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1、第十五章第十五章作業排程作業排程指導教授：盧淵源教授中山企管生管班第五組邱木欣 陳育德 林世仁 李國偉 高復華 吳志祥劉國地 郭玹如作業排程簡述製造執行系統工作站的本質與重要排程法則與技術作業現場之控制服務業之人員排程結論個案大綱作業排程作業排程定義：為某特定作業的時程設定，包括設備及人力活動的使用。作法：針對產品在生產前，預先做製造時間的安排，規劃該產品的開工及完工時間。目的：在使產品能在一定期間內完成，趕上交貨期限，並減少資金積壓成本。假設A公司生產一樣產品所需時間是半年加工流程週期=加工時間+等待時間：半年加工時間等待時間三個月三個月現金流量週期=庫存時間加工流程週期應收帳款時間庫存時間
2、：1個月應收帳款時間：2個月現金流量週期1629個月庫存加工時間等待時間應收帳款1個月3個月3個月2個月改善工作排程後，消除無效率之等待時間改善後現金流量週期1+3+26個月庫存加工時間應收帳款1個月3個月2個月現金流量週期共減少了3個月，提升了資金運用之效益。作業排程影響影響作業流量影響影響現金流量影響影響資金成本影響影響公司競爭力製造執行系統製造執行系統（ManufacturingExecutionManufacturingExecutionSystemsSystems）負責生產作業排程、派工、跟催、監督及控制負責生產作業排程、派工、跟催、監督及控制工廠的現場的資訊系統，可及時連結工廠的現
3、場的資訊系統，可及時連結MRP、ERP、產品與作業規劃流程、供應鍊系統及銷、產品與作業規劃流程、供應鍊系統及銷售服務管理系統等。售服務管理系統等。作業排程作業排程是目前是目前製造執行系統的核心製造執行系統的核心所在所在工作站的本質工作站的本質工作站：事業體內的一個單位，該單位內有所需的生產器具，可以獨立完成作業。工作站可能是一部機器，或是許多機器，或是用以執行某項工作的特定區域。工作站的重要現代製造環境影響因素：時間基礎競爭、產品多樣化、產品生命週期縮短變異性與波動性快速增加製造彈性能力更是廠商所應具備的必要條件，尤其對中小企業而言，要在市場上與大企業競爭。何謂製造彈性？製造彈性如何衡量？製造
4、彈性水準如何決定？彈性的成本效益如何評估？1.在製造彈性的衡量方面，依據實地情境設計製造彈性的操作性主要依據實地情境設計製造彈性的操作性定義為廠商在衡量內部彈性(即機器彈性與路徑彈性)方面提供了實際的參考依據。2.在製造彈性的管理方面不同彈性型態可因應不同的環境不確定性，且對生產績效的影響不同廠商應依據個別廠房特性與所重視的績效衡量指標，調整所需的彈性型態與彈性水準。3.製造彈性與生產績效及生產成本之間存在非線性關係廠商致力於提升製造彈性時，應能了解極大化製造彈性水準並非最佳有限的彈性水準即可達到最大的彈性利益最適彈性水準的決定應同時考量包括生產力、品質、時間等多項生產績效衡量的影響4.在產品
5、多樣性的管理方面產品多樣性可能透過環境不確定性間接造成生產績效的下降評估產品多樣性之攸關成本時應能考慮環境不確定性的影響，特別是在高利用率 (highlycongested)與 動 態 (highlystochastic)的環境中。5.在製造環境中，環境變異性對生產績效的影響大於產品多樣性儘管廠商可透過製程的自動化，減低產品多樣化對生產績效的負面影響生產環境的不確定性，卻造成了設備生產力的顯著降低研發與實驗的進行有助於未來製程能力與良率的提昇，但對正常生產活動的影響仍須評估，以取得短期與長期績效最佳化的平衡。(一一)產品多樣性對設備生產力之影響產品多樣性對設備生產力之影響在產品多樣性的分析部分
