运营管理李淑霞生产计划与控制(new)

10生产作业计划与控制商学院运营与供应链管理研究所李淑霞本讲提纲提纲基本概念单机与平行机器排程问题流水与单件作业排序问题生产作业控制服务业作业计划一、基本概念1、作用与内容2、在企业计划体系中的层次与位置3、体系结构4、若干基本概念1、作用与内容通过MRP确定了各车间的零部件投入出产计划，将全厂性的生产计划变成了各车间的生产任务。各车间要完成既定的生产任务，还必须将零部件投入出产计划转化成车间生产作业计划，即：将车间的生产任务变成各个工段、班组、工作地的任务。只有将计划安排到工作地，任务才算真正落实到实处。将计划安排到工作地，涉及到任务分配和作业排序问题。为保证作业计划（生产任务）的按期完成，还必须实行作业控制。作业计划与控制的内容：根据下达的车间任务，生成车间作业计划并打印派工文件作为生产依据；通过对生产记录分析，实现对各工作单元和设备任务进展情况的跟踪与监控，确保作业计划按时完成。2、在企业计划体系中的层次与位置组织目标产品与市场计划综合生产计划（生产大纲）主生产计划（MPS）物料需求计划（MRP）最终装配计划车间作业计划物资供应计划能力需求计划（CRP）粗能力需求计划资源计划财务计划经营预测长期计划中期计划短期计划销售计划MRPII战略层计划战术层计划作业层计划计划期长（5年）中期（1年）短（月/旬/周）计划的时间单位粗（年）中（月/季）细（工作日/班次/小时/分）空间范围企业、公司工厂车间、工段、班组详细程度高度综合综合详细不确定性高中低管理层次企业高层领导中层，部门领导低层，车间领导涉及内容资源管理资源利用日常活动安排经营目标综合生产计划（生产大纲）主生产计划（MPS）物料需求计划（MRP）自制件投入出产计划外购件需求计划能力需求计划粗能力需求计划战略层管理层操作层预测现有资源车间生产作业计划作业统计与控制采购订单供货单位信息反馈库存状态文件产品结构文件计划的空间范围计划对象计划的形式及种类计划期计划时间单位编制计划的基础数据优化方法举例计划编制部门计划层全厂产品生产计划大纲、产品出产计划(MPS)1年季、月产品生产周期、成品库存线性规划经营处执行层车间及有关部门零件、毛坯、原材料零部件投入出产计划、原材料需求计划（零件级）1月|1季旬、周、日BOM、制造提前期，零件、原材料、毛坯库存MRP、批量算法生产处操作层工段、班组、工作地工序日(周、旬)生产作业计划（工序级）日、周、旬日、时、分工艺路线、工时定额、WIP库存各种作业排序方法车间计划科/室控制层计划层3、作业计划与控制的体系结构分解战术层生产计划平衡能力与负荷协调资源与任务生产任务静态排序生产任务动态调度资源实时动态分派执行设备系统状态实时数据采集数据分析与计划状态存在偏差PAC决策支持作业计划层生产调度层生产活动控制层存在严重偏差反馈至战术层否是（1）作业计划层生产任务的分批：使每批的零件搭配均衡，以达到高效均衡地使用车间制造资源的目的。生产任务的负荷平衡：在同一批生产任务中使各主要设备的工作时间之差最小。生成系统资源需求计划。该层的主要功能是根据工厂和车间下达的中长期生产计划（如月、旬、周生产计划）和车间资源的实际状况进行零件分批和负荷平衡，生成系统资源需求计划。任务预处理时，着重要考虑的问题是在保证交货期的前提下，如何优化使用系统内的资源。（2）生产调度层生产任务静态排序：确定每个工件进入系统的先后顺序，并确定机器加工每个工件的开始时间和完成时间生产任务动态调度：对车间内的被加工任务进行实时再调度（考虑系统扰动）。车间资源的实时动态分派。因为资源的静态分配并不意味着在实际的加工过程中零件一定可以得到这些资源。该层是在作业计划的基础上确定作业（如工件）加工顺序，以及加工过程中各种制造资源的实时动态调度。