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1、生产与运作管理Production &Operation ManagementThe School of Management HUST第八章 制造业作业计划与控制 8.1 生产作业计划 8.2 流水车间作业排序 8.3 单件车间作业排序 8.4 生产作业控制生产与运作管理陈荣秋、马士华编著8.1 生产作业计划概述n 生产作业计划的内容 生产作业计划的主要任务是将主生产计划或MRP中的零部件投入出产计划细化，他是MRP的具体执行计划，具体、详细地规定了各车间、工段、班组以至每个工作地在较短的时间内（月、旬、周、日、轮班、小时）的生产运作任务。生产与运作管理陈荣秋、马士华编著生产作业计划的作用
2、保证主生产记哈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。生产与运作管理陈荣秋、马士华编著生产作业计划的期量标准n 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。生产与运作管理陈荣秋、马士华编著生产作业计划的期量标准n期量标准是生产作业计划工作的重要依据，也称为生产作业计划标准。它是对劳动对象在生产运作过程中的运动所规定的时间和数量的标准n 期量标准按每种产品分别制定。如成批生产运作的主要期量标准包括：批量、生产运作间
3、隔期、生产运作周期、生产运作提前期。生产与运作管理陈荣秋、马士华编著批量和生产间隔期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时间间隔。生产与运作管理陈荣秋、马士华编著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
4、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。生产与运作管理陈荣秋、马士华编著 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与运作管理陈荣秋、马士华编著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毛坯加工出产提前期机械加工投入提前期产品生命周期图图81：生产周期与生产提前期的关系：生产周期与生产提前期的关系生产与运作管理陈荣秋、马
5、士华编著生产提前期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缺获的期量标准。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与运作管理陈荣秋、马士华编著作业排序n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
6、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好似生产控制的一切行动。生产与运作管理陈荣秋、马士华编著排序中的几个概念n 工件（Job）：服务对象n 机器（Machine、Process）:服务者如：n n个零件在机器上加工，则零件是工件，设备是机器；n工人维修设备，出故障的设备是工件，工人是机器。生产与运作管理陈荣秋、马士华编著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）上连续加工的过程称为工学（Operation）。生产与运作管理陈荣秋、马士华编著 排序中的约束条
7、件，主要指的是工件的性质以及它们在加工过程中的要求和限制： 加工时间 一个工件的加工时间：n个工件的加工时间则用矩阵来表示： ；n个工件的加工时间则一年用矩阵来表示：其中，pij是工件Jj在机i上所需要的加工时间。 生产与运作管理陈荣秋、马士华编著生产与运作管理陈荣秋、马士华编著目标函数n 用 表示工件的完工时间，一般来说，要极小化的目标函数问题完工时间 的函数。在排序问题中，目标函数主要有以下几种： 最大完工时间或时间表长（Schedule Length,Make-Span） 时间表长可定义为： ，即为最后一个被加工完的工件的完工时间。 加权流程时间（Weighted Flow Time）和
8、加权完工时间 一个工件的流程时间是指工件从到达系统开始一直到加工完为止的时间，包括在系统中的等待时间和加工时间： 生产与运作管理陈荣秋、马士华编著 系统的平均加权时间： 将上述平均流程时间转换一下： 由于第二项时常数，第一项的分母也是常数，因此极小化平均加权流程时间相当于极小化总加权完工时间（Total Weighted Completion Time）:生产与运作管理陈荣秋、马士华编著生产与运作管理陈荣秋、马士华编著排序问题的分类与表示方法排序问题的类别有多种划分方法，这里采用国际上使用的三参数表示方法来描述排序问题： 域表示机器的数量、类型和环境。 域表示工件的性质、加工要求和限制，资源的
