机械工业(生产与运作管理)生产作业计划与控制-8

《生产与运作管理》教辅材料参考讲义出版社：北京：机械工业出版社，2009年7月编著者：陈志祥，李丽本讲义由李丽老师制作，陈志祥教授审校[e-mail]版权声明：本讲义只提供给购买与使用本教材的教师作为教学使用，未经允许不得转发给其他任何人讲义制作：李丽，陈志祥审第8章生产作业计划与控制一、学习目标1、了解作业计划的基础工作—期量标准的内容2、掌握作业排序的基本方法3、熟悉生产作业控制的内容与方法二、内容提要1、作业计划编制的工作基础－期量标准2、作业排序理论3、生产控制讲义制作：李丽，陈志祥审引导案例：忙碌，不代表有效率史黛西坐在会议桌旁，前面堆了一大堆文件，她手上拿着一张名单，似乎已经准备好应付围攻。她说：“对，已经查出来了。事实上，昨天晚上我一直忙着追踪和查证这些资料。结果，我发现出问题的零件有三十种。”钟纳说：“你确定材料都发出去了吗？”“没错，”史黛西说，“他们已经根据时间表，把材料发出去了，但是在最后装配部还看不到这些零件，零件卡在新瓶颈那里了。”“等一等，你怎么知道那真的是瓶颈呢？”她说：“因为这些零件被耽搁了，我觉得一定是······”第八章生产作业计划与控制•第一节期量标准•第二节生产作业计划•第三节作业排序•第四节生产控制•第五节现场管理讲义制作：李丽，陈志祥审讲义制作：李丽，陈志祥审第一节期量标准作业计划编制的工作基础—期量标准1.生产周期2.生产批量3.在制品定额讲义制作：李丽，陈志祥审1.生产周期（1）单工序零件生产周期（2）零件生产周期（3）产品生产周期讲义制作：李丽，陈志祥审（1）单工序零件生产周期讲义制作：李丽，陈志祥审应用范例8-1•假如某工厂的一个生产工序生产某一零件，单件生产时间为15分/件，生产批量为2000件，该工序同时有3个工作地进行生产，每天采用两班工作制，每班工作8小时，零件加工的定额完成率为95%，生产准备与结束时间为30分钟。95.03/60/8/2/152000时）（分班）（时天）（班件）（分（件）T时）（分班）（时天）（班分/60/8/230=10.9962（天）≈11天讲义制作：李丽，陈志祥审（2）零件生产周期讲义制作：李丽，陈志祥审（3）产品生产周期产品是由多个零件装配而成，此时产品的生产周期就是零件投入到产品装配完成的所有过程的时间。如图8-1所示。产品装配零件1零件2组件1零件3组件2零件4零件5产品生产周期图8-1产品生产周期的构成过程讲义制作：李丽，陈志祥审2.生产批量（1）最小生产批量（2）经济生产批量讲义制作：李丽，陈志祥审（1）最小生产批量ttQadmin•式中：为转批换产时间，adtt•为设备调整时间损失系数，•零件单件加工时间。讲义制作：李丽，陈志祥审（2）经济生产批量icANQ2*A----换产设备调整的费用N---生产总需求C—单位零件的生产成本i----零件的存储费用率（％）讲义制作：李丽，陈志祥审3.在制品定额（1）工艺在制品（2）运输在制品（3）工序间流动占用在制品（4）保险在制品第二节生产作业计划•生产作业计划编制的方法•在制品定额法•提前期法•生产周期法•车间内部作业计划的编制讲义制作：李丽，陈志祥审•在制品定额法•Q出=Q后投+M销+(Z末定-Z初库)•Q投=Q本出+M废+(Z末定-Z初库)•讲义制作：李丽，陈志祥审•提前期法•（1）车间计划期末应达到的累计生产和投入的号数•M出=M后出+T出N后•M投=M后出+T投N后•（2）计划期内应完成的出产量和投入量•出产任务量=期末出产累计编号-期初已出产累计编号•投入任务量=期末投入累计编号-期初已投入累计编号•（3）计算出产量和投入量（修正）讲义制作：李丽，陈志祥审•例题8-1讲义制作：李丽，陈志祥审•生产周期法讲义制作：李丽，陈志祥审讲义制作：李丽，陈志祥审第三节作业排序理论一、单台设备上的作业排序方法二、水生产线作业排序方法三、单件生产作业排序与任务分配