第八章车间作业计划与控制

南京农业大学工学院管理工程系第八章车间作业计划与控制作业计划与控制

车间作业计划与控制解决什么问题？（1）订单排序（2）作业调度（2）车间控制本章主要内容8.1基本概念8.2车间作业排序8.3作业调度8.4车间作业控制

本章主要内容8.1基本概念8.2车间作业排序8.3作业调度8.4车间作业控制

车间作业计划与控制车间作业计划是在MRP所产生的加工制造订单（即自制零部件生产计划）的基础上，按照交货期前后和生产优先级选择原则以及车间的生产资源情况（如设备、人员、物料的可用性、加工能力的大小等），将零部件的生产计划以订单形式下达给适当车间。生产控制是以生产计划和作业计划为依据，检查、落实计划执行情况，发现偏差即采用纠正措施，保证实现各项计划目标。作业计划与控制的架构

图8.1车间作业计划与控制的架构车间作业计划与控制的目标满足交货期要求在制品库存量最小使平均流程时间最短提供准确的作业状态信息提高机器/人工的利用率减少调整准备时间使生产和人工成本最低基本术语加工单

面向加工作业说明物料需求计划的文件，包括工艺路线、需要什么工具、材料、能力和提前期。派工单 是一种面向工作中心说明加工优先级的文件，说明工作中心在某时段所要完成的生产任务。说明哪些工作已经完成、哪些在排队、应该何时加工？何时完成？加工单的需用日期？计划加工时数？下道工序？数量需用完成派工单的典型格式计划进度开始日期完工日期物料号物料名称工作中心：8513 名称：车床加工单号工序号数量需用完成时间准备加工上工序下工序已加工的工件正加工的工件将达到的工件75831D970872016209705049705041.01028860188501C9709850209705049705060.2151028860351888F9712040409705069705070.2108420入库16877G9737620309705079705070.15.08510852337414D9708725159705109705110.18.07100820088501C9709810109705129705120.13.072008532基本术语无限负荷方法 工作分配时，只考虑需要多少时间，不考虑完成某项工作所需的资源是否有足够的能力；也不考虑完成工作的时间顺序。有限负荷方法考虑时间和资源能力。本章主要要内容8.1基本概念念8.2车间作业业排序8.3作业调度度8.4车间作业业控制作业排序序1、排序(Sequencing)决定不同同作业/加工件在在加工中中心的加加工顺序序;2、加工路路线与加加工顺序序的区别别加工路线线：假定n个工件要要经过m台机器加加工，某某个工件件经过车车、铣、、钻钻、磨的的路线加加工，由由加工工工艺决定定。加工顺序序：每台机器器加工n个工件的的先后顺顺序，是是排序问问题。排序的重重要性在排序不不恰当的的车间，，经常会会出现作作业等待待时间占占总生产产周期的的95%，从而造成成一个较较长的工工作流周周期，再再加上库库存时间间和其他他时间，，就会使使现金流流周期长长。作业计划划和排序序的关系系1、排序(Sequencing)决定不同同加工件件在加工工中心的的加工顺顺序;2、作业计计划作业计划划的主要要问题不不但要确确定在各各台机器器上工件件的加工工顺序，，而且，，在通常常情况下下都规定定最早可可能开工工时间和和结束时时间.但当工件件的加工工顺序确确定之后后，作业业计划也也就基本本确定了了。排序的评评价尺度度加工顺序序安排合合理与否否的评价价尺度最大流程程时间Fmax一批工工件经经过n台设备备，从从第一一个工工件在在第一一台机机器开开始加加工时时算起起，到到最后后一个个工件件在最最后一一台机机器上上完成成加工工时为为止所所经过过的时时间。。平均流程程时间各等待加加工零件件流程时时间的平平均值。。最大延期期量Dmax等待加工工零件中中完工日日期超过过交货期期的最大大值。平均延期期量各等待加加工零件件延期量量的平均均值。单件工件件流程时时间：工工件在设设备的停停留时间间，包括括等待时时间和加加工时间间。单件工件件延迟时时间=流程时间间-交货期。。排序的评评价尺度度平均流程程时间流程时间间任务数利用率处理时间间流程时间间=流程时间间—交货期==延迟时间间=延迟时间间任务数任务平均均延迟时时间影响作业业排序的的因素（1）生产任任务的到到达方式式（2）车间中中的设备备种类和和数量（3）车间中中的人员员数量（4）生产任任务在车车间中的的流动方方式（5）作业计计划的评评价标准准排序问题题引例：n个作业单单台工作作中心排排序问题题。在一一周的开开始，有有5位顾客提提交了他他们的订订单。原原始数据据为：订单（以以到达的的顺序））加加工时时间（天天）交交货期（（天）ABCDE3426156792如何排序序？作业排序序的优先先规则1、FCFS（先到优优先）：：按订单送送到的先先后顺序序进行加加工；2、SOT（最短作作业时间间优先））：优先选选择最短短加工时时间的任任务；3、EDD(交货期优优先)：最早交货货期最早早加工。。4、STR（剩余时时间最短短优先））或LS（最短松松弛时间间）：剩余时间间（松弛弛时间））是指距交交货期前前所剩余余时间减减去加工工时间所所得的差差值。优优先权给给剩余时时间最短短的任务务。作业排序序的优先先规则5、RAN（随机规规则）主管或操操作工通通常随意意选择一一件他们们喜欢的的进行加加工；6、LCFS（后到优优先）：该规则则经常作作为缺省省规则使使用。因因为后来来的工单单放在先先来的上上面，操操作人员员通常是是先加工工上面的的工单。。7、CR（临界比、、紧迫系系数）计算出距距离到期期日所剩剩的时间间与还需需的工作作时间的的比率，，按照比率率递增的的次序安安排工作作进度。。排序问题题的模型型排序问题题模型n/m/A/B其中，n为作业数数（n>=2）；m是机器数数量；A表示车间间类型；；B为目标函函数。N个作业单单台工作作中心的的排序例：n个作业单单台工作作中心排排序问题题。在一一周的开开始，有有5位顾客提提交了他他们的订订单。原原始数据据为：订单（以以到达的的顺序））加加工时时间（天天）交交货期（（天）ABCDE3426156792方案一：FCFS规则方案一 利用用FCFS规则加工顺序加加工时间间交交货日期流流程程时间延延期时时间ABCDE3426156792方案一：FCFS规则方案一 利用用FCFS规则加工顺序加加工时间间交交货日期流流程程时间延延期时时间ABCDE34261567920+3=33+4=77+2=99+6=1515+1=16总流程时间=3+7+9+15+16=50（天）平均流程时间间=50/5=10天平均延期=（0+1+2+6+14）/5=4.6天。012614方案二：SOT规则方案二 利用用SOT（最短作业时时间）规则加工顺序加工时间交货日期流流程程时间延延期时间间ECABD1234627569方案二：SOT规则方案二 利用用SOT（最短作业时时间）规则加工顺序加工时间交货日期流流程程时间延延期时间间ECABD12346275690+1=11+2=33+3=66+4=1010+6=16总流程时间=1+3+6+10+16=36（天）平均流程时间间=36/5=7.2天平均延期时间间=（0+0+1+4+7）/5=2.4天。00147方案三：EDD规则加工顺序加加工时时间交货日期流程时间延延期期时间E