（3）生产活动控制层生产进度控制在制品控制质量控制成本控制生产率控制……生产活动控制的功能是把作业计划变成实际行动，并对生产状态进行监控、反馈和校正，使车间内的生产活动与结果尽可能与生产计划所期待的状况相吻合。产生偏差的原因：预测值不准确工艺规程的多样化、非标准性随机扰动生产要素短缺操作错误，出现不合格品企业环境的动态性……机器：表示“提供服务者”。如机床、维修工、工作地等工件：表示“接受服务者”，或“服务对象”。如一个零件、一批零件、作业(Job)等加工路线/工艺路线：工件加工在技术上的约束，由工件加工的工艺过程所决定加工顺序：每台机器(共m台)加工n个工件的先后顺序（正是作业排序所要解决的问题）4、若干基本概念（1）基本术语作业排序(Sequencing)：确定工件在机器上的加工顺序。作业计划编制/排产(Scheduling)：不仅要确定工件的加工顺序，而且还包括确定机器加工每个(批)工件的开始时间和完成时间。正向排产(ForwardScheduling)、反向排产(BackwardScheduling)派工(Dispatching)：按作业计划的要求，将具体的生产任务安排到具体的机床上加工。调度(Scheduling)：执行生产计划控制才采取的具体行动。“派工”属于“调度”的范围，“调度”属于“控制”的范围。控制(Controlling)：保证生产进程按计划执行，或当实际的生产进度偏离生产计划，或出现例外事件时所采取的行动。“调度”是实行“控制”所采取的行动之一。外延：控制调度派工；排产排序（2）作业排序问题分类按领域：生产作业排序VS劳动力作业排序按工件到达：静态排序VS动态排序按参数：确定型排序VS随机型排序按目标函数：单目标排序VS多目标排序按机器数量：单台机器排序VS多台机器排序按工艺路线：单件作业排序(Job-shop)VS流水作业排序(Flow-shop)本讲：生产作业排序&静态排序&确定型排序&单目标排序&多台机器排序&单件作业排序/流水作业排序（3）作业排序方案的评价标准最长流程时间最短（全部完工时间最短、加工周期最短）。完成一组作业所需要的全部时间延迟最小（顾客等待时间最小）。可以用时间表示，也可以用工件数表示在制品库存最小。可以用工件数、货币价值表示利用率最大。机器的有效生产时间占总工作时间的百分比总成本最小。综合考虑在制品库存、加工成本与加工时间（4）作业排序问题的假设条件一个工件不能同时在几台不同的机器上加工；每台机器同时只能加工一个工件；工件在加工过程中采用平行移动方式（即当上道工序完工后立即送至下道工序加工）；不允许中断（一个工件一旦开始加工必须一直进行到完工，不得中途插入其它工件）；每道工序只在一台机器上完成；工件数、机器数和加工时间已知，加工时间与加工顺序无关。（5）符号说明Ji工件ii=1,2,…,nMj机器jj=1,2,…,mpijJi在Mj上的加工时间Ji的总加工时间Pi=pijwijJi在Mj上加工之前的等待时间Ji的总等待时间Wi=wijriJi的到达时间Ji从外部进入车间，可以开始加工的最早时间diJi的完工期限CiJi的完工时间Ci=ri+(pij+wij)=ri+Pi+WiCmax作业最长完工时间Cmax=max{Ci}FiJi的流程时间Fi=Ci–ri=Pi+WiFmax作业最长流程时间Fmax=max{Fi}aiJi的允许停留时间ai=di–riLiJi的延迟时间Li=Ci–di=ri+Pi+Wi–di=Fi–ai(+/–/0)Lmax作业最长延迟时间Lmax=max{Li}（6）排序问题表示方法排序问题表示方法：n/m/A/B•n——工件数•m——机器数•A——车间类型（F：流水作业排序问题；P：流水作业排列排序问题(Permutation)；G：单件作业排序问题）•B——目标函数，通常为最小化例如：n/3/P/Cmax表示：n个工件在3台机器上加工的流水作业排列排序问题,目标函数是使最长完工时间Cmax最短。1.