6、，假設屬於i種製程的生產批量其到達率ni為一隨機變數，亦即，ni=m,i=1,2k，且到達過程遵循一致獨立的卜瓦松分配(identicallyindependentPoisson)。屬於i種製程之生產批量其在機台上的處理時間與啟動時間均為隨機變數，分別以pi,si表示，因此，一個屬於i種製程的生產批量，其在機台上的總處理時間為Ti =pi+si,i=1,2,k。為符合現場實際情況，我們續將啟動時間區分為主啟動(以sma表示)與微啟動(以smi表示)兩類。對於個別生產批量在機台上之總處理時間的機率分配我們不作任何限制性的假設，僅假設處理時間與啟動時間互相獨立。產品多樣性對生產績效之影響產品多樣性
7、對生產績效之影響(二二)產品多樣性對生產週期時間的影響產品多樣性對生產週期時間的影響當可用產能(C)增加時，可降低平均生產週期時間；當製程種類數(k)增加，亦即產品多樣性增加時，平均生產週期時間也隨之上升，據此形成假說二；此外，當每一生產批量的平均處理時間(EP)增加時，平均生產週期時間也會增加；生產批量處理時間的變異數(VarP)同樣對平均生產週期時間具有正向影響。產品多樣性對生產績效之影響產品多樣性對生產績效之影響(三三)產品多樣性對生產品質的影響產品多樣性對生產品質的影響品質的定義，一般而言，可將之區分為內部品質與外部品質(HoppandSpearman1996)。以單站的報廢率(scr
8、aprate)與重製率(reworkrate)作為品質的衡量變數。產品多樣性對生產績效之影響產品多樣性對生產績效之影響排程系統的差異排程系統的差異1.產能的考量A.無限負荷InfiniteLoading指工作指派至工作站時，只考慮作業的需求，而不考慮工作站是否有足夠的產能。B.有限負荷FiniteLoading排程考慮各作業指派至各加工機器的設置時間與加工時間，指派各項作業至特定機器的時刻。排程系統的差異排程系統的差異2.時間排定的方向A.正向排程ForwardScheduling指在接到訂單後，向前排定各項作業的完成時間，可得知各作業的最早完成時間。B.反向排程BackwardSchedul
9、ing以未來的某個特定日期(可能是交貨)，反向往前排定各作業的時間，可得知最晚開始時刻。排程系統的差異排程系統的差異3.人員導向或機械導向A.人員導向：在整個生產流程中，人是最重要的資源，故以排定人員時間為主。B.機械導向：在整個生產流程中，機械為最重要的資源，故以排定機械時間為主。圖15.1製造程序與排程工具之種類種類產品特徵典型排程工具連續生產化學品、鋼鐵、電線電纜、飲料、罐裝食品全自動、人力成本佔產品成本比例低、大量產出、專用型設備有限正向排程、設備導向大量製造汽車、電話、螺絲螺帽、紡織品、馬達、家用手工具自動設備、半自動的物料搬運、移動式裝配線、大多數設備在線上有限正向排程、設備導向、
10、零件採拉式JIT系統中量製造工業用零組件、高級消費產品GT蜂巢式、專業小型工廠無限正向排程、使用優先法則、通常為人員導向小量訂單製造特殊或原型設備依功能排定之工作站、人工成本高、通用型設備、產品種類多、低自動化無限正向排程、人員導向使用、使用優先法則於MRP所排定的交期常用的排程與控制功能常用的排程與控制功能排程與控制作業必須執行的功能有分配訂單、設備和人員至工作中心或其他特定的位置。亦為短期產能規劃。決定訂單執行的順序，建立各工作的優先順序。啟動排程工作的執行，即為派工(dispatching)現場管制或生產作業控制，包括：a.開始執行訂單後，檢核訂單狀況和控制訂單之進度b.已延誤與緊急訂單
11、之跟催等候的訂單領班電腦工作員排程人員工作員工作員生產控制排程主要目的整個處理或製程時間保持最短存貨的水準能夠保持低的水平提高機器與人員的使用率提升顧客服務水準以減少顧客等候時間工作排序在機器或工作站上，決定哪一項工作應該優先執行的程序稱為排序(sequencing)優先法則用來排定工作順序的法則，例如加工時間、交期、或訂單到達順序，十項常見的優先法則列於之後的排程的十個優先法則評估優先法則的衡量標準滿足客戶交期或下游生產的需求流程時間最小化，即一項工作在工作站停留的時間製品最小化機器與工作人員之閒置時間最小化排程的十個優先法則先到先服務(FCFS ；first-come，first-serv
