工序间间断。工序1工序1时间123123三、生产过程要素时间分析 工序1工序1时间123123三、生产过程要素时间分析过早送到的情况

原因如下：

1)各工序不同期化。2)暂时性的故障和干扰。3)许多制品的加工汇集在某一个工作地(设备)，形成所谓的“瓶口”。4)前后工序批量不同，其不论是否成整数倍，都会发生制品的等待加工。5)订货变动。6)过早投料。

过迟送到的情况在制品过迟送到的情况下，不发生制品等待加工的问题，但是因为工序不同期化，加工时间较短的后工序会发生人员和设备工作时断时续的现象，导致工时利用率和设备利用率下降。三、生产过程要素时间分析三、生产过程要素时间分析（四）生产过程要素时间分析的主要内容4、关于间断的时间分析（3）成批性间断（称批等待）：成批性间断和工序间间断都是生产过程中发生的间断，但两者发生的原因不同。成批性间断是进行成批作业(顺序移动方式)时，制品以未加工形态或已加工形态在工作地上(机床旁边)滞留。也就是此制品批中的一件正在被加工，其余的在等待加工。成批性间断不仅仅生产工序有，检验、运输等作业也会发生。生产过程的时间组织的理想状态：无工序间间断、无成批性间断

——单件传送同步化作业，即单件传送的同期化流水生产。在成批作业条件下，成批性间断时间为：

式中：n——制品批量

——第i工序的加工时间

。

m——工序数。

三、生产过程要素时间分析（四）生产过程要素时间分析的主要内11/19/2022天津大学管理学院生产计划与控制11/11/2022天津大学管理学院生产计划与控制（一）生产过程管理的基本目的1、生产过程管理的目的：在空间上和时间上合理组织生产过程，提高劳动生产率和设备利用率，缩短生产周期，加速资金周转，降低生产成本。2、实现的基本途径：采用对象专业化的空间组织形式和平行移动的时间组织方式。——流水生产方式（福特制）（二）福特制的产生与特点1、福特制的产生于发展（1）1913年，亨利.福特（Henry.Fort）在底特律创办“高地公园汽车厂”，开始了现代流水生产方式的探索性创新。（2）1914年——1920年正式建立了汽车工业流水生产线。（3）显著效果：1）生产周期：1908年：12小时8分钟；1913年：2小时35分钟；1914年：1小时33分钟。至1920年，汽车产销量达到200万辆水平。2）生产成本：降低了2/3。1908年，福特生产T型车6000辆，每辆售价850美元；1916年，产量6万辆，每辆售价为360美元；在T型车销售的最后一年(1921)中，第1500万辆车走下生产线，售价仅为260美元。福特以其极具特色而简明扼要的方式说：“轿车价格每降低1美元，我就可以新增1000个购买者”。一、福特制的产生与特点（一）生产过程管理的基本目的一、福特制的产生与特点一、福特制的产生与特点（二）福特制的产生与特点2、福特制的特点将生产管理工作和生产技术的发展与完善密切结合起来，把管理工作从单纯对人的管制，发展到把人和机器联系起来，同时从整体的观点协调各项作业、各道工序，大大提高了生产过程的连续性和节奏性。3、福特制的主要内容（1）在科学组织生产的前提下谋求高效率和低成本，因而实施产品的标准化，零件的标准化，设备及工具的专用化和工场专业化。产品的标准化（唯一最佳产品）——为大量生产创造前提条件。零件的标准化——提高零部件互换性，减少零件种数和扩大生产批量。设备及工具的专用化和工场专业化——提高专业化水平。（2）创造了流水作业的生产方法，建立了传送带式的流水生产线。一、福特制的产生与特点（二）福特制的产生与特点二、流水线的特征、形式与组织条件（一）流水生产的特征

