生產(chǎn)與運(yùn)作管理9章生產(chǎn)作業(yè)計劃與控制

1、 主講：朱明高級技師、經(jīng)濟(jì)師、工程師高級技能專業(yè)教師汽車維修工高級考評員第九章 生產(chǎn)作業(yè)方案9/17/20221第九章 生產(chǎn)作業(yè)方案第一節(jié) 流水線生產(chǎn)作、業(yè)方案的期量標(biāo)準(zhǔn) 第二節(jié) 流水線生產(chǎn)作業(yè)方案的編制 第二節(jié) 周期性生產(chǎn)類型作業(yè)方案的期量標(biāo)準(zhǔn) 第四節(jié) 周期性生產(chǎn)類型作業(yè)方案編制 第五節(jié) 流程式吁：產(chǎn)作業(yè)方案案例 第六節(jié) 關(guān)于作業(yè)方案的進(jìn)一步討論 9/17/20222生產(chǎn)作業(yè)方案與控制單件作業(yè)排序問題4排序問題的根本概念1單臺設(shè)備的排序問題2 35流水型作業(yè)排序問題生產(chǎn)作業(yè)控制9/17/20223第一節(jié) 排序問題的根本概念1、 排序的概念與作用作業(yè)排序：生產(chǎn)作業(yè)排序就是指對于等候某個設(shè)備或工

2、作中心加工的多個任務(wù)，確定這些任務(wù)加工的先后次序。生產(chǎn)作業(yè)方案：不僅包括確定零件的加工順序，而且還包括確定設(shè)備加工每一個零件的開始時間和完工時間。作用： 提高設(shè)備或工作中心的效率 減少在制品占用量 縮短生產(chǎn)周期 保證按期交貨9/17/20224排序問題分類按機(jī)器數(shù)量單臺機(jī)器排序問題多臺機(jī)器排序問題流水作業(yè)排序問題單件作業(yè)排序問題按零件到達(dá)車間的情況靜態(tài)的排序問題動態(tài)的排序問題按目標(biāo)函數(shù)的性質(zhì)分類按參數(shù)確定型排序問題隨機(jī)型排序問題2、排序問題的分類 單目標(biāo)排序多目標(biāo)排序9/17/20225排序的目標(biāo)函數(shù)1流程時間：任務(wù)在車間的停留時間Fi總流程時間：Fi最大流程時間：Fmax=maxFi平均流程

3、時間：Fi/n2等待時間總等待時間平均等待時間3延期量：交貨期拖延的時間D最大延期量:Dmax=maxDi總延期量：Di4加工周期條件零件加工工藝過程作業(yè)時間ti 交貨期 Ci 時間 J1 J2 J3 J4 C1 C2 C3 C4t1 t2 t3 t4F1F2F3F49/17/202263、排序問題的表示法 n/m/A/B 其中：n零件數(shù) m設(shè)備數(shù) A車間類型 流水作業(yè)排序F 單件作業(yè)排序G 當(dāng)m=1時，A處為空白，因?yàn)閷τ趩闻_設(shè)備的排序問題，無所謂加工路線問題，也談不上流水型或單件作業(yè) B目標(biāo)函數(shù) 例：5個工件經(jīng)過4臺設(shè)備加工，目標(biāo)是使加工周期最短的流水型作業(yè)排序可以表示為：5/4/F/ F

4、max9/17/202271、單臺設(shè)備排序問題的特點(diǎn) 無論n個零件加工任務(wù)作何種排序，n項(xiàng)任務(wù)中的最大流程時間(加工周期)總是一個固定值第二節(jié) 單臺設(shè)備加工排序問題零件號 作業(yè)時間 4 82 5 9 加工周期=4+8+2+5+9=28目標(biāo)函數(shù)？9/17/202281)目標(biāo): 使平均流程時間最短或平均等待時間最短2)方法：按任務(wù)所需時間長短，從短到長順序排列。例： 零件號 作業(yè)時間1.750.250.701.302.251.00.75排序：一一一一一一 2、SPT法最短等待時間9/17/20229例題:條件如表所示,求平均流程時間,平均等待時間，最大交貨延期 零件號 作業(yè)時間 4 82 5 9

