生產(chǎn)管理第八章課件

第8章制造業(yè)作業(yè)計劃與控制作業(yè)計劃的含義與作用排序的基本概念流水車間作業(yè)排序單件車間作業(yè)排序生產(chǎn)作業(yè)控制8.1生產(chǎn)作業(yè)計劃一、生產(chǎn)作業(yè)計劃概述1企業(yè)生產(chǎn)作業(yè)管理的主要內(nèi)容把生產(chǎn)任務(wù)落實到執(zhí)行人員、設(shè)備或工作中心或工作地上，并達到資源負荷的平衡；確定零部件的加工順序；按已經(jīng)排好的順序?qū)⒘悴考才诺骄唧w的工作中心或工作地或設(shè)備上，即派工；生產(chǎn)作業(yè)控制（車間控制），保證計劃如期完成；根據(jù)設(shè)備運轉(zhuǎn)好壞和新指令的到來，不斷修訂作業(yè)計劃，以適應(yīng)變化；控制作業(yè)過程中的質(zhì)量問題。生產(chǎn)作業(yè)計劃是企業(yè)年度生產(chǎn)計劃和MRP輸出的具體執(zhí)行計劃，是協(xié)調(diào)企業(yè)日常生產(chǎn)活動的中心環(huán)節(jié)。它根據(jù)年度生產(chǎn)計劃的要求對每個生產(chǎn)單位（車間、工段、班組），在每個具體日期（月、旬、周、日、班次、小時）內(nèi)的生產(chǎn)任務(wù)作出詳細的安排并規(guī)定實現(xiàn)的方法，從而保證企業(yè)按數(shù)量、品種、質(zhì)量、交貨期的要求全面完成生產(chǎn)計劃。計劃實施過程中還需要有效的控制。生產(chǎn)作業(yè)計劃不是站在企業(yè)整體的角度，而是站在企業(yè)的每個生產(chǎn)運作單位或工作地的角度解決生產(chǎn)什么、生產(chǎn)多少、什么時候完成的問題。2生產(chǎn)作業(yè)計劃二、生產(chǎn)作業(yè)計劃的期量標準期量標準也稱生產(chǎn)作業(yè)計劃標準。它是勞動對象在生產(chǎn)運作過程中的運動所規(guī)定的時間和數(shù)量的標準。“期”指時間，如制造一件產(chǎn)品需多長時間。“量”指數(shù)量，如一次投入生產(chǎn)運作的制品數(shù)量。期量標準按每種產(chǎn)品分別制定。主要包括：批量、生產(chǎn)運作間隔期、生產(chǎn)運作周期、生產(chǎn)運作提前期等。先進合理的期量標準可以幫助迅速、正確的編制生產(chǎn)作業(yè)計劃，合理組織生產(chǎn)運作活動，保證產(chǎn)品整個生產(chǎn)運作過程的高度連續(xù)性、均衡性和準時性。1批量和生產(chǎn)間隔期批量是一次投產(chǎn)的大小。生產(chǎn)間隔期是相鄰兩批相同制品投入或出產(chǎn)的時間間隔。批量與生產(chǎn)間隔期有密切關(guān)系，在確定時應(yīng)相互考慮。1)以量定期法有經(jīng)濟生產(chǎn)批量和最小批量兩種。最小批量法是以保證設(shè)備的合理利用和提高生產(chǎn)率為主要目標的一種批量計算方法，著眼點是把設(shè)備的調(diào)整時間控制在允許的范圍內(nèi)。以保證設(shè)備充分利用為主要目標。