第6章生产作业计划与控制

第6章生产作业计划与控制6.1生产作业计划6.2作业排序的理论与方法6.3生产作业控制1《企业生产与物流管理》马士华林勇编著6.1生产作业计划6.1.1生产作业计划的主要内容和作用6.1.2生产作业计划的期量标准2《企业生产与物流管理》马士华林勇编著生产作业计划的主要内容和作用主要内容：把生产任务落实到执行人员、设备或工作中心或工作地上，并且要避免资源负荷的超载，即要达到资源负荷的平衡，避免瓶颈现象。确定零部件的加工顺序。按已经排好顺序的零部件安排到具体的工作中心或工作地或设备上，即实际中的派工。生产作业控制即车间控制，不断地检查任务的执行情况，检查设备的负荷情况，及时为拖后的任务制定相应的赶工单，以保证计划的如期完成。根据设备运转的好坏和新指令的到来，不断地修订作业计划，以适应变化。控制作业过程中的质量问题。3《企业生产与物流管理》马士华林勇编著作用：•生产作业计划是生产计划的继续、延伸和补充，与生产计划构成一个紧密联系的体系。因此，没有一个好的生产作业计划，就不可能保证很好地实现主生产计划，特别对加工装配型企业。•具体地说，生产作业计划的主要作用可概括为两个方面：保证主生产计划规定的生产任务按期完成；保证企业获取更好的经济效益。4《企业生产与物流管理》马士华林勇编著生产作业计划的主要内容和作用（续）生产作业计划的期量标准•生产作业计划工作由作业计划编制与作业控制两部分组成。前者主要包括制定期量标准、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内容；后者主要包括生产运作调度、生产运作作业统计与分析等内容。•期量标准是生产作业计划工作的重要依据，因此也称生产作业计划标准。•期量标准按每种产品分别制定。5《企业生产与物流管理》马士华林勇编著生产作业计划的期量标准（续）•批量和生产间隔期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。批量与生产间隔期有密切的关系，在确定其标准时需要相互考虑：（1）以量定期法最小批量=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）（2）以期定量法批量＝生产运作间隔期×平均日产量6《企业生产与物流管理》马士华林勇编著生产作业计划的期量标准（续）•生产周期某种产品的生产周期是指从原材料投入开始到产成品出产为止的全都日历时间。生产过程组织的一个重要内容是时间组织，所追求的目标就是提高时间利用率，缩短产品的生产周期。确定生产运作周期，一般首先根据生产运作流程确定各工艺阶段的生产运作周期，然后以此为基础确定产品的生产运作周期。7《企业生产与物流管理》马士华林勇编著生产作业计划的期量标准（续）•生产提前期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量。8产品生产周期装配投入提前期毛坯加工出产提前期毛坯加工周期机械加工周期保险期保险期装配周期机械加工投入提前期毛坯加工投入提前期生产周期与生产提前期的关系《企业生产与物流管理》马士华林勇编著生产作业计划的期量标准（续）•生产提前期的制定，有两种不同的情况：前后车间生产批量相等情况下提前期的制定车间投入提前期=本车间出产提前期+本车间生产周期车间出产提前期＝后车间投入提前期+保险期前后工序车间生产批量不等时生产提前期的制定车间出产提前期=后车间投入提前期+保险期+（本车间生产间隔期－后车间生产间隔期）9《企业生产与物流管理》马士华林勇编著6.2作业排序的理论与方法6.2.1排序的基本概念6.2.2排序问题的描述6.2.3排序问题的分类与表示方法6.2.4排序问题的求解6.2.5流水车间作业排序6.2.6单件车间作业排序10《企业生产与物流管理》马士华林勇编著排序的基本概念加工顺序：每台机器加工n个工件的先后顺序。作业排序：确定工件在机器上的加工顺序。编制作业计划：不仅确定工件的加工顺序，而且还包括确定每个工件的开始时间和完成时间。派工：按作业计划的要求，将具体的生产任务安排到具体的机器上并交给相应的操作工人负责。控制：监控实际生产过程，并使其和计划保证一致的过程。调度：在加工制造发生之后，发现实际进度已经偏离计划而采取的调配资源的行动。赶工：在实际进度已经落后于计划进度时采取的追赶进度的行动。赶工属于调度的范围。11《企业生产与物流管理》马士华林勇编著排序问题的描述•最初的排序研究与应用是加工制造企业，一般使用机器、工件、加工路线、工序和加工时间来描述一个排序作业的任务，即假定有n个工件要按一定的加工路线经过m台机器加工，其中加工路线是工件加工的工艺过程决定的，是工件加工在技术的约束，是工件所需要的加工工序的顺序。•排序就是确定这n个工件在m台机器上加工的先后顺序。12《企业生产与物流管理》马士华林勇编著排序问题的描述（续）•机器只有一台机器的排序问题称为单机排序问题，否则称为多机排序问题排序机器单机柔性流水作业多机平行机同速机恒速机变速机串联机流水作业单件作业开放作业机器类型13《企业生产与物流管理》马士华林勇编著排序问题的描述(续)•工件和工序对不允许中断加工的情况来说，一个工件在一台机器上连续加工的过程称为工序（operation）。•排序中的约束条件加工时间到达时间（arrivaltime）或就绪时间（readytime）到达时间或就绪时间是工件已经准备好可以马上被加工的时间。工件工期（duedate）或截止期限（deadline）工期表示对工件限定的完工时间，若不按期完工，就会受到一定的惩罚。工件权重（weight）工件权重是相对于其他工件而言的工件的重要性程度。