5、3 預(yù)定交貨期24 23 8 6 32 13解：列表如下 加工順序 1 2 3 4 5 6 零件號 作業(yè)時間 2 3 4 5 8 9 流程時間 2 5 9 14 22 31 等待時間 0 2 5 9 14 22 預(yù)定交貨期 8 13 24 6 23 32 交貨延期 0 0 0 8 0 09/17/202210答：最大流程時間：31 最大等待時間：22 平均流程時間=(2+5+9+14+22+31)613.83 平均等待時間=(0+2+5+9+1+14+22)/6=8.67 最大交貨延期：8 總交貨延期：( 0+0+0+8+0+0)=8缺點(diǎn)：可能發(fā)生交貨延期； 優(yōu)點(diǎn)：平均流程時間短 加工順序 1

6、 2 3 4 5 6 零件號 作業(yè)時間 2 3 4 5 8 9 流程時間 2 5 9 14 22 31 等待時間 0 2 5 9 14 22 預(yù)定交貨期 8 13 24 6 23 32 交貨延期 0 0 0 8 0 09/17/2022111)目標(biāo)：最大交貨延期時間最小。2)方法：按預(yù)定交貨期(生產(chǎn)任務(wù)規(guī)定完成時刻)的先后，從先到后按次序排列，即按預(yù)定交貨期非減的次序排序3、 EDD法最早交期(EDD)排隊策略零件號 作業(yè)時間 4 82 5 9 3 預(yù)定交貨期24 23 8 6 32 13排序： 一一 一 一 一 例題1:條件如表所示,用EDD法排序，并求平均流程時間,平均等待時間，最大交貨延

7、期 9/17/202212答：最大流程時間：31 最大等待時間：22 平均流程時間=(5+7+10+18+22+31)615.5 平均等待時間=(0+5+7+10+18+22)/6=10.33 最大交貨延期：0 總交貨延期：( 0+0+0+0+0+0)=0缺點(diǎn)：平均流程時間較長 優(yōu)點(diǎn)：最大交貨延期最小 加工順序 1 2 3 4 5 6 零件號 作業(yè)時間 5 2 3 8 4 9 流程時間 5 7 10 18 22 31 等待時間 0 5 7 10 18 22 預(yù)定交貨期 6 8 13 23 24 32 交貨延期 0 0 0 0 0 09/17/202213課堂練習(xí)： 用SPT法和EDD法對以下問

8、題排序，并求最大 流程時間、平均流程時間、最大交貨延期和總交貨延期。零件號 作業(yè)時間 8 1256410 預(yù)定交貨期3513421925109/17/202214第三節(jié) 流水型作業(yè)排序問題流水型作業(yè)排序問題的特點(diǎn): 零件的加工路線相同兩臺設(shè)備的流水型排序問題三臺設(shè)備的流水型排序問題m臺設(shè)備的流水型排序問題車床1到達(dá)系統(tǒng)工件的集合離開系統(tǒng)機(jī)器J1J2J3Jn銑床2磨床m9/17/2022151、兩臺設(shè)備流水型排序問題及解法2)目標(biāo)：使完成任務(wù)的最大流程時間最短3)方法：約翰遜法 設(shè)ti1和ti2分別是零件i在第一臺設(shè)備和第二臺設(shè)備上的加工時間。首先：以零件編號為行，以設(shè)備編號為列，建立加工時間矩

9、陣。其次：從加工時間矩陣中找出最短的加工時間。第三：假設(shè)最短的加工時間出現(xiàn)在第一臺設(shè)備上，那么對應(yīng)的零件盡可能往前排，假設(shè)最短的時間出現(xiàn)在第二臺設(shè)備上，那么對應(yīng)的零件盡可能往后排假設(shè)最短的加工時間有多個，任選一個。最后：假設(shè)所有工件都已排序，停止，否那么，轉(zhuǎn)步驟“第三 。設(shè)備 零件(1)車床 ti1681237(2)銑床 ti21195341問題：n個零件在兩臺設(shè)備上加工，它們的工藝順序相同9/17/2022164)例1： 如表，求加工周期 解：首先進(jìn)行排序 方案一：一一一一 方案二；一一一一 有兩個方案 設(shè)備 零件(1)車床 ti1681237(2)銑床 ti21195349/17/2022