流水生产是指劳动对象按照一定的工艺路线顺序地通过各个工作地，并按照统一的生产速度(节拍)完成工艺作业的连续的重复的生产过程。流水生产一般具有以下特征：(1)工作地专业化程度高，在流水线上固定地生产一种或有限几种制品，在每个工作地上固定地完成一道或几道工序。(2)生产具有明显的节奏性，即按节拍进行生产。(3)各道工序的工作地(设备)数量与单件工时的比值相一致。(4)工艺过程是封闭的，并且工作地(设备)按工艺顺序排列成链索形式，劳动对象在工序间作单向移动。(5)劳动对象流水般地在工序之间移动，生产过程具有高度的连续性。二、流水线的特征、形式与组织条件（一）流水生产的特征二、流水线的特征、形式与组织条件（二）流水生产的特征流水线的分类(1)根据生产对象的移动与否，流水线可分为固定流水线和移动流水线。(2)根据流水线上生产对象的数目，可分为单一对象流水线和多对象流水线从对象的轮换方式来看，多对象流水线又分为可变流水线、成组流水线和混合流水线。1）可变流水线是成批轮番地生产固定在流水线上的几个对象；2）成组流水线是在同一时间内成组地生产固定在流水线上的若干种对象；3）混合流水线是在同一时间内混合生产多个品种而遵守—定的投产顺序。(3)根据流水生产的连续程度，流水线分为连续流水线和间断流水线。(4)根据流水线机械化程度，可分为手工流水线、机械化流水线和自动生产线。二、流水线的特征、形式与组织条件（二）流水生产的特征流水线二、流水线的特征、形式与组织条件（三）组织流水生产的条件1、产品结构和工艺相对稳定。2、工艺过程能划分为简单的工序，又能根据工序同期化的要求把某些工序适当合并和分解，各工序的单件工时不宜相差过大。3、制品产量足够大，单位劳动量也较大，以保证流水线各工作地(设备)负荷。4、厂房建筑和生产面积容许安装流水线的设备、工装和运输传送装置。二、流水线的特征、形式与组织条件（三）组织流水生产的条件三、单一对象流水线组织设计（一）流水线设计的基本内容1、流水线技术设计（硬件设计）：指工艺规程的制订、专用（设施）设备设计、设备改装设计、专用工夹器具设计、运输传送装置设计等。2、流水线组织设计（软件设计）：指流水线节拍的确定、设备需要量和负荷系数计算、工序同期化分析、工人配备、生产对象传送方式设计、流水线平面布置、流水线工作制度、服务组织和标准计划图表的制订等。（二）流水线组织设计的准备工作1、产品零件分类。目的：（1）明确适于与不适于用流水生产方式制造的产品、零件和部件；（2）对适于者进行流水线形式分析。2、改进产品结构，使之适于流水生产。3、审查和修改工艺规程。研究的主要内容：

1）流水生产的封闭性；2）加工基准与加工顺序的一致性；3）机械化程度与加工效率的稳定性。4、收集整理组织设计所需相关资料。三、单一对象流水线组织设计（一）流水线设计的基本内容三、单一对象流水线组织设计（三）组织设计与计算基本步骤：1、确定流水线形式与节拍节拍：节奏：

三、单一对象流水线组织设计（三）组织设计与计算三、单一对象流水线组织设计（三）组织设计与计算1、确定流水线形式与节拍流水线运输批量设计参考值：

T(i)(分)单件重量（公斤）0.10.20.51.02.05.0≥10运输批量（件）＜1.01005020105211.0～2.0502020105212.0～5.020201052215.0～10101052211三、单一对象流水线组织设计（三）组织设计与计算T(i)(分三、单一对象流水线组织设计（三）组织设计与计算2、工序同期化指通过各种可能的技术组织措施，调整或压缩各工序的单件时间定额，使其等于流水线节拍或与节拍成整数倍比关系。（1）机械加工工序同期化的主要措施：1）在影响同期化的关键工序，通过改进机床、增加机床附件、同时加工多个零件等办法，提高生产效率。2）采用高效专用工艺装备，以减少装夹零件、更换刀具、测量尺寸的时间。3）改进工作地布置与操作方法，减少辅助作业时间等。（2）装配工序同期化的主要措施：1）分解与合并工序。2）合理调配力量。3）采用高效工具，改进装配工艺方法，减少装配时间。