12、ed)先後順序來作業最短操作時間(SOT；shortest operation time)時間最短的工作訂單。交期(due date)交期最早的工作優先開始時間( start date)作業開始日期最早的先剩餘寬裕時間( STR；slack time remaining)交期前之時間減去剩餘加工時間之差額排程的十個優先法則.每項作業之剩餘寬裕時間(STR/OP；slacktimeremainingperoperation)STR/OP最短的訂單優先重要比率(CR；criticalratio)交期減去目前日期之差額，再除以剩餘工作天數等候比率(QR；queueratio)排程中剩餘之閒置時間除以
13、預計等候時間後到先服務(LCFS；last-come，first-served)最後到達作業部門的最先隨機或隨興(randomorderorwhim)管理者或作業人員通常選擇任何他們感覺喜歡的工作排程法則與技術(一)單機對n項作業之排程(二)雙機對n項作業之排程(Johnsonmethod)(三)機器數與工作數相同之排程1.指派方法(assignmentmethod)2.線性規劃運輸模式(transportationmethod)(四)m機對n項工作之排程排程法則與技術(一)單機對n項工作之排程排程術語：n項工作單機問題、n/1理論上：排程問題的困難度是隨所考慮的機器數的增加而增加，與工作數目
14、之增加較無關係。所有的訂單都需要使用僅有的彩色影印機，Morales必須決定這五個訂單的處理順序，評估準則是使流程時間最小化。n項工作在單機上作業(例題)MikeMorales是法律影印快遞公司的主管，這家公司為洛杉磯市中心區的法律事務所提供影印服務，有五個客戶在本週的剛開始時，提出他們的訂單，排程資料詳列於下：FCFS法則：(First-come，First-served)先到先處理的法則，導出之流程時間：流程時間合計379151650天平均流程時間50/510天僅有工作A將能準時交貨工作B、C、D、E則將分別延誤1、2、6、14天，平均一項工作將延誤（012614）54.6天SOT法則：(
15、shortestoperationtime)給予加工時間最短之訂單第一優先處理，導出之流程時間流程時間合計136101636天平均流程時間36/57.2天只有工作E和C在交期前完成，工作A僅遲了一天平均工作延誤（00147）52.4天DDATE(交期)法則：(duedate)交期最早之工作優先處理流程時間合計148101639天平均流程時間39/57.8天工作B、C、D之交期將延誤平均一項工作將延誤（00237）52.4天剩餘寬裕時間(STR;slacktimeremaining)剩餘閒置時間最短的訂單優先處理。(交期-處理時間=剩餘閒置時間)排程法則之比較結論一、SOT優於其他法則。二、對n
16、/1個案，在平均等待時間與平均流程時間及其他評估準則之下，SOT法則可利用數學方式證明為最佳解。2 2機對機對n n項作業之排程項作業之排程2項或超過2項工作，必須以相同的順序經過2部機器Johnson法則目的：讓第一項工作的開始，至最後一項工作的結束為止，其間的流程時間最小化JohnsonJohnson法則之步驟法則之步驟列每項工作在2台機器上之作業時間選擇最短之作業時間如果最短之作時間是在第1台機器上作業，則優先處理該工作；如果最短之作業時間是在第2台機器上作業，則最後處理該工作對所有剩餘之工作重複步驟2和3，直到排程完全結束ExampleExample工作在機器1上之作業時間在機器2上之