10、17其次計算加工周期 :設(shè)備零件(1)車床681237(2)銑床119534Fi1 計算的根據(jù)：一個零件在設(shè)備(1)上加工必須等到它前面的零 件在設(shè)備(1)上加工完成之后才能進(jìn)行。加工順序(1)(2)ti1ti2Fi1Fi2336812745911336 29179640342920故:從表中可以看出，最大流程時間( 零件的總加工周期為40Fi2 計算的根據(jù)：一個零件在設(shè)備(2)上加工必須等到該零件在設(shè) 備(1)上加工完并且設(shè)備(2)加工完前一個零件之后才能開始9/17/202218加工順序(1)(2)ti1ti2Fi1Fi2611831274589636 2917141743393426設(shè)備

11、 零件(1)車床 ti1681237(2)銑床 ti2119584排序方案1按照ti2 從大到小： 一一 一一例2：對以下問題排序，使完成任務(wù)的最大流程時間最短.排序方案2按照約翰遜法： 一 一 一一加工順序(1)(2)ti1ti2Fi1Fi2386812745911336 2917911403631229/17/202219約翰遜法算法步驟的改進(jìn)把Johnson算法作些改變，改變后的算法按以下步驟進(jìn)行：1將所有aibi的零件按ai值不減的順序排成一個序列A。2將所有aibi的零件按bi值不增的順序排成一個序列B。3將A放到B之前，就構(gòu)成了最優(yōu)加工順序設(shè)備零件(1)車床681237(2)銑床1

12、195341aibi的零件為 ，按ai值不減的順序列得： 序列A： -解：2aibi的零件為 ，按bi值不增的順序排列得： 序列B： - 3將A放到B之前得到： - 9/17/202220約翰遜法約翰遜法，又名約翰遜規(guī)那么，是作業(yè)排序中的一種排序方法。這種方法適用的條件是：n個工件經(jīng)過二、三臺設(shè)備有限臺設(shè)備加工，所有工件在有限設(shè)備上加工的次序相同。9/17/202221 4)使用條件：minti1maxti2:即各零件在第一臺設(shè)備上的最短加工時間大于或等于各零件在第二臺設(shè)備上的最長加工時間。 或： minti3maxti2：即各零件在第三臺設(shè)備上的最短加工時間大于或等于各零件在第二臺設(shè)備上的最

13、長加工時間設(shè)備零件 A車床158612 B銑床3156 C磨床410572、三臺設(shè)備流水型排序問題及解法1問題：n種零件在三臺 設(shè)備上加工，其工藝順 序均相同。2) 目標(biāo)：加工周期最短， 即最大流程時間最小。3) 方法：約翰遜擴(kuò)展法9/17/202222第一步：檢查各零件在設(shè)備(1)、(2)、(3)的加工時間是否滿 足使用條件的其中一個，假設(shè)滿足，進(jìn)行第二步；第二步：將第一臺設(shè)備和第二臺設(shè)備加工時間按零件依次相 加，令tG= ti1+ ti2第三步：將第三臺設(shè)備和第二臺設(shè)備加工時間按零件依次相 加，令tH= ti3+ ti2第四步：將得到的tG和tH看作兩臺假想設(shè)備G和H的加工時間第五步；按兩

14、臺設(shè)備的流水型排序問題及解法得出最優(yōu)排序 此排序就是三臺設(shè)備的流水型排序的最優(yōu)解。設(shè)備零件 A車床158612 B銑床3156C磨床410575步驟9/17/202223 按約翰遜法： 可得最優(yōu)解為：一一 一 設(shè)備零件 A車床158612 B銑床3156C磨床41057設(shè)備零件G1891118H71110136)例題：如表，求加工周期。解：判定是否滿足使用條件： minti1=6 maxti2=6滿足： minti1 maxti2可得右下表：9/17/202224計算加工周期：設(shè)備零件 A車床158612 B銑床3156C磨床41057最優(yōu)排序?yàn)椋阂灰?一 加工順序 (1)(2)（3）8 41