最小批量＝更換品種的設(shè)備調(diào)整時間÷（設(shè)備調(diào)整允許損失系數(shù)×單件工序加工時間）2）以期定量法以期定量法是根據(jù)標準的生產(chǎn)間隔期來確定批量的一種方法。批量＝生產(chǎn)運作間隔期×平均日產(chǎn)量可見，批量與生產(chǎn)運作間隔期成正比。3生產(chǎn)提前期生產(chǎn)提前期是指產(chǎn)品（毛坯、零件）在各生產(chǎn)環(huán)節(jié)出產(chǎn)（或投入）的時間，比成品出產(chǎn)時間所要提前的時間量。提前期分為投入提前期和出產(chǎn)提前期。毛坯加工周期保險期機械加工周期保險期裝配周期裝配投入提前期機械加工出產(chǎn)提前期機械加工投入提前期毛坯加工出產(chǎn)提前期毛坯加工投入提前期產(chǎn)品生產(chǎn)周期1）前后車間生產(chǎn)批量相等情況下提前期的制定車間投入提前期=本車間出產(chǎn)提前期+本車間生產(chǎn)周期車間出產(chǎn)提前期=后車間投入提前期+保險期提前期的計算是按照工藝順序反推進行的，即從成品出產(chǎn)時間向前推算。2）前后車間生產(chǎn)批量不等時生產(chǎn)提前期的制定車間投入提前期=本車間出產(chǎn)提前期+本車間生產(chǎn)周期由于前后車間批量不等而增加的時間，等于前車間生產(chǎn)間隔期與后車間生產(chǎn)間隔期之差。所以：車間出產(chǎn)提前期=后車間投入提前期+保險期+（本車間生產(chǎn)間隔期-后車間生產(chǎn)間隔期）根據(jù)排序規(guī)則對每一個達到的訂單安排作業(yè)順序工作地工件排隊等待加工來自上游工作地的訂單加工完畢的訂單流向下一工作地幾個常用術(shù)語派工：按作業(yè)計劃的要求，將具體的生產(chǎn)任務(wù)安排到具體的機器上并交給相應(yīng)的操作工人負責?？刂疲菏潜O(jiān)控實際生產(chǎn)過程，并使其和計劃保持一致的過程。調(diào)度：是在加工制造發(fā)生后，發(fā)現(xiàn)實際進度偏離計劃而采取的調(diào)配資源的行動，屬于控制的范圍。趕工：是在實際進度落后于計劃進度時采取的追趕進度的行動，屬于調(diào)度的范圍。2排序問題的描述最初的排序研究對象是加工制造企業(yè)，隨著排序在其他各行各業(yè)的應(yīng)用，原有的“機器”、“工件”、“工序”和“加工時間”的意義已經(jīng)不限于本來的含義。如“機器”的意義已經(jīng)擴展到“服務(wù)者”；“工件”泛指服務(wù)對象；“工序”指“服務(wù)活動”；“加工時間”可指“服務(wù)時間”。假定n個工件要經(jīng)過m臺機器加工。則“加工路線”是工件加工的工藝過程決定的。“加工順序”則表示每臺機器加工n個工件的先后順序，是排序要解決的問題。（2）排序常用的符號Ji----工件i，i=1,2,……n。Mj----機器j，j=1,2,……m。Pij----工件i在機器j上的加工時間。Pi----工件i的加工時間。di----工件i的交貨期（完工期）。ri-----Ji的到達時間，指該工件從外部進入車間，可以開始加工的最早時間。wij----工件i在機器j前的等待時間,i=1,…,m