17、作業時間A32B68C56D74-1.表列作業時間2.選擇最短的作業時間並將其分派。工作A在機器2上作業時間最短，故應優先被分派與最後被執行重複上述動作。工作D在機器2上之作業時間是次短，所以被排在倒數第二執行。工作C在機器1上有最短的作業時間，故被安排在第一個執行。僅剩工作B，而其在機器1上的作業時間最短，故被安排在第二個執行。執行順序：CBDA排程結果排程結果機器1機器20511192325-流程時間為25天，是最小的流程時間，總閒置時間與平均時間也是最小這些步驟確保排程時，排在開始與結束的作業，皆是最短的作業時間，結果2台機器的同步作業時間都是最大化，而且需要完成供作業之時間最小化作業C
18、作業B作業D作業A閒置但可做其他作業閒置作業C作業B作業D作業A機器數與工作數相同之排程機器數與工作數相同之排程指派方法（assignmentmethod）：被應用於有n項供給來源、和n項需求時使用目的：使一些衡量績效值最大化或最小化指派方法對解決具下列特徵的問題頗為適當：1.有n項東西被分派至n個目的地2.每項東西必須被分派至一個，而且僅有一個目的地3.僅使用一個準則（如：最小成本、流程時間、最大利潤）機器工作ABCDE甲56483乙64985丙43254丁72453戊36455-每項工作分派至每一機器之加工成本矩陣ExampleExample步驟一步驟一機器工作ABCDE甲23150乙20
19、541丙21032丁50231戊03122-列之減法每列各數減去該列最小之數步驟二步驟二機器工作ABCDE甲23130乙20521丙21012丁50211戊03102-欄之減法每欄各數減去該欄最小之數步驟三步驟三機器工作ABCDE甲23130乙20521丙21012丁50211戊03102-利用直線測驗劃過所有0之直線數是四條。因需五條直線，故繼續步驟四步驟四步驟四機 器工作ABCDE甲13020乙10411丙22013丁40101戊04103-沒有被直線劃過之各數減去他們之中最小之數字，並在直線交叉上的每個數加上被減去之數機 器 工作ABCDE最佳機器之分派與其成本甲13020工作甲至機器E
20、$3乙10411工作乙至機器B4丙22013工作丙至機器C2丁40101工作丁至機器D5戊04103工作戊至機器A3-總成本17mm機對機對n n項工作之排程項工作之排程若有n項工作在m台機器上處理，而且全部的工作都必須經過所有的機器，則會有（n!）m種可選擇之排程結果電腦模擬是唯一可行的方法所使用的優先法則應具備下列幾項原則：1.它應該是動態的。也就是說，在工作的過程，不斷的計算來反應工作條件之改變2.大體而言，它應該是以閒置時間（一項工作之剩餘工作時間與所允許之剩餘作業時間之差額）為基礎3.較新方法是在個人電腦上，結合模擬與排程人員去創造排程作業現場之控制作業現場之控制或稱條狀圖(barg
21、raph)常用於計畫和控制的圖可有效顯示在計畫期間，計畫和實際執行的情形橫軸代表計畫期間，直軸指各項活動或作業名稱生產排程上也可用來顯示生產進度情況；橫軸代表預定生產排程，另一平行線代表實際進度，可看出兩者之間的情況也可用來顯示預測、未完訂單(backlog)、生產產能及負荷及其他項目1910年左右由亨利甘特(HenryLGantt)所創GanttchartGanttchart甘特圖甘特圖甘特圖甘特圖現場管理看板現場管理看板 1.分類重點看板協助工作者迅速掌握工作重點、步驟，使工作品質一致，不會因人而異。現場管理看板現場管理看板2.流程圖看板隨時提醒工作者階段性應注意的事項，或協助工作者掌握工
22、作與管理的流程、步驟。生產排程看板生產排程看板 可製作：生產、訂貨、出貨看板工作調度看板進度看板客戶管理看板。例如：甘特圖可應用於預定的生產排程生產作業控制系統生產作業控制系統 藉著掌握製造現場中工令與工作中心的資料來維護與回饋即時生產資訊的控制系統。通常包含訂單的核閱與開立細部現場作業排程資料的收集與監督生產狀況控制與回饋製造工令完工處理投入投入/ /產出控制產出控制(I/O)(I/O)對事業經營主而言，常常提到所謂生產力生產力度量的介面有二:產出與投入但是度量的方式卻有三種:1.產出不變，投入減少，稱為效率(efficiency)2.產出增加，投入不變，稱為效能(effectiveness
