生產(chǎn)作業(yè)方案教材

1、生產(chǎn)作業(yè)方案教材 第一節(jié) 生產(chǎn)作業(yè)排序一、根本概念1、排序排序就是要將不同的工作任務(wù)安排一個執(zhí)行的順序，使預(yù)定的目標最優(yōu)化。實際上就是要解決如何按時間的先后，將有限的人力、物力資源分配給不同工作任務(wù)，使預(yù)定目標最優(yōu)化的問題。排序的作用油漆生產(chǎn)順序：某企業(yè)生產(chǎn)白、灰、紅、藍四種油漆，每次生產(chǎn)前都有清洗容器的調(diào)整準備時間。按怎樣的順序，總的調(diào)整準備時間最少？復(fù)印排序問題：有四人同時到達復(fù)印室，每人的復(fù)印量不同，如何安排順序，使得他們的平均等待時間和平均流程時間最??？方案1：白-灰-紅-藍 T-setup=12方案2：藍-紅-灰-白 T-setup=20排序中常用的幾個概念工件Job：效勞對象；機器

2、Machine、Processor：效勞者。如：n個零件在機器上加工，那么零件是工件，設(shè)備是機器；工人維修設(shè)備，出故障的設(shè)備是工件，工人是機器。 所以，作業(yè)排序也就是要確定工件在機器上的加工順序，可用一組工件代號的一種排列來表示。 如可用1，6，5，4，3，2表示加工順序：J1J6J5J4J3J2。2、作業(yè)方案Scheduling作業(yè)方案是安排零部件作業(yè)、活動的出產(chǎn)數(shù)量、設(shè)備及人工使用、投入時間及出產(chǎn)時間。作業(yè)方案與排序不是一回事，它不僅要確定工件的加工順序，而且還要確定每臺機器加工每個工件的開工時間和完工時間。如果按最早可能開完工時間來編排作業(yè)方案，那么排序完后，作業(yè)方案也就確定了。3、排序

3、問題的分類與表示根據(jù)機器數(shù)的多少 單臺機器的排序問題 多臺機器的排序問題根據(jù)加工路線的特征 單件作業(yè)排序(Job Shop) 流水型排序(Flow Shop)流水作業(yè)排序問題的根本特征：每個工件的加工路線都一樣。如車銑磨。這里指的是工件的加工流向一致，并不要求每個工件必須在每臺機器上加工。如有的工件為車磨，有的為銑磨。不僅加工路線一致，而且所有工件在各臺機器上的加工順序也一樣，這種排序稱為排列排序同順序排序。如工件排序為：J1J3J2，那么表示所有機器都是先加工J1，然后加工J3，最后加工J2。單件車間排序問題的根本特征：每個工件都有其獨特的加工路線，工件沒有一定的流向。表示方法 一般正規(guī)的表

4、示方法為：n/m/A/B n：工件數(shù)；m：機器數(shù)； A：作業(yè)類型F、P、G；B：目標函數(shù) 4、排序常用的符號 Ji-工件i，i=1,2,.n Mj -機器,j=1,2m di-工件i的交貨期 pij-工件i在機器j上的加工時間,j=1,m Pi-工件i的加工時間, Wi-工件i在系統(tǒng)內(nèi)的等待時間, wij-工件i在機器j前的等待時間, j=1,m Ci-工件i的完成時間, 在工件都已到達的情況下, Ci= Pi+ Wi Fi-工件i的流程時間，在工件都已到達的情況下, Fi= Pi+ Wi Li-工件i的延誤時間, Li= Ci- di , Li0 延誤 Ti-工件i的延期量, Ti=max0

5、, Li Ei-工件i提前完成的時間5、排序問題的假設(shè)條件工件同時到達。一個工件不能同時在幾臺不同的機器上加工。工件在加工過程中采取平行移動方式。不允許中斷。每道工序只在一臺機器上完成。每臺機器同時只能加工一個工件。工件數(shù)、機器數(shù)和加工時間，加工時間與加工順序無關(guān)。二、兩臺機器的排序問題1、 兩臺機器排序問題的含義n個工件都必須經(jīng)過機器1和機器2的加工，即工藝路線是一致的。 機器1到達系統(tǒng)工件的集合離開系統(tǒng)（機器）J1J2J3Jn機器22、最長流程時間最長流程時間加工周期Fmax ：從第一個工件在第一臺機器上加工起到最后一個工件在最后一臺機器上加工完畢為止所經(jīng)過的時間。Fmax 時間 機器 A