单机(singlemachine)排程问题N个独立作业以何顺序分派至一台机器上作业，以使某一绩效评估指标最佳。二、单机与平行机器排程问题最短作业时间法则(SPT)最小化平均流程时间。job作业时间越小者排越前面，亦可以使平均延误(迟)时间，平均等候时间最小化。加权最短作业时间法则(WSPT)最小化平均加权流程时间。将作业时间除以权重，所得之值越小者排越前面。最早交期法則(EDD)最大延误(迟)时间最小化。交期越早者排越前面，但是此法会有增加延迟工件数目和增加平均延迟时间的倾向。Hodgson法则最小化延迟工件数目。当n个作业要排至单一机器上时，利用SPT(ShortestProcessTime)法则排序可使得平均流程时间最小化，也就是。最短作业时间(SPT)法则—最小化平均流程时间12nttt例给予一组工作集如表，目标为最小化平均流程时间。工作作业时间表工作i作业时间ti142837435106127685依SPT派工法则排序，顺序为4-1-8-7-3-2-5-6。其流程时间计算和表所示。流程时间计算表工作i流程时间ti4313+483+4+573+4+5+633+4+5+6+723+4+5+6+7+853+4+5+6+7+8+1063+4+5+6+7+8+10+12所以平均流程时间工作流程时间的计算方式为除了最小化平均流程时间以外，在单机排程问题中SPT法则亦可以最小化平均延误时间、最小化平均等候时间。1(83)(74)(65)(56)(47)(38)(210)(112)24.58sF1211(1)2snnFntntttn4187325605101520253035404550加权最短作业时间法则(WSPT)—最小化加权平均流程时间当工作附有重要性的属性时，排程人员可给予个别之权重，权重值愈大表示重要性愈大。WSPT法则即是将作业时间除以权重，所得之值愈小者表示为愈重要之工作，而将它排至顺序的第一位，依此类推。加权平均流程时间的计算方式为,1,1niisiwsniiwFFw1212WSPTnnttt法則：最短作业时间(SPT)法则—最小化平均延误时间单机排程问题的目标若为最小化平均延误时间，SPT法则排序可得最佳解，即12nttt最早交期法则(EDDRule)—最小化最大延误时间1955年Jackson提出EDD(EarlyDueDate)派工法则，其应用在最小化最大延误时间和最大延迟时间，但是会有增加延迟工作数目和增加平均延迟时间的倾向。EDD法则排序为交期愈早者排至愈前面，即12ndddHodgson法则：求NT最小，即最小化延迟工件数目以EDD法则将所有工作排序为集合，并计算E集合中所有工作的完工时间。假使结果出现没有或者只有一个延迟工作，则停止，此时已达到最小最佳解。否则进入第二步骤。Step1在集合中从头至尾找出第一个延迟作业，假设为kStep2检视前k个工作(包含第k个)，将最长作业时间的工作移至另一集合中(开始为空集合)。Step3重新计算集合中所有工作的完工时间。若集合中没有延迟作业，则停止，集合的延迟个数即为最小解。否则回到步骤2。Step4顺序PtCtDtLtB4440C2670D511150A819163E10291712F12411823合计4111038顺序PtCtDtLtB4440C2670D511150E1021174F12331815合计4111019顺序PtCtDtLtB4440C2670D511150F1223185合计411105最少的延迟作业为三件。2.平行机器(parallelmachine)排程问题传统平行机器排程问题就是将n个工作如何安排至m台平行机器的问题。Machine1Machine2Machine3MachineiMachinemn件工作m台平行机器...一般平行机器主要可分为二种：Unrelatedparallelmachine(无关联平行机器)：․各机器的