讲义制作：李丽，陈志祥审一、单台设备上的作业排序方法排序规则：（1）最短加工时间优先规则SPT(ShortestProcessingTime)（2）最短交货期优先规则EDD(Earliestduedate)（3）先到先加工规则FCFS(Firstcomefirstserved)（4）最小松动时间优先规则STR（松动时间=交货期-加工时间）（5）临界比率最小优先规则（交货期减去当前日期除以作业时间）（6）综合规则（综合使用两种规则，如先按照交货期优先排序，然后按照最短加工时间优先的原则排序）（7）后到先加工规则（8）随机规则讲义制作：李丽，陈志祥审应用范例8-2有6个工件需要在某台设备上加工，各工件的加工时间如表8-1所示（工件编号是工件达到工作地的先后次序）（当前日期为1）表8-1工件的加工时间与交货期按照各原则排序结果如表8－2~表8－6所示。工件编号i123456加工时间交货期7148121020210515618讲义制作：李丽，陈志祥审•表8-2按照先来先加工的规则排序注：总的拖期数是5件，平均拖期时间为：（0+3+5+17+17+20）/6=10.33,平均流程时间：(7+15+25+27+32+38)/6=24作业排序工件编号112233445566加工时间等待时间完成时间交货期拖期时间7071408715123101525205225271017527321517632381820应用范例8-2讲义制作：李丽，陈志祥审应用范例8-2•表8-3按照最短加工时间优先规则排序注：总拖期数为3件，平均拖期时间为：（0+0+0+6+16+18）/6=6.33,平均流程时间：(2+7+13+20+28+38)/6=18作业排序工件编号142536415263加工时间等待时间完成时间交货期拖期时间2021005271506713180713201468202812161028382018讲义制作：李丽，陈志祥审应用范例8-2•表8-4按照交货期优先规则排序注：总拖期数为4件，平均拖期时间为：0+0+3+7+10+18）/6=6.33,平均流程时间：(2+10+17+22+28+38)/6=19.5作业排序工件编号142231455663加工时间等待时间完成时间交货期拖期时间202100821012071017143517221576222818101028382018讲义制作：李丽，陈志祥审应用范例8-2•表8-5按照最小松动时间优先的次序排序注：工件3和5松动时间相等，采用随机规则，总拖期数为5件，平均拖期时间为：（0+1+7+7+17+20）/6=8.86,平均流程时间：(8+15+17+27+32+38)/6=22.83作业排序工件编号122134435566松动时间加工时间等待时间完成时间交货期拖期时间480812077815141821517107101017272071052732151712632381820讲义制作：李丽，陈志祥审应用范例8-2•表8-6按照临界比率优先的次序排序•注：总拖期数为5件，平均拖期时间为：（0+1+5+15+18+28）/6=11.16,平均流程时间：(8+15+25+30+36+38)/6=25.33作业排序工件编号122133455664临界比率加工时间等待时间完成时间交货期拖期时间1.3758081201.8778151411.91015252052.85253015152.836303618184.5236381028讲义制作：李丽，陈志祥审应用范例8-2•表8-7各排序规则的结果比较排序方法总拖期工件数平均拖期时间平均流程时间先来先加工最短加工时间优先交货期优先最小松动时间优先临界比率优先5345510.336.336.338.8611.16241819.522.8325.55讲义制作：李丽，陈志祥审二、流水生产线作业排序方法1.Flow-shop排序问题的描述2.多工件两台设备的排序问题算法3.