Wi----工件i在系統(tǒng)內(nèi)的等待時間。Ci----工件i的完成時間,Ci=ri+Pi+WiCmax----最長完工時間，Cmax=max(Ci)（2）排序常用的符號Fi----工件i的流程時間，即工件在車間的實際停留時間，

Fi=Ci-ri=Pi+WiFmax=最長流程時間，F(xiàn)max=max(Fi)。Li----工件i的延誤時間,Li=Ci-di,

Li>0延誤Li<0提前完成

Li=0按期Lmax----最長延遲時間，Lmax=max(Li)（3）排序問題的分類根據(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

單件車間排序(JobShop)——工件加工路線不同

流水型排序(FlowShop)——所有工件加工路線相同根據(jù)工件到達系統(tǒng)的情況

靜態(tài)排序——排序時，所有工件已到達

動態(tài)排序——工件陸續(xù)到達，需隨時安排加工順序根據(jù)參數(shù)的性質(zhì)

確定型排序——加工時間和其它有關(guān)參數(shù)是已知確定的量

隨機型排序——加工時間和有關(guān)參數(shù)是隨機變量根據(jù)要實現(xiàn)的目標（根據(jù)目標函數(shù)的情況）

單目標排序多目標排序

8.2流水作業(yè)排序問題流水作業(yè)排序問題的基本特征是每個工件的加工路線都一致，也叫同順序作業(yè)排序問題。所謂加工路線一致，是指工件的流向一致，并不要求每個工件都必須經(jīng)過加工路線上的每臺機器加工。如某些工件不需某臺機器加工，則設(shè)相應(yīng)加工時間為0即可。一般而言，對于流水作業(yè)排序問題，工件在不同機器上的加工順序不盡一致。若所有工件在各臺機器上的加工順序都相同，則是排列排序問題。對于一般情形而言，排列排序問題的最優(yōu)解不一定是相應(yīng)的流水作業(yè)排序問題的最優(yōu)解，但一般是比較好的解。而且對于不超過三臺機器的情況，排列排序問題的最優(yōu)解一定是相應(yīng)的流水作業(yè)排序問題的最優(yōu)解。這里只討論排列排序問題。一、最長流程時間Fmax的計算我們這里討論的是n/m/p/Fmax，目標函數(shù)是使最長流程時間最短。最長流程時間又稱加工周期，它是從第一個工件在第一臺機器開始加工時算起，到最后一個工件在最后一臺機器上完成加工時為止所經(jīng)過的時間。假設(shè)所有工件到達時間都為0（ri=0），則Fmax就是排在末位加工的工件在車間的停留時間，也等于一批工件的最長完工時間Cmax。一、最長流程時間Fmax的計算對于給定n/m/p/Fmax問題，若工件順序為[J1,J2,……,Jn]，則工件Ji在機器Mj上的完工時間Cij滿足：解：先按順序[6，1，5，2，4，3]重列加工時間矩陣。i615243Pi1Pi2Pi3pi4255144544453258217533674解：第一行元素依次相加，得到的時間標在相應(yīng)加工時間的右上角。第一列的元素同樣處理。i615243Pi1Pi2Pi3pi4225751211346454410453212582113753316674解：其它元素，取本行前一列右上角和本列上一行右上角的數(shù)字中的大者，再加上本加工時間，結(jié)果標在右上角。i615243Pi1Pi2Pi3pi4225751211346411517421410415522325212520830232113727535338316633742446二、n/2/F/Fmax問題的最優(yōu)算法對于2臺機器的流水作業(yè)排序問題，只需考慮排列排序。實現(xiàn)兩臺機器排序的最大完成時間Fmax最短的目標，優(yōu)化算法可采用著名的約翰遜算法或稱(SPT-LPT算法)。該算法基于約翰遜法則(Johnson’sLaw)約翰遜法則：若min(pi1,pj2)<min(pi2,pj1)則工件Ji應(yīng)排在工件Jj之前，若相等，可任意安排。Johnson算法(1)將所有pi1≤pi2的工件按pi1不減的順序排成一個序列A。(2)將所有pi1>pi2的工件按pi2不增的順序排成一個序列B。(3)最優(yōu)順序為(A,B)例：求下表所示的6/2/F/Fmax問題的最優(yōu)解。i123456Pi1Pi2571282543744解：i123456Pi1Pi2571282543744pi1≤pi2的工件有1、2、5、6，按pi1不減順序排列得序列A為(2，5，6，1)其余工件按pi2不增的順序排列得序列B為(4，3)最優(yōu)順序為(2，5，6，1，4，3)對比兩個不同的排序i256143Pi1Pi211233471048414513721518425826228i256413Pi1Pi211233471048414513418518725826228注意：Johnson算法是最優(yōu)算法的充分條件而非必要條件，既符合該法則的必是最優(yōu)解，不符合的也可能是最優(yōu)解。