15、26209443126ti1ti2Fi1Fi2ti3Fi3 8 1 12615 35 610754193338489/17/202225課堂練習(xí)： 對以下流水型問題排序，使完成任務(wù)的最大流程時間最短，并求最短加工周期。(1)(2)設(shè)備 零件(1)車床 ti1108642(2)銑床 ti213579設(shè)備 零件(1)車床 ti1734897(2)銑床 ti285510129/17/2022263、m臺設(shè)備的流水型排序問題及解法問題：n種零件在m臺設(shè)備上加工，其工藝順序相同式中： i表示i零件的斜度指標(biāo) m為設(shè)備數(shù) tik為i零件在k設(shè)備上的加工時間k=1,2,m設(shè)備零件(1)1263(2)8429

16、(3)45821 零件的斜率指標(biāo)法(palmer)第一步：求各零件的斜度指標(biāo)9/17/202227 那么: 1= -t11+t13=-1+4=3 2= -t21+t23=-2+5=3 3= -t31+t33=-6+8=2 4= -t41+t43=-3+2=-1設(shè)備零件(1)1263(2)8429(3)4582k=1,2,m解：對于本例 i第二步：按不增的順序排列零件，即得滿意解 故排序：一一一或一一一= -ti1+ti39/17/2022282 關(guān)鍵零件法 第一步：計算各零件的 總加工時間ti，找出加 工時間最長的零件, 將其作為關(guān)鍵零件。第二步：除之外，將滿足ti1 tim的零件，按ti1的

17、值從小到大把對應(yīng)的零件排在之前.第三步：除之外，將滿足ti1 tim的零件，按tim的值從大到小把對應(yīng)的零件排在之后.第四步：滿足ti1 = tim的零件，既可放在的緊前，又可放在的緊后.第五步：如果得到多個排序方案，選優(yōu)即可設(shè)備零件(1)1263(2)8429(3)4582ti13111614tik為i零件在k設(shè)備上的 加工時間,m為設(shè)備數(shù).9/17/202229例：如下表求使加工周期最短的排序方案 設(shè)備零件(1)1263(2)8429(3)4582ti13111614解：計算此例中ti=ti1+ ti2+ti3 總加工時間最長的為零件，故關(guān)鍵零件選擇 ti1 ti3的零件為， 按ti1的值

18、從小到大排 在之前，即為 一一 ti1 ti3的零件為 ， 排在之后，即為一 故排序?yàn)橐灰灰?9/17/2022303 CDS法第一步:當(dāng)L=1,2, ,m-1時,分別計算加工時間:設(shè)備零件(1)1263(2)8429(3)4582tikk=1L tikk=m+1-Lm和第二步:對于每個L,用上述兩組數(shù)據(jù)構(gòu)成一個兩臺設(shè)備的流水型排序問題,并用約翰遜法進(jìn)行排序。第三步:對所得 m-1個排序比較選優(yōu)。i L=1ti11263ti34582L=2ti1+ ti296812ti2+ ti312910119/17/202231i1234L=1ti11263ti34582L=2ti1+ ti296812t

19、i2+ ti31291011當(dāng)L=1時，排序?yàn)橐灰灰?Fmax=28加工順序 (1)(2)（3）1 12939241513ti1ti2Fi1Fi2ti3Fi3 1 8 263 92 44582131826289/17/202232加工順序(1)(2)（3）2 12986271810ti1ti2Fi1Fi2ti3Fi3 2 4 613 98 2584211192329當(dāng)L=2時，排序?yàn)橐灰灰?Fmax=29故按CDS法排序結(jié)果為：一一一 Fmax=28 i1234L=1ti11263ti34582L=2ti1+ ti296812ti2+ ti312910119/17/202233設(shè)備 零件 （1