14《企业生产与物流管理》马士华林勇编著排序问题的描述(续)•目标函数最大完工时间或时间表长（schedulelength，make-span）加权流程时间（weightedflowtime）和加权完工时间最大延误时间（maximumlateness）加权总误工（totalweightedtardiness）加权误工工件数（weightednumberoftardyjobs）15《企业生产与物流管理》马士华林勇编著max1max{}jjnCCjjjFCr11/nnjjjjjFwFwjjjLCdmax1max{}jjnLL{,0}{,0}jjjjDCdL1njjjDwD1,0,jjjjjCdUCd1njjjUwU1njjjCwC排序问题的分类与表示方法•三参数表示方法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，资源的种类、数量和对加工的影响域表示要优化的目标函数16《企业生产与物流管理》马士华林勇编著//排序问题的求解•可行排序与最优排序排序问题是一类组合优化问题。由于在实际生产中，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。•3种计划半能动计划：各工序都按最早可能开工或完工时间安排的作业计划。能动作业计划：半能动计划中任何一台机器的每段空闲时间都不足以加工一道加工工序。无延迟作业计划：没有任何延迟现象出现的能动计划。17《企业生产与物流管理》马士华林勇编著流水车间作业排序•时间表长的计算对于给定n个工件、m台机器的排列排序问题，，若工件顺序为，则工件在机器上的完工时间满足下式：18《企业生产与物流管理》马士华林勇编著maxmFprmuC12[,,,]nJJJjJiMijC1111111,,1,1,2,,,1,2,,max{,},2,3,,;2,3,,iilljjllijijijijCpimCpjnCCCpimjn流水车间作业排序(续）•问题的排序算法Johnson法则：，则工件应该排在工件之前，如果中间是等号，则可随意安排。Johnson步骤①工件分为两个子集，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②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排列，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。max2||FCiJ19112212{},{}jjjjjjJppJpp1221min(,)min(,)ijijpppp《企业生产与物流管理》马士华林勇编著jJ121jp2jp流水车间作业排序(续）•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。20《企业生产与物流管理》马士华林勇编著11()(1,2,,)2mjkjkmkpjn流水车间作业排序(续）•CDS算法Campbell等人于1970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。•先定义。•依次令i=1,2,…,m-1，可以得到m-1组和，将每一组值看成是分别在两个机器上的加工时间，根据Johnson算法可以求得一个排序，共可得到m-1个排序，从中优选。211,11,,1,2,,1;1,2,,iijkjjmkjkkppimjnjj流水车间作业排序(续）•关键工件法陈荣秋于1983年对流水作业排序问题提出了一个基于关键（最长加工时间）工件的启发式算法，其步骤如下：①计算每个工件的总加工时间，找出加工时间最长的工件，将其作为关键工件；②对于余下的工件，若，则按不减的顺序排列成一个序列；若，则按不增的顺序排列成一个序列，即为所得排序。22《企业生产与物流管理》马士华林勇编著1(1,2,,)mjijkPpjn1(max())LLjjnJPP1imipp1ip1imippmip1212[,,]LJ流水车间作业排序(续）•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：其中，，然后将工件按优先因子的不增顺序排列。23《企业生产与物流管理》马士华林勇编著111,[],1,2,,min()jjmkkjkjejnpp111,1,jmjjjmjppepp单件车间作业排序•两台机器的单件作业排序，常用的是Jackson算法。把工件按工序情况分为4个子集，分别表示只在机器1上加工的工件、只在机器2上加工的工件、先在机器1再在机器2上加工的工件、先在机器2再在机器1上加工的工件。中的工件在机器1、2上按流水作业排序问题排序，中的工件在机器2、1上按流水作业排序问题的排序。全部工件在机器1上的加工次序为，在机器2上的加工的次序为，其中和在第2步中已经排好序，其他两个子集中工件任意排序。24《企业生产与物流管理》马士华林勇编著121221,,,12212maxFC12121[,,]21112[,,]12212maxJC单件车间作业排序(续)•一般单件车间作业排序的启发式算法能动作业计划算法无延迟作业计划算法•3类启发式算法优先调度法则随机抽样法概率调度法25《企业生产与物流管理》马士华林勇编著maxmJC6.3生产作业控制6.3.1生产作业控制的基本概念6.3.2生产作业控制的主要内容6.3.3生产作业控制与调度6.3.4常见生产作业控制方法26《企业生产与物流管理》马士华林勇编著生产作业控制的基本概念•实行生产作业控制的原因生产环境发生了变化计划的失误执行的原因扰动因素的影响27《企业生产与物流管理》马士华林勇编著生产作业控制的基本概念（续）•控制系统的组成要素控制对象控制目标控制主体•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28《企业生产与物流管理》马士华林勇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信息将车间工单信息传送