三、单一对象流水线组织设计（三）组织设计与计算三、单一对象流水线组织设计（三）组织设计与计算3、计算设备（工作地）数量和设备负荷系数（1）各工序设备数量：（2）单件制品加工间断时间：三、单一对象流水线组织设计（三）组织设计与计算三、单一对象流水线组织设计（三）组织设计与计算3、计算设备（工作地）数量和设备负荷系数（3）设备负荷系数：1）工序设备负荷系数2）流水线设备负荷：三、单一对象流水线组织设计（三）组织设计与计算三、单一对象流水线组织设计（三）组织设计与计算3、计算设备（工作地）数量和设备负荷系数（4）关于多条生产线加工同一种制品的出产节拍：4、计算工人人数（1）工序工人数：（2）流水线工人数三、单一对象流水线组织设计（三）组织设计与计算三、单一对象流水线组织设计（三）组织设计与计算5、确定流水线的节拍性质和实现方法三种基本形式：（1）强制节拍流水线，可采用三种类型传送带：分配式传送带、连续式工作传送带、间歇式（脉冲式）工作传送带。（2）自由节拍流水线，一般采用连续式运输传送带、滚道(辊道)、平板运输车、滑道等。（3）粗略节拍流水线，一般采用滚道、重力滑道、手推车、叉车、吊车等。三、单一对象流水线组织设计（三）组织设计与计算三、单一对象流水线组织设计（三）组织设计与计算6、流水线平面布置（1）流水线平面布置基本形状直线形直角形开口形山字形环形蛇形三、单一对象流水线组织设计（三）组织设计与计算直线形直角形三、单一对象流水线组织设计（三）组织设计与计算6、流水线平面布置（2）单列与双列流水线1）单列流水线简图2）双列流水线简图

12345传输送带24681013579传送带三、单一对象流水线组织设计（三）组织设计与计算12345传三、单一对象流水线组织设计（三）组织设计与计算6、流水线平面布置3）流水线加工衔接原则：零件加工的完结处，紧接部件装配开始处；部件装配完结处，紧接总装开始处。7、流水线标准计划图表编制主要内容：

期量标准、工作制度、工作程序等。8、流水线经济效果评价三、单一对象流水线组织设计（三）组织设计与计算四、多对象流水线组织设计（一）可变流水线组织设计1、成批生产企业一般特征:产品品种、规格较多，但许多零件在结构上和工艺加工上具有较强的一致性或相似性。2、可变流水线的基本特征：（1）流水线上成批轮番地生产若干种对象，当更换加工对象时，设备和工装需要进行调整，但调整工作量不大。（2）每种加工对象在流水线所有工序上的设备负荷系数应大致相同。3、可变流水线节拍计算四、多对象流水线组织设计（一）可变流水线组织设计四、多对象流水线组织设计（1）代表零件法原理：将各种零件的产量按加工量折合为一种零件的产量，然后据以计算节拍。四、多对象流水线组织设计四、多对象流水线组织设计（2）加工劳动量比重法原理：按各种零件在流水线上加工总劳动量中的比重分配有效工作时间，然后据以计算各种零件的节拍。四、多对象流水线组织设计四、多对象流水线组织设计4、确定各工序设备数量及计算设备负荷系数（1）各工序设备数量四、多对象流水线组织设计4、确定各工序设备数量及计算设备负四、多对象流水线组织设计4、确定各工序设备数量及计算设备负荷系数（2）设备负荷系数四、多对象流水线组织设计4、确定各工序设备数量及计算设备负四、多对象流水线组织设计4、确定各工序设备数量及计算设备负荷系数（3）轮番生产设备负荷系数平衡条件四、多对象流水线组织设计4、确定各工序设备数量及计算设备负四、多对象流水线组织设计（二）多对象按组加工流水线的组织设计1、基本特征：（1）在流水线各工序间成组加工、成组移动；（2）在组内按预定零件编顺顺序加工；（3）零件组在各道工序的加工时间与流水线节拍相等或成整数倍比关系。（4）零件转换加工时，设备不需要进行调整。四、多对象流水线组织设计（二）多对象按组加工流水线的组织设四、多对象流水线组织设计（一）多对象按组加工流水线的组织设计2、流水线参数计