23、)3.產出增加，投入減少，稱為生產力(productivity)資料完整性資料完整性資料不精確與不能反應最新狀況，回饋到整個控制系統的資料都是錯誤的，控制系統將做下不正確的決策ex：過多庫存、缺貨、錯過交期、對工作訂單成本分析不精確以電腦化加速報告處理速度，減少資料輸入錯誤健全資料收集系統確保工作站紀律、資料完整、資料責任不精確資料仍舊出現工作站排程原理工作站排程原理工作流量與現金流量直接相等。任何工作站的效率，以流經工作站的速度來衡量。工作訂單排程應像一串項鍊，按部就班的完成。已經開始作業的工作訂單不應該被中斷。工作站排程原理工作站排程原理( (續續) )藉由集中注意力在瓶頸之工作中心和工作
24、訂單上，最能有效的達成流量的速度。每天重新排程。每天取得每個工作中心未完工之工作訂單的資訊回饋。使工作中心之投入資訊與工作者確實能做的相配合。工作站排程原理工作站排程原理( (續續) )當尋求產出改善時，查看工程設計與執行處理間之不一致。在工作站中儘量要求確定之路徑、標準之路徑。案例分享案例分享- -全日美生產作業分類全日美生產作業分類常態式作業生產：國、內外自有品牌調節式作業生產：新產品、新式樣訂單式作業生產：國、內外OEM品牌案例分享案例分享- -常態式作業生產常態式作業生產時間點控制：1.開始生產2.停止生產平均庫存調節1.季節性調節2.機動調節3.生產彈性調節案例分享案例分享- -訂單
25、式作業生產訂單式作業生產定量控制時間控制需求確認特殊訂單需求變動需求提出前置時間案例分享案例分享- -調節式作業生產調節式作業生產原則上，調節性產品之生產管制同訂單產品，唯應視需求單位之急迫性調整之。如該調節性產品為常態性產品之前導，則生產單位應於該產品正式上市後，每週對需求量及其變化作嚴密之觀察，並與需求單位密切聯繫，於生產上作充分之配合生產優先順序生產優先順序 當產能已達到最大極限時具急迫性之訂單產品達到或低於最低警告點之常態性產品具急迫性之調節性產品達到或低於過低警示點之常態性產品達到或低於開始生產指示點之常態性產品一般訂單產品一般調節性產品服務業之人員排程服務業之人員排程連續假期之排程
26、以日計之工作時間排程以小時計薪之工作時間排程連續假期之排程連續假期之排程公平勞工標準法案公平勞工標準法案:每週超40小時以上之工時(計時工作者)為加班若無法排定2天連續休假可能會產生不必要的加班大多數人或許喜歡每週2天的連續休假目目的:在每週工作五天及每週2天的連續休假之情況下，找到使所需人數最少之排程表，而且必須滿足每日之人力需求依JamesBrowneandRajenTibrewala以日計之工作時間排程以日計之工作時間排程完成每日工作負荷所需之最少人力需求數使實際產出與規劃產出間差異最小化功功 能能接收接收 預處理預處理 縮影縮影 鑑定鑑定 全計全計每日件數 P/H Hstd P/H H
27、std P/H Hstd P/H Hstd Hstd產品產品支票支票結帳表結帳表鈔票鈔票投資投資收藏品收藏品20001000 200 400 5001000 - 30 100 3002.0-6.74.01.760060015503.31.713.38.02402502003008.34.0-2.01.7640150150603.16.72.78.416.712.420.016.711.8需要之總時數需要之總時數乘以乘以1.25倍倍(缺席及休假缺席及休假除以除以8小時等於需要人力小時等於需要人力14.418.026.332.916.020.020.926.177.62.34.12.53.312.