ABCD1342625679方案三利利用EDD(最早交货期最最先加工)规则方案三：EDD规则加工顺序加加工时时间交货日期流程时间延延期期时间E

ABC1=11+3=44+4=88+2=1010+6=16总流程时间=1+4+8+10+16=39（天）平均流程时间间=39/5=7.8天平均延期时间间为=（0+0+2+3+7）/5=2.4天。方案三利利用EDD(最早交货期最最先加工)规则00237方案案四四：：LCFS规则则加工工顺顺序序加加工工时时间间交交货货日日期期流流程程时时间间延延期期时时间间EDCBA1624329765方案四 利用用LCFS（后到先服务务）规则方案四：LCFS规则加工顺序加加工工时间交交货日日期流流程时间间延延期时间EDCBA16243297650+1=11+6=77+2=99+4=1313+3=16总流程时间=1+7+9+13+16=46（天）平均流程时间间=46/5=9.2天平均延期=（2+7+11）/5=4.0天方案四四利利用LCFS（后到到先服服务））规则则002711方案五五：随随机加工顺顺序加加工时时间交交货日日期流流程程时间间延延期时时间DCAEB6231497526方案五五利利用随随机规规则方案五五：随随机加工顺顺序加加工时时间交交货日日期流流程程时间间延延期时时间DCAEB62314975260+6=66+2=88+3=1111+1=1212+4=16总流程程时间间=6+8+11+12+16=55（天））平均流流程时时间=55/5=11天平均延延期=(1+6+10+10)/5=5.4天方案五五利利用随随机规规则0161010方案六六：STR规则加工顺顺序加工时时间交交货货日期期松弛时时间流程时时间延延期时时间EABDC1346225697方案六六利利用用剩余余松弛弛时间间最短短(STR)规则12235剩余松松弛时时间：：将在在交货货期前前所剩剩余的的时间间减去去剩余余的总总加工工时间间所得得的差差值。。方案六六：STR规则加工顺顺序加工时时间交交货货日期期松弛时间流程时间延延期时时间E