如排序(2，5，6，4，1，3)不符合該法則，但它和本例的最優(yōu)解(2，5，6，1，4，3)的Fmax都是28，所以也是最優(yōu)解之一。三、一般n/m/p/Fmax問題的啟發(fā)式排序算法Palmer與1965年對流水作業(yè)排序問題提出了按斜度指標排列工件的算法。1.Palmer算法然后將各工件按斜度指標不增的順序排序。例：排序問題5/3/p/Fmax，加工時間如下表，用Palmer法排序。i12345Pi1Pi2Pi3682411395958566解：i12345Pi1Pi2Pi3682411395958566按斜度指標不增順序排列，得排序為（3，5，4，2，1）計算最長流程時間i35421Pi1Pi2Pi33391251758618624917523832421124133627835237Fmax=372.CDS算法Campbell,Dudek,Smith三人于1970年對流水作業(yè)的排序問題提出了一個基于Johnson算法的啟發(fā)式算法。具體做法是：求加工時間和，利用這兩組數(shù)值構(gòu)成m-1個兩機器加工問題，然后用Johnson法求m-1次加工順序，取其中最好的結(jié)果。例：排序問題5/3/p/Fmax，加工時間如下表，用CDS法排序。i12345Pi1Pi2Pi3682411395958566解：構(gòu)成m-1=3-1=2個兩機器加工問題，如下表i12345l=1Pi1Pi36241359856l=2Pi1+Pi2Pi2+Pi3141052121414131112i12345Pi1Pi2Pi3682411395958566l=1，用Johnson法排序結(jié)果是（3，5，4，1，2）l=2，用Johnson法排序結(jié)果是（5，3，4，1，2）i12345l=1Pi1Pi36241359856l=2Pi1+Pi2Pi2+Pi3141052121414131112比較不同排序結(jié)果，取其中最好的排序結(jié)果是（3，5，4，1，2）Fmax=35排序結(jié)果是（5，3，4，1，2）Fmax=36故排序應(yīng)為（3，5，4，1，2）i53412Pi1Pi2Pi35561161738920522917525833623833235427134136i35412Pi1Pi2Pi333912517586186249175238326238312344271321353.關(guān)鍵工件法我國著名生產(chǎn)運作管理專家陳榮秋與1983年提出。步驟1計算（各工件在各機器上的總加工時間,找出其中最大者，定義為關(guān)鍵工件JC。步驟2除JC外，將滿足pi1≤pim的工件，按pi1值的大小，從小到大排在JC的前面。步驟3除JC外，將滿足pi1>pim的工件，按pim值的大小，從大到小排在JC的后面。步驟4如有多個方案，可再加比較，從中選優(yōu)。例：排序問題5/3/p/Fmax，加工時間如下表，用關(guān)鍵工件法排序。i12345Pi1Pi2Pi3682411395958566解：由上表可知：p1=16,p2=6,p3=17,p4=22,p5=17所以，J4是關(guān)鍵工件。pi1≤pi3的工件有3，5，按pi1從小到大排列為（3，5）剩余工件有1，2，按pi3從大到小排列為（1，2）故排序結(jié)果為（3，5，4，1，2），F(xiàn)max=35i12345Pi1Pi2Pi36824113959585664.Gupta算法Gupta于1987年對流水作業(yè)排序問題提出了一個啟發(fā)式算法。對工件定義其優(yōu)先因子：然后將工件按優(yōu)先因子不增的順序排列。例：排序問題5/3/p/Fmax，加工時間如下表，用Gupta法排序。i12345Pi1Pi2Pi3682411395958566解：由上表可知：e1=-1,e2=-1,e3=1,e4=-1,e5=1i12345Pi1Pi2Pi3682411395958566將工件按優(yōu)先因子不增的順序排列得排序（5，3，4，1，2）Fmax=368.3單件作業(yè)排序問題對于一般單件作業(yè)排序問題，每個工件都有其獨特的加工路線，工件沒有一定的流向。要描述一道工序，需要三個參數(shù)：i,j,k，其中，i表示工件號，j表示工序號，k表示完成工件i的第j道工序的機器的代號。即：(i,j,k)表示工件i的第j道工序在機器k上進行。加工描述矩陣的每一行描述一個工件的加工，每一列的工序序號相同。如第一行描述工件1的加工，第二行描述工件2的加工。一、問題的描述二、一般n/m/G/Fmax問題的啟發(fā)式算法在可行的加工順序下，可以作出無數(shù)種作業(yè)計劃。其中：各工序都按最早可能開（完）工時間安排的作業(yè)計劃稱為半能動作業(yè)計劃；任何一臺機器的每段空閑時間都不足以加工一道可加工工序的半能動作業(yè)計劃稱為能動作業(yè)計劃；沒有任何延遲出現(xiàn)的能動作業(yè)計劃稱為無延遲作業(yè)計劃。