多工件多设备的排序问题启发算法(略)讲义制作：李丽，陈志祥审1.Flow-shop排序问题的描述（续）假设：（1）一个工件不能同时在不同机器上加工。（2）工件在加工过程中采用平行移动方式（当上一道工序完成后立即进入下道工序）。（3）不允许中断，工件一旦进入加工状态，一直加工完成为止，中途不插入其他工件。（4）每道工序只在一台设备上加工。（5）工件数、机器数与加工时间已知。（6）每台设备同时只能加工一个工件。讲义制作：李丽，陈志祥审2.多工件两台设备的排序问题算法Johnson算法的基本步骤：（1）列出工件（编号为）在设备1和设备2上加工时间和，并用时间矩阵（表格）表示。（2）从加工时间和中找出最小加工时间。（3）如果最小加工时间出现在第1台设备，则对应的工件应尽可能往前排（先加工）。（4）如果最小加工时间出现在第2台设备，则对应的工件应尽可能往后排（后加工）。（5）从加工时间数据矩阵中删去已经排序的工件，重复以上过程，直到所有的工件排完为止。讲义制作：李丽，陈志祥审应用范例8-3•已经有6个工件需要在两台设备上加工的流水作业，单件加工时间矩阵如表8-8所示。应用Johnson算法确定最优解。表8-8加工时间矩阵1234568342761932105i1ip2ip讲义制作：李丽，陈志祥审表8-9应用Johnson算法确定排序过程44245241524615243615243612512345645步骤排序结果备选方案讲义制作：李丽，陈志祥审应用范例8-3（续）•表8-9中的第2步，由于最小时间是2，有两种可选的方案，即先选工件2和先选工件5，最后得出两种不同的排序结果：436152或436125。•两种排序的最长流程时间都是35。故两种排序都是最优的排序。讲义制作：李丽，陈志祥审图8-2排序结果的甘特图表示M1M2181826293310162335排序（4-3-6-1-5-2）的甘特图32时间M1M21818263033101623293532排序（4-3-6-1-2-5）的甘特图时间讲义制作：李丽，陈志祥审三、单件生产作业排序与任务分配1.单件车间排序2.任务分配讲义制作：李丽，陈志祥审1.单件车间排序单件生产作业排序问题是最复杂的一类排序问题。单件车间作业计划与流水车间的作业计划不同，由于工件的加工路线多样化，导致其作业排序的问题比流水作业排序问题复杂得多。用优化方法需要更长计算时间，因此一般也都用启发方法才更有实践应用价值．讲义制作：李丽，陈志祥审2.任务分配假设有n份任务要分配给n个任务承担者（人或机器），用0-1整数规划方法表示，任务分配问题的数学模型为：式中：为第个任务承担者完成第个任务的时间（或费用）。nninjijijxcZ11minijcij讲义制作：李丽，陈志祥审2.任务分配（续）约束条件：（8-16）（8-17）（8-18）系数矩阵：niijx11nj,,2,111njijxni,,2,11,0orxijnnnnnnijcccccccccc212222111211)(讲义制作：李丽，陈志祥审应用范例8－6•有四项任务要在4个设备上加工，加工时间如表8-12所示。确定最优化的任务分配方案。•表8-12任务加工时间表任务设备J1J2J3J4任务设备J1J2J3J4M135710M35738M242148M484911讲义制作：李丽，陈志祥审应用范例8－6（续）讲义制作：李丽，陈志祥审第四节生产控制一、生产控制系统二、生产进度控制三、在制品管理讲义制作：李丽，陈志祥审一、生产控制系统生产大纲与主计划物料需求计划作业计划计划层工作分配领料单操作规程进度表过程控制作业统计进度分析作业调整控制层计划执行信息反馈图8-4生产计划与控制系统讲义制作：李丽，陈志祥审一、生产控制系统（续）1.生产控制的层次性与集成性问题2.生产调度的有关问题讲义制作：李丽，陈志祥审1.生产控制的层次性与集成性问题生产控制分三个层次：（1）订货控制。（2）投料控