28、2註：P/H 指每小時之生產率 ；Hstd 指需要之小時數 人力規劃人力規劃 ( Staffing Plan)功能功能 人力需求人力需求 可用人力可用人力 差異差異(+) 經理之行動經理之行動接數接數 預處理預處理縮影縮影鑑定鑑定2.34.12.53.32.04.03.03.0-0.3-0.1+0.5-0.3使用加班使用加班使用加班使用加班使用過多之人力去支援鑑定使用過多之人力去支援鑑定從縮影得到從縮影得到0.3以小時計薪之工作時間排程以小時計薪之工作時間排程第一個小時原則時時 段段10am 11am Noon 1pm 2pm 3pm 4pm 5pm 6pm 7pm 8pm 9pm需求人力需求
29、人力 4 6 8 8 6 4 4 6 8 10 10 6開始分派人力開始分派人力 4 2 2 0 0 0 0 0 4 4 2 0當班人數當班人數 4 6 8 8 8 8 8 8 8 10 10 10其他小時計薪之方法其他小時計薪之方法班之分割太多設置成本(setupcost)結論在製造之工作排程上依賴模擬來估計工作流量才能確定瓶頸所在及調整工作優先順序目前這種工作大多利用套裝軟體來作業在服務部門注意力立集中於使用數學工具來設定工作時間表不論排程之狀況如何應避免對組織其他部份或是對顧客造成困擾個案個案個案個案1 1：工作排程管理軟體工作排程管理軟體 IBMWorkloadSchedulerIBM
30、WorkloadScheduler 提供一可擴充、可靠、高生產效率且集中式管理的工作排程系統，此一自動執行作業排程的解決方案，可有效提高整個企業組織的生產力。藉由作業排程的自動化，可以降低企業裡分散式應用程式大量執行時的風險與成本，讓資訊部門提升服務等級的要求。TivoliWorkloadScheduler主要特主要特性性穩定且容錯的系統架構，具備最佳的容錯能力與彈性。集中式管理，可讓您從單一控制點管理企業工作的排程事務。支援Windows、Unix及IBMz/OS等作業系統，及重要的企業應用程式，如SAPR/3、OracleApplications及PeopleSoft。跨平台作業能力，可讓
31、您將排程的規範、策略及安全措施，套用到所有的工作負載作業上。個案個案2：讓病人久等了嗎：讓病人久等了嗎?要根據診斷所需之時間分配適量的時間給每位病人，然後堅持這些安排醫生護士病人作法新病人30分鐘健康小孩或重大疾病的病人15分鐘疾病或受傷之復檢，打預防針給5或10分鐘維持時間彈性診斷室有三間，第四給十幾歲青少年專用，第五間緊急病患專用病人較少的日子可看20到30位病人，多可到一日看40到50人每天維持一些開放給急性病患的時段若診斷安排提早完診可以擠入一個急診健康檢查之間可以安排2或3位病人配合緊急病患emergency不允許緊急病患破壞整天的時間表若干擾是暫時的或許可趕上延誤的時間若時間較長接下來的病人只有選擇等候或另訂新的預約直接找上門的病人直接找上門的病人電話的處理電話的處理處理遲到者十分鐘內立刻看診並且提醒預約時間為幾點十分鐘後另排時間並在病歷上做記錄遲到原因沒有出現的情況沒有出現的情況此事將被記錄在病歷表上第三次犯時，會收到一封信提醒並告通知未來需為浪費時間付費Thankyouforyourattention!只有在官僚體制下的人無法直言只有在官僚體制下的人無法直言 - GE Jack Welch
