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1、 9 制造业生产作业计划与控制 引例 作业计划问题的基本概念流水车间作业计划问题单件车间作业计划问题生产作业控制补充内容结束 视频 湖南有色重机 信息流 订单流和物资流 三流合一 3 作业计划问题的基本概念 作业计划相关术语假设条件符号说明排序问题的衡量指标和分类排序问题的4参数表示法 一个零件不能同时在几台机器上加工零件在加工过程中采用平行移动方式不允许中断每道工序只在一台机器上完成零件数 机器数和工时已知每台机器同时只能加工一个零件 4 相关符号 5 相关符号 6 排序问题的衡量指标和分类 视频 企业资源优化配置案例 海尔内部市场链 7 排序问题的衡量指标和分类 8 排序问题的4参数表示法
2、 请回答 n 3 P Cmax 的意义 9 流水车间作业计划问题 加工周期2台机器排序问题的最优算法一般n m P Fmax问题的启发式算法 描述 n个不同零件要按相同的加工路线经过m台机器加工 目标是使这批零件的加工周期最短加工周期计算 10 加工周期计算 假设 n个零件的加工顺序为S S1 S2 Sn Si为排在i位加工的零件代号CkSi表示零件Si在机器Mk上的完工时间PSik表示零件Si在Mk上的加工时间k 1 2 3 m i 1 2 3 n 机器k 1 机器k 机器k 1 机器k 第一种情况 第二种情况 11 加工周期计算 则CkSi可按以下公式计算 算例 一个6 4 p Fmax问
3、题 加工时间如下表所示 当按照S 6 1 5 2 4 3 加工时 求Fmax 12 2台机器排序问题的最优算法 描述 n个零件经过2台机器加工 使加工周期最短的流水作业排序问题Johnson算法假设 ai表示零件Ji在机器M1上的加工时间bi表示零件Ji在机器M2上的加工时间如果 则零件Ji应该排列在Jj之前如果为等号 则排列顺序任意 13 算法步骤 14 2台机器排序问题的最优算法 算例 利用Johnson算法求下表所示的6 2 F Fmax问题的最优解 15 一般n m P Fmax问题的启发式算法 一般的流水车间排列排序问题如想求得精确解可用分支界定法 但计算量比较大 以至于计算机也无法
4、求解 因此常用一些启发式算法求近似解Palmer法 按零件的斜度指标排列零件的启发式算法 按各零件 i不增的顺序排列零件 可得出较优的排顺结果 如果排列的结果有多个 可以通过计算Fmax 取其中最优Fmax对应的排序作为排序结果 16 一般n m P Fmax问题的启发式算法 算例 有一个4 3 F Fmax问题 其加工时间如下表所示 试用Palmer法求解 17 单件车间作业计划问题 描述 n个零件在m台机器上进行作业 加工时间最短的单件作业排序结果内容单件作业排序问题描述一般n m G Fmax问题的启发式算法 18 任务分配问题 目标 使任务和资源得到最佳匹配常用线性规划模型 匈牙利法
5、求解最优任务和资源分配 算例 如下表 请用匈牙利法求出任务分配 19 匈牙利法里程 20 单件作业排序问题描述 一般的单件作业排序问题中单个工件可以描述为 工件i的第j道工序是在机器k上进行 请回答上述加工矩阵所代表的含义 21 一般n m G Fmax问题的启发式算法 假设构成三类启发式算法 St t道工序之前已排序工序构成的部分作业计划 Ot 第t道工序可以安排的工序集合Tk Ot 中工序Ok最早可能开工时间Tk Ot 中工序Ok最早可能完工时间 22 能动作业计划排序问题 描述 任何一台机器的每段空闲时间都不足以加工一道可加工工序的半能动计划 各工序都按最早可能开工时间安排的作业计划 能
6、动作业计划的排序步骤 算例 有一个2 3 G Fmax问题 其加工描述矩阵D和加工时间矩阵T 分别为试构成一个能动作业计划 23 排序步骤 24 无延迟作业计划排序问题 描述 没有任何延迟出现的能动作业计划 任何一台机器的每段空闲时间都不足以加工一道可加工工序的半能动计划 各工序都按最早可能开工时间安排的作业计划 无延迟作业计划排序步骤 算例 有一个2 3 G Fmax问题 其加工描述矩阵D和加工时间矩阵T 分别为试构成一个无延迟作业计划 25 排序步骤 26 三类启发式算法 优先调度法随机抽样法概率调度法 SPT 优先选择加工时间最短的工序FCFS 优先选择最早进入可排工序集合的工件EDD