延遲指有工件等待加工時，機器出現(xiàn)空閑，即使這段空閑時間不足以完成一道工序。（一）兩種作業(yè)計劃的構(gòu)成符號說明t—計算步驟，每安排一道工序稱作一步；{St}—第t步前已排序工序構(gòu)成的部分作業(yè)計劃集；{Ot}—第t步可以排序工序構(gòu)成的集合；Tk—Ot中工序Ok最早可能開工時間；T’k—Ot中工序Ok最早可能完工時間。1.能動作業(yè)計劃的構(gòu)成第一步：設(shè)t=1，{S1}={?}，O1為各工件第一道工序集合；第二步：求T*=min{T’k}，并求出加工該工序的機器M*，若有多臺，則任選一臺；第三步：從{Ot}中挑選出滿足以下兩個條件的工序Oj：需要機器M*加工，且Tj<T*；第四步：將確定的工序Oj放入{St}中，并從{Ot}中刪除，并將Oj的緊后工序放入{Ot}中，使t=t+1；第五步：若還有未安排工序，轉(zhuǎn)第二步，否則停止。例：有一個2/3/G/Fmax問題，其加工描述矩陣D和加工時間矩陣T分別如下，試構(gòu)成一個能動作業(yè)計劃解：t{Ot}TkT’kT*M*Oj11,1,12,1,300232M11,1,121,2,32,1,320633M32,1,3(1,2,3)31,2,32,2,1337777M3M11,2,3(2,2,1)41,3,22,2,173877M12,2,151,3,22,3,2778128M21,3,2(2,3,2)62,3,281313M22,3,2圖示2,1,31,2,32,3,21,1,12,2,1M1M2M11,3,2237813時間2.無延遲作業(yè)計劃的構(gòu)成第一步：設(shè)t=1，{S1}={?}，O1為各工件第一道工序集合；第二步：求T*=min{Tk}，并求出加工該工序的機器M*，若有多臺，則任選一臺；第三步：從{Ot}中挑選出滿足以下兩個條件的工序Oj：需要機器M*加工，且Tj=T*；第四步：將確定的工序Oj放入{St}中，并從{Ot}中刪除，并將Oj的緊后工序放入{Ot}中，使t=t+1；第五步：若還有未安排工序，轉(zhuǎn)第二步，否則停止。例：有一個2/3/G/Fmax問題，其加工描述矩陣D和加工時間矩陣T分別如下，試構(gòu)成一個無延遲作業(yè)計劃解：t{Ot}TkT’kT*M*Oj11,1,12,1,3002300M1M31,1,1(2,1,3)21,2,32,1,320630M32,1,331,2,32,2,1337733M3M11,2,3(2,2,1)41,3,22,2,173873M12,2,151,3,22,3,27781277M2M22,3,2(1,3,2)61,3,2121313M21,3,2圖示2,1,31,2,32,3,21,1,12,2,1M1M2M11,3,22371213時間（二）三類啟發(fā)式算法SPT法則。優(yōu)先選擇加工時間最短的工序。FCFS法則。優(yōu)先選擇早進入可排工序集合的工件。EDD法則。優(yōu)先選擇完工期限緊的工件。MWKR法則。優(yōu)先選擇剩余加工時間最長的工件。LWKR法則。優(yōu)先選擇剩余加工時間最短的工件。MOPNR法則。優(yōu)先選擇剩余工序最多的工件。SCR法則。優(yōu)先選擇臨界比最小的工件。臨界比為工件允許停留時間與工件剩余加工時間之比。RANDOM法則。隨機挑選。1.優(yōu)先調(diào)度法則2.隨機抽樣法從全部能動作業(yè)計劃或無延遲作業(yè)計劃之中抽樣，得出多個作業(yè)計劃，從中選優(yōu)。3.概率調(diào)度法給不同工序按某一優(yōu)先調(diào)度法則分配不同的挑選概率，得到多個作業(yè)計劃供比較選擇。8.4生產(chǎn)作業(yè)控制生產(chǎn)環(huán)境發(fā)生了變化。計劃與實施有一段時間間隔，生產(chǎn)環(huán)境可能發(fā)生變化。計劃的失誤。計劃時可能疏忽了一些因素，使得計劃不符合現(xiàn)在情況。執(zhí)行的原因。執(zhí)行過程中，由于執(zhí)行不力、效率不高或工作態(tài)度等現(xiàn)象，造成計劃完不成。擾動因素的影響。企業(yè)處于一個動態(tài)的環(huán)境中，一些意外情況的發(fā)生（訂單修改、緊急訂單、設(shè)備故障、員工辭職、原材料沒有準時到貨等）都需要對計劃作出調(diào)整。一、實行生產(chǎn)作業(yè)控制的原因二、生產(chǎn)作業(yè)控制的程序制定生產(chǎn)作業(yè)監(jiān)控體系。收集生產(chǎn)作業(yè)相關(guān)信息，以評估是否與計劃產(chǎn)生了偏差，并確保生產(chǎn)任務(wù)的完成，其依據(jù)是生產(chǎn)計劃和生產(chǎn)作業(yè)計劃。監(jiān)控實際生產(chǎn)過程。依據(jù)監(jiān)控體系實施監(jiān)控，并將相關(guān)信息反饋到生產(chǎn)管理部門。形式有日報、月報、例外報