制造业作业计划与控制

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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。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

2、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。n 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n 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

3、期限和生产数量方面的所规定的标准产品或零件的期限和生产数量方面的所规定的标准 数据。数据。期量标准按每种产品分别制定： v大量流水线：节拍、在制品定额； v成批生产：批量、生产间隔期、生产周期、提前期、在制品定额；v单件生产：产品生产周期、提前期批量和生产间隔期n 在成批生产的企业中，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n 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

4、时间间隔。批量和生产间隔期n 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0.020.12 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投入提前期

5、毛坯加工出产提前期机械加工投入提前期产品生命周期生产周期与生产提前期的关系生产提前期n 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 时间安量。n 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。n 生产提前期的制定，分为： 前后车间生产批量相等情况下提前期的制定 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

6、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240 120 4020 50 3060 30 10生产提前期生产提前期装配投入提前期161200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12401120121240140 4180 81120 121160201240生产提前期生产提前期期量 标

7、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生产提前期nD装出=0天； D装入=T装=3天；nD机出= D装入+T保+（R机-R装）=3+3+（6-1）=11 （天）nD机入= D机出+T机=（11+12）=23（天）nD毛出= D机入+T保+（R毛-R机）=23+3+（12-6） =32（天）nD毛入= D毛出+T毛=32+6=38（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

8、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。n 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。n 赶工：是在实际季度已经落后于计划进度时采取的行动 。n 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n工件（Job）：服务对象n 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，出故障的设备是工件，工人是 机器。排序中的几个概念n 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

9、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/1n 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 / B n表示工件数目 m表示机器数目 A表示车间类型： F流

10、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、

11、 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)：A.列出每个作业在两台工作中心上的作业时间表 ； B.找出最短的作业时间； C.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； D.对剩余作业重复进行步骤 A和 B，直到排序完成。示例iaibi1572123824545376441. 从矩阵中找出最短加工时间， 它出现在M1上，所以，相应 的工件（工件2），将工件2排

12、 在第1位。划去工件2的加工时 间。2. 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。3. 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 / Fmax问题的最优算法1、Pal

13、mer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） 计算出距离到期日所剩的

14、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加

15、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di514735 6101720DCEBA68142023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di5137416

16、91320DCABE86231420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+