9、种类、数量和对加工的影响等。 域表示要优化的目标函数。生产与运作管理陈荣秋、马士华编著排序问题的求解n 可行排序与最优排序 排序问题中的机器、工序、资源都是有限的，绝大部分排序问题是从有限个可行解中找出一个最优解，使目标函数达到极小。n 三种计划（半能动计划、能动作业计划、无延迟作业计划）生产与运作管理陈荣秋、马士华编著例题解：这是一个到达时间不已知、目标函数是加权时间长的单机排序问题。该问题有两个可行排序，图82给出了它们的干特图。图82（a）所示的可行排序的目标值是85，图83所示的可行排序的目标值是46，这是最优排序，但它是延迟排序。J1J2J2J10101501616ab图图 8-2:
10、两排序的干特图两排序的干特图生产与运作管理陈荣秋、马士华编著流水车间作业排序n 流水车间排序问题的特征是每个工件的加工路线都是一样的，或称为通顺序作业排序问题，表示为Fm|g，其中g是完工时间的不减函数，常见的目标函数有时间长和加权总完工时间。生产与运作管理陈荣秋、马士华编著问题F2|Cmax的排序算法n 对于2台机器的流水作业排序问题，只需考虑排列排序，此问题可用Johnson算法求解或称SPT-LPT算法，该算法是基于Johnson法则基础上的，并且是最优排序。 Johnson法则：min(p1i,p2j) min(p2i,p1j),则工件Ji应该排在工件Jj之前，如果中间是等号，则可以随
11、意安排。生产与运作管理陈荣秋、马士华编著 Johnson算法： 把工件按工序加工时间分成两个子集， ，对于两个工序加工时间相等的工件可以分在两个子集的任意一个； 先将第一个子集 中的工件按第一台机器上加工时间 的不减顺序（SPT规则），再将第二个子集 中的工件按第二台机器上加工时间 的不增顺序（LPT规则）排列。生产与运作管理陈荣秋、马士华编著生产与运作管理陈荣秋、马士华编著启发式算法n Palmer算法 Palmer于1965年对流水作业排序问题提出了按斜度指标排列工件的启发式算法，该算法先定义工件的斜度指标 ，然后将各工件按其斜度指标不增进行排序。n CDS算法 Campbell等人于19
12、70年对流水作业排序问题提出了一个基于Johnson算法的启发式算法，该算法先产生m-1个排列，然后从中选优。生产与运作管理陈荣秋、马士华编著Gupta算法Gupta于1987年对流水作业排序问题提出了另一个启发式算法，该算法先对工件定义其优先因子：生产与运作管理陈荣秋、马士华编著生产作业控制n 实行生产作业控制的原因 生产环境的变化 计划的失误 执行的原因 执行过程中，有可能会出现操作人员执行不力、效率不高和工作态度等现象，造成计划完不成。 执行因素的影响 生产与运作管理陈荣秋、马士华编著生产作业控制的程序 制定生产作业监控体系 监控实际生产过程 评估偏差情况 采取纠偏措施生产与运作管理陈荣
13、秋、马士华编著生产作业控制的功能 为每个车间的工单指派优先级 维护车间在制品数量 将车间工单信息传送到相应办公室 提供实际产出数据来为能力控制服务 根据车间工单对机位的要求，为在制品库存管理提供数量信息 测量人员和设备的效率、利用率和产量。生产与运作管理陈荣秋、马士华编著生产与运作管理陈荣秋、马士华编著生产作业控制的主要工具n 实际生产中，有不少工具可以用来进行生产作业控制，这些工具容易通过运用适当的软件来生成，主要包括： 调度单 日报、月报 例外报告、异常报告 输入/输出（Input/output control，I/O）报告生产与运作管理陈荣秋、马士华编著漏斗模型n 模型介绍 德国汉诺威大
14、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）。n 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。当工作中心的输入超过输出，就会拖欠订单，结果将会出现作业推迟、客户不满、下游作业或相关作业的延期。 生产与运作管理陈荣秋、马士华编著注：曲线图的垂直段表示某天到达或完成的一个或多个工件之间所包含的工作量；水平段表示相邻两个到达或完成的任务之间的时间间隔。如果运输时间不变，输入曲线与上道工序的输出曲线相对应。生产与运作管理陈荣秋、马士华编著控制规则n 在一段较长的时间内（如数周）内，若工况稳定，输入输出两条曲线可以近似地用两条直线来表示，其斜率（平均生产率）等于平均在制品库存/平均通过时间。n 实际实践中，可以采用四个规则来调整输入、输出、在制品库存和通过时间： 若希望保持在制品库存量，可暂时增加或减少输入。 若希望改变在制品库存量，可暂时增加或减少输入。 若希望平均通过时间在所控制的范围内，则适当调整平均在制品库存与生产率的比例。 要使各个工件的平均通过时间稳定，可以采用FIFO规则来安排各工件的加工顺序。生产与运作管理陈荣秋、马士华编著