ABD1=11+3=44+4=88+6=1414+2=16总流程时时间=6+4+8+14+16=43（天）平均流程程时间=43/5=8.6天平均延期期=(2+5+9)/5=3.2天方案六利利用剩剩余松弛弛时间最最短(STR)规则0025912235优先调度度规则比比较规则总总的流程程时间平平均流程程时间平平均延延期FCFSSOTEDDLCFS随机STR503639465343107.27.89.210.68.64.62.42.44.05.43.2此例中SOT比其余的的规则都都好，但但情况总总是这样样的吗？？作业排序序的目标标（1）所有工工作时间间最短；；（2）极小化化流程时时间；（3）满足顾顾客或下下一道作作业的交交货期；；（4）极小化化准备时时间或成成本（5）极小化化在制品品库存；；（6）极大化化设备或或劳动力力的利用用N个作业两两台工作作中心排排序n/2排序问题题模型图8.3n个作业两两台机器器的排序序模型N个作业两两台工作作中心排排序订单iaibi157212382454537644引例6个订单在在两台工工作中心心上的作作业时间间如下表表所示（（依次经经过a,b。如何排序序？N个作业两两台工作作中心排排序S.M.Johnson于1954年提出了了一个排排序方法法，其目目的是极小化从第一个个作业开开始到最最后一个个作业为为止的全全部流程程时间。。约翰逊逊规则包包含下列列几个步步骤（n/2)：列出每个个作业在在两台工工作中心心上的作作业时间间表；找出最短短的作业业时间；；如果最短短的作业业时间来来自第一一台工作作中心，，则将它它排到前前面；如如果最短短的作业业时间来来自第二二个工作作中心，，则将该该作业排排到最后后；对剩余作作业重复复进行步步骤A和B，直到排排序完成成。出现最小小值相同同的情况况，则任任意排序序！N个作业两两台工作作中心排排序iaibi157212382454537644例6个订单在两台台工作中心上上的作业时间间如下表所示示（依次经过过a,b），如何排序序。N个作业两台工工作中心排序序iaibi157212382454537644从矩阵中找出出最短加工时时间，它出现现在M1上，所以，相相应的工件（（工件2），将工件2排在第1位。划去工件件2的加工时间。。余下加工时间间中最小者为为2，它出现在M2上，相应的工工件（工件3）应将它排到到最后一位。。划去工件3的加工时间。。继续按Johnson算法安排余下下工件的加工工顺序。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25___3将工件4排第5位25__43将工件6排第3位256_43将工件1排第4位256143最优加工顺序序为：S=(2,5,6,1,4,3)例6个订单在两台台工作中心上上的作业时间间如下表所示示，如何排序序。N个作业两台工工作中心排序序iaibi157212382454537644最优加加工顺顺序为为：S=(2,5,6,1,4,3)例6个订单单在两两台工工作中中心上上的作作业时时间如如下表表所示示，求求最优优解。。问题：如何何计算算排序序的总总流程程时间间？甘特图图N个作业业两台台工作作中心心排序序图8.4甘特图图N个作业业三台台工作作中心心排序序如何排排序？？Johnson规则？？N个作业业三台台工作作中心心排序序Johnson扩展规规则设有三三台机机器A,B,C依次完完成三三个工工序加加工，，如果果机器器B上的最最长加加工时时间比比机器器A或机器器C上的最最小加加工时时间还还要小小，或或者二二者相相等，，即min{tiA}>=max{tiB}或者min{tic}>=max{tiB}则可以以定义义ti1=tiA+tiB;ti2=tiB+tiC把ti1,ti2看作两两台机机器上上第i个作业业的加加工时时间，，然后后用johnson规则排排序N个作业业三台台工作作中心心排序序iaibici1458296103826464758411例：对对如下下作业业进行行排序序N个作业业三台台工作作中心心排序序iaibici1458296103826464758411例：对对如下下作业业进行行排序序iai*ci*19132151631084101151215合并最优加加工顺顺序为为S=(1,4,5,2,3)N个作业业n个工作作中心心排序序在多个个工件件分派派到多多个工工作地地的最最简单单的问问题是是“N到n”分派。。