20、）4 82 5 9 （2）2 3 6 4 1 （3）57384 （4）621678課堂練習(xí)： 分別用零件的斜率指標(biāo)法、關(guān)鍵零件法、 CDS法對以下流水型問題排序，并求加工周期。9/17/2022344、實(shí)際應(yīng)用例題例：東風(fēng)汽車維修和上漆公司正在爭取一份名為“風(fēng)暴的合同，這個合同的一個主要要求就是迅速交貨，即如果能夠?qū)?輛需要維修和噴漆的車在24小時內(nèi)整修并重新噴漆，這份合同就成交下面是東風(fēng)汽車維修和上漆公司對這5輛車進(jìn)行整修和上漆分別所需的作業(yè)時間問東風(fēng)汽車維修和上漆公司能否取得這份名為風(fēng)暴的合同工藝要求在噴漆之前必須先進(jìn)行整修汽車整修時間(小時)噴漆時間(小時)A63B04C52D86E21

21、9/17/202235銑床到達(dá)系統(tǒng)工件的集合離開系統(tǒng)機(jī)器J1J2Jk.Jn車床磨床車床離開系統(tǒng)機(jī)器磨床銑床JiJk單件作業(yè)排序問題的特征：零件的加工路線不同第四節(jié) 單件作業(yè)排序問題1、問題的描述2、排序方法3、優(yōu)選調(diào)度法那么9/17/2022361、問題的描述(1)對于流水型作業(yè)排序問題，第K道工序永遠(yuǎn)在MK上加工，沒有必要將工序號與機(jī)器號分開.(2)對于單件作業(yè)排序問題，要描述一道工序，必須將工件號、工序號和機(jī)器號結(jié)合在一起。試說明事件 (3，4，1)和事件(2，3，3)的含義(3)上圖中每個方框表示一個事件。事件的表達(dá)方式為： (i，j，k)，i表示工件號，j表示工序號，k表示完成i工件的

22、第j道工序的機(jī)器代號。J1,1,銑床J1,2,車床J1,m，磨床J1Jk,1,車床離開系統(tǒng)（機(jī)器）Jk,2,磨床Jk,m,銑床Jk離開系統(tǒng)（機(jī)器）9/17/202237(5)用加工描述矩陣D來描述所有工件的加工 每一行描述一個工件的加工，故每一行的工件號相同，每一列的工序號相同(6)加工時間矩陣 2 4 2 3 5 4T 1,1,1 1,2,3 1,3,2 2,1,3 2,2,1 2,3,2D9/17/202238單件作業(yè)方案種類: 半能動作業(yè)方案Semi-active schedule 各工序都按最早可能開完工時間安排的作業(yè)方案。 能動作業(yè)方案Active schedule 任何一臺機(jī)器的每

23、段空閑時間都缺乏以加工一道可加工工序的半能動作業(yè)方案。無延遲作業(yè)方案Non-delay schedu1e 沒有任何延遲出現(xiàn)的能動作業(yè)方案?！把舆t： 有工件等待加工時，機(jī)器出現(xiàn)空閑，即使這段空閑時間缺乏于完成一道工序。2 兩種單件作業(yè)排序方法9/17/2022392 兩種單件作業(yè)排序方法例：加工描述矩陣和加工時間矩陣如下，分別按以下兩種方法進(jìn)行作業(yè)排序(1)最小最早完工時間法能動作業(yè)方案(2)最小最早開工時間法無延遲作業(yè)方案 1,1,1 1,2,3 1,3,2 2,1,3 2,2,1 2,3,2D 2 4 2 3 5 4T9/17/202240(l)最小最早完工時間法 1,1,1 1,2,3 1

24、,3,2 2,1,3 2,2,1 2,3,2D 2 4 2 3 5 4T序列可排事件最早可能開工時間最早可能完工時間最小最早可能完工時間所需機(jī)器排定事件1234561,3,2M2141412 1,3,22,3,2M29912781,3,22,3,22,2,1M1898731,3,22,2,11,2,3M3778331,2,32,2,12,1,3M3363201,2,32,1,31,1,1M1223001,1,12,1,3排定事件條件9/17/202241最小最早完工時間法選擇排定事件的條件：1屬于可排事件2符合所需機(jī)器3最早可能開工時間小于最小最早可能完工時間返回9/17/202242按此方法編制出的作業(yè)方案叫做：能動作業(yè)方案 1,1,1 1,2,3 1,3,2 2,1,3 2,2,1 2,3,2D 2 4 2 3 5 4T排定事件1,1,12,1,31,2,32,2,12,3