6、 B在機器A上的作業(yè)時間總加工周期假定所有工件的到達時間都為0，那么Fmax等于排在末位加工的工件在車間的停留時間。計算Fmax的幾個假定條件：機器M1不會發(fā)生空閑；對其它機器，能對某一工件加工必須具備2個條件：機器必須完成排前一位的工件的加工；要加工的工件的上道工序已經(jīng)完工。3、 Fmax問題的算法兩臺機器排序的目標是使Fmax最短。假定：ai為工件Ji在機器M1上的加工時間，bi為工件Ji在機器M2上的加工時間，每個工件按M1M2的路線加工。Johnson算法：從加工時間矩陣中找出最短的加工時間。假設(shè)最短時間出現(xiàn)在M1上，那么對應(yīng)的工件盡可能往前排。假設(shè)最短時間出現(xiàn)在M2上，那么對應(yīng)的工件

7、盡可能往后排。假設(shè)最短時間有多個，那么任選一個。劃去已排序的工件。假設(shè)所有工件都已排序，那么停止，否那么重復(fù)上述步驟。例：某一班組有A、B兩臺設(shè)備，要完成5個工件的加工任務(wù)。每個工件在設(shè)備上的加工時間如下表所示。求總加工周期最短的作業(yè)順序。 工件在兩臺設(shè)備上的加工時間工件編號 J1 J2 J3 J4 J5設(shè)備A 3 6 7 1 5設(shè)備B 2 8 6 4 3解：由約翰遜法可知，表中最小加工時間值是1個時間單位，它又是出現(xiàn)在設(shè)備1上，根據(jù)約翰遜法的規(guī)那么，應(yīng)將對應(yīng)的工件4排在第一位，即得： J4 - * - * - * - * 去掉J4，在剩余的工件中再找最小值，不難看出，最小值是2個時間單位，它

8、是出現(xiàn)在設(shè)備2上的，所以應(yīng)將對應(yīng)的工件J1排在最后一位，即： J4 - * - * - * - J1 再去掉J1，在剩余的J2、J3、J5中重復(fù)上述步驟，求解過程為： J4 - * - * - J5 - J1 J4 - J2 - * - J5 - J1 J4 - J2 - J3- J5 - J1 當同時出現(xiàn)多個最小值時，可從中任選一個。最后得J4 - J2 - J3- J5 - J1(a) J1 - J2 - J3- J4 - J5 30AB26AB(b) J4 - J2 - J3- J5 - J1 可以看出，初始作業(yè)順序的總加工周期是30，用約翰遜法排出的作業(yè)順序總加工周期是26，顯然后者的

9、結(jié)果優(yōu)于前者。任務(wù)j1j2j3j4j5j6j7j8 Ma taj23 5867123 Mb tbj1171095432Mc tcj1113121516111214 N項任務(wù)、三臺設(shè)備的排序 例：三臺設(shè)備、8項任務(wù)，各任務(wù)的工藝順序相同，資料如下： 求最優(yōu)解條件，滿足如下條件之一：求解步驟： 1、把三臺設(shè)備轉(zhuǎn)換為兩臺假象設(shè)備，假想設(shè)備加 工時間按如下公式轉(zhuǎn)換： 任 務(wù)j1j2j3j4j5j6j7j8 Mg tgj131015171111155 Mh thj2220222421151516用約-貝規(guī)那么求得排序結(jié)果如下：J8-J2-J5-J6-J1-J3-J7-J4；(或：-J4-J7上例中，滿足

10、條件轉(zhuǎn)換兩臺假想設(shè)備，結(jié)果如下表：三、一般n/m/P/ Fmax問題的啟發(fā)式算法 對于一般的n/m/P/Fmax問題，可以用分支定界法求得最優(yōu)解，但計算量很大。實際中，可以用啟發(fā)式算法求近優(yōu)解。1、Palmer法計算工件斜度指標i ： m : 機器數(shù) pik ：工件i在機器k上的加工時間。 i=1,2,n排序方法: 按i從大到小的順序排列。按排序的順序計算Fmax2、關(guān)鍵工件法：計算Pi= Pij ，找出Pi最長的工件，將之作為關(guān)鍵工件C。對其余工件，假設(shè)Pi1Pim ，那么按Pi1由小到大排成序列SA。假設(shè)Pi1 Pim ，那么按Pim由大到小排成序列SB。順序SA，C，SB即為近優(yōu)解。得到