对这这个问问题，，可可以使使用指指派法法。指派法法是线线性规规划中中运输输方法法的一一个特特例。。其目目的是是极小小化极极大化化某些些效率率指标标。指派方方法很很适合合解决决具有有如下下特征征的问问题：：有N个“事项项”要分分配配到到n个“目的的地地”;每个个事事项项必必须须被被派派给给一一个个而而且且是是唯唯一一的的目目的的地地;只能能用用一一个个标标准准（（例例如如，，最最小小成成本本，，最最大大利利润润或或最最少少完完成成时时间间等等））.N个作作业业n个工工作作中中心心排排序序例指指派派方方法法假假定定一一个个调调度度员员有有5项作作业业要要完完成成。。每每项项作作业业可可在在5台工工作作中中心心的的任任一一台台上上完完成成（（n=5）。。完完成成每每项项作作业业的的成本本见下下表表。。计计划划员员想想设设计计一一个个最最小小成成本本分分配配方方案案（（有有5！=120个可可能能的的分分配配方方案案））。。表明明每每项项作作业业的的工工作作中中心心加加工工成成本本分分配配矩矩阵阵作业业ⅠⅡⅢⅣⅤA56473B64926E35435D88555C49244N个作作业业n个工工作作中中心心排排序序这个问题题可以用用指派法法来解决决，步骤骤如下：：将每行行中的的数减减去该该行中中的最最小数数（这这将会会使每每行中中至少少有一一个0）然后,将每列列中的的各个个数量量减去去该列列中的的最小小数（（这将将会使使每列列中至至少有有一个个0）判断覆覆盖所所有0的最少少线条条数是是否等等于n。如果果相等等，就就得到到了一一个最最优方方案，，因为为作业业只在在0位置上上指派派给工工作中中心，，如果果满足足上述述要求求的线线条数数少于于n个，转转至第第4步画尽可可能少少的线线，使使这些些线穿穿过所所有的的0（这些些线可可能与与步骤骤3中的线一样样）。将未被这些些线覆盖的的数减去其其中最小的的，并将位位于线交点点位置上的的数加上该该最小的数数，重复步步骤3。N个作业n个工作中心心排序分配矩阵的的求解过程程步骤1：行减——从本行中减减去本行最最小数工作中心作业ⅠⅡⅢⅣⅤA22250B30103C15021D54332E01212步骤2：列减——从每一列中中减去本列列中最小数数工作中心作业ⅠⅡⅢⅣⅤA22250B30103C15021D32110E01212N个作业n个工作中心心排序分配矩阵的的求解过程程步骤3：应用线检检验——覆盖全部0的线数是4，因为要求求的是5，所所以以转转至至第第4步工作作中中心心作业业ⅠⅡⅢⅣⅤA22250B30102C15021D32110E01212步骤骤4：将将未未被被覆覆盖盖的的数数减减去去其其中中的的最最小小数数，，并并将将该该最最小小数数加加到到直直线线的的交交点点上上。。用用步步骤骤3中画画的的线线，，未被被覆覆盖盖的的数数是是1工作作中中心心作业业ⅠⅡⅢⅣⅤA11240B30203C04011D21100E01313N个作业n个工作中心排排序分配矩阵的求求解过程最优方案——用“线检验””工作中心作业ⅠⅡⅢⅣⅤA11240/3B30/4204C0/440/211D2110/50E0/31313最优分配几及及其成本作业Ⅰ分配给给E$3作业Ⅱ分配给给B$4作业Ⅲ分配给给C$2作业Ⅳ分配给给D$5作业Ⅴ分配给给A$3总成本$17本章主要要内容8.1基本概念念8.2车间作业业排序8.3作业调度度8.4车间作业业控制作业调度度作业调度度若干个作作业到达达某个工工作中心心时处于于等待状状态，为为了避免免这种情情况，对对来工作作中心之之前的若若干作业业进行管管理，其其目的是是控制提前期和和在制品品数量，同时能能使瓶颈颈工作中中心充分分被利用用。缩短提前前期的方方法分批作业业和作业分割割。分批作业业分批作业业把原来一一张加工工单加工工的数量量分成几几批，由由几张加加工单来来完成，，以缩短短加工周周期。前提条件件采用加工工单分批或分分割只有在用用几组工工作中心心能完成成同样的的工作时时才有可可能。分批作业业分批前分批后缩短的提提前期分批作业业分批步骤骤（1）一批作作业分成成两个批批次；（2）在第一一个工作作中心完完成第一一批次时时，直接接将它转转移到第第二个工工作中心心B;（3