7、优先选择完工期限紧的工件MWKR 优先选择余下加工时间最长的工件LWKR 优先选择余下加工时间最短的工件MOPNR 优先选择余下工序数最多的工件RANDOM 随机地挑一个工件SCR 优先选择临界比最小的工件 工件允许停留时间与工件余下加工时间之比 27 生产作业控制 控制原因控制条件控制方法 28 漏斗模型 控制图意义基本公式控制规则 保持在制品库存稳定 单位时间内的平均输入等于平均输出改变在制品库存量 增加输入 在制品上升 或减少输入 在制品下降 控制平均通过时间在规定的范围内 适当调整平均在制品库存与单位时间平均产量比例工件的平均通过时间稳定 采用FIFO规则安排各工件的加工顺序 以下四个
8、简单的规则主要是调整输入 输出 在制品库存和通过时间 算例 29 到达任务 完成任务 控制图意义 30 基本公式 对于单台机器的情况 可以按照泊松输入 负指数分布 单服务台的等待制 M M 1 系统描述 31 基本公式 其中 平均等待时间等于工件的平均在制品库存的加工时间量平均队长等于平均在制品库存量在一段时间内 如果工况稳定 输入输出曲线可以近似地由两条平行直线表示 则其斜率这时 32 漏斗模型算例 算例 某工作地加工能力8小时 天 现对该工作地做了为期10天的观察 某月20日 29日 在观察期内的输入输出情况如excel表所示 试根据这些数据画出该工作地的输入 输出曲线 并计算有关参数 3
9、3 约束管理 TOC 瓶颈解决方案 鼓 缓冲 绳子使用步骤 34 鼓 瓶颈工序及其缓冲 反映了系统对约束资源的利用 缓冲 分为 时间缓冲 和 库存缓冲 库存缓冲 保险在制品时间缓冲 将所需物料比计划提前一段时间提交 依据瓶颈工序工时和工段产出计划确定 整个工段不因为瓶颈工序而出现断流应考虑加工过程中出现的波动 应针对瓶颈工序制定详细的作业计划瓶颈工序可采用大批量加工 而瓶颈的上游工序和下游维持单件流 鼓 缓冲 绳子 35 绳子 将瓶颈与非瓶颈工序串联起来 有效地使物料依照产品出产计划快速地通过非瓶颈作业 鼓 的目标 使产销率最大 绳子 的目标 使工段库存最小瓶颈决定着生产线的产出节奏 绳子 起
10、传递作用 驱动工段按瓶颈工序节奏进行生产 鼓 缓冲 绳子 36 Step1 识别约束 鼓 采用柱状图Step2 开发系统约束针对瓶颈工序 设置库存缓冲 设置时间缓冲 针对 鼓 设置 缓冲 和 绳子 缓冲量需要参考企业质量管理水平确定瓶颈工序前设置检验工序以防次品 方案一 瓶颈工序前置缓冲方案二 瓶颈工序后置缓冲 企业质量管理水平和人工素质较高时用 使用步骤 37 Step3 提高约束产能约束管理说明了工段工序产能不均 因此必须设法提高约束 瓶颈 工序产能约束工位的工艺改善 操作分析和动素分析加班加点增加工艺设备和人员 加班加点 增加工艺设备和人员虽然提高了工序产能 但本质上需要增加加工成本 除
11、非工序工艺已无改善的余地 否则不采用以上两种策略 使用步骤 38 算例 南京某仪表厂PL装配工段有8个装配工序 装配一个成品时工序关系及各工序装配时间如下图所示 结合TOC的 鼓 缓冲 绳子 对该工段进行改善 使用步骤 39 补充内容 零件在加工过程中的移动方式 顺序移动方式 一批零件在上道工序全部加工完毕后才整批的转移到下道工序继续加工平行移动方式 每个零件在前道工序加工完毕后 立即转移到后道工序继续加工 形成前后工序交叉作业平行顺序移动方式 解决上述两种方式的缺点 组织复杂算例 40 顺序移动方式 41 平行移动方式 42 平行顺序移动方式 43 算例 已知 m 5 n 4 t1 10 t2 4 t3 8 t4 12 t5 6 分别求在顺序移动 平行移动和平行顺序移动方式下 这批零件的加工周期