11、的加工順序為 (1，2，3，4)關(guān)鍵工件法舉例J1J2J3J4J5J6機器1pi15541210機器2pi25553610機器3pi3833474機器4pi4282156機器5pi5 5212810總和252315112840找出關(guān)鍵工件：工作負荷最大的40，對應(yīng)的是工件6，所以JC=J6確定排在關(guān)鍵工件前面的工件：滿足步驟2條件的有J1, J4, J5, 所以有SA =J4 J5 J1確定排在關(guān)鍵工件后面的工件：滿足步驟3條件的有J2, J3, 所以有SB = J2 J3最后有：J4 J5 J1 J6 J2 J33、CDS法： CDS法是Johnson算法的擴展方法，從M-1個排序中找出近優(yōu)

12、解。L1，按Johnson算法得到加工順序(1，2，3，4)，F(xiàn)max28L2，按Johnson算法得到加工順序(2，3，1，4)， Fmax29取順序(1，2，3，4為最優(yōu)順序。四、N個零件在某個加工中心的排序排序的優(yōu)先規(guī)那么主要有：先到的先效勞FCFS加工時間短的優(yōu)先加工SPT交貨期早的先加工EDD最短松弛時間先加工LS(某項任務(wù)距方案交貨期的剩余時間與該任務(wù)的作業(yè)時間之差)隨機加工比較研究：例：有5個任務(wù)到達，原始排序是任務(wù)到達順序加工時間/天交貨期/天ABCDE34261567921、先到的先效勞FCFS加工順序加工時間交貨日期流程時間延期交貨時間ABCDE34261567920+3=

13、33+4=77+2=99+6=1515+1=1612614總流程時間=3+7+9+15+16=50(天)平均流程時間=50/5=10（天）平均延遲時間=(1+2+6+14)/5=4.6(天) 2、加工時間短的優(yōu)先加工SPT加工順序加工時間交貨日期流程時間延期交貨時間ECABD12346275690+1=11+2=33+3=66+4=1010+6=16-147總流程時間=1+3+6+10+16=36(天)平均流程時間=36/5=7.2（天）平均延遲時間=(1+4+7)/5=2.4(天)3、交貨期早的先加工EDD加工順序a加工時間交貨日期流程時間延期交貨時間EABC1=1

14、1+3=44+4=88+2=1010+6=16-237總流程時間=1+4+8+10+16=39(天)平均流程時間=39/5=7.8（天）平均延遲時間=(2+3+7)/5=2.4(天)4、最短松弛時間先加工LS加工順序加工時間交貨日期流程時間延期交貨時間EABD1=11+3=44+4=88+6=1414+2=16-259總流程時間=1+4+8+14+16=43(天)平均流程時間=43/5=8.6（天）平均延遲時間=(2+5+9)/5=3.2(天)優(yōu)先調(diào)度規(guī)那么比較規(guī)則總的完成時間平均完成時間平均延期FCFS50104.6SPT367.22.4EDD397.82.4LS4

15、38.63.2零件在加工過程中的移動方式，包括： 順序移動方式； 平行移動方式； 平行順序移動方式。五、相同零件、不同移動方式下加工周期的計算1、順序移動方式 一批零件在上道工序全部加工完畢后才整批地轉(zhuǎn)移到下道工序繼續(xù)加工。 優(yōu)點：設(shè)備利用率高；移動次數(shù)少 缺點：加工周期長；管理工作復(fù)雜 常用于單件或成批生產(chǎn)過程工藝原那么T順=n t1+ n t2 + +n tn = n ti時間工序n=4件， m=4 工序t1=10分鐘/件，t2=5分鐘/件，t3=20分鐘/件，t4=10分鐘/件總加工周期T順2、平行移動方式 每個零件在前道工序加工完畢后立即轉(zhuǎn)移到下道工序繼續(xù)加工，形成前后工序交叉作業(yè)。 優(yōu)點：加工周期短；管理工作簡單 缺點：設(shè)備利用率低；移動次數(shù)多 常用于