生产与运作管理-生产作业计划与排序.ppt

2019/4/18,作业计划于排序,1,第八章 生产作业计划与作业排序,2019/4/18,作业计划于排序,2,重点： 生产作业计划 车间作业排序 常用的调度措施 生产作业控制 服务业中的作业排序,本章要点 排序工作对资源进行分配,以在一段时间实现某一组织的任务。排序工作以生产能力计划为起点，当MRP生成的生产作业计划以订单形式下达到生产车间时，我们就要对其进行生产作业控制。包括：订单的核准、排序、调度和车间控制等。主要讲解：,2019/4/18,作业计划于排序,3,1 生产作业计划,生产作业计划是安排零部件（作业、活动）的产出数量、设备以及人工使用、投入时间及产出时间。,1 编制企业各层次的生产作业计划 2 编制生产准备计划 3 设备和生产面积的负荷率核算和平衡 4 制定或修改期量标准 5 日常生产派工 6 通过生产调度（等候线管理）和生产作业统计，检查和控制生产任务计划进度完成情况,生产作业 计划编制,生产作业 计划实施 控制,一、生产作业计划工作的内容,2019/4/18,作业计划于排序,4,生产作业计划的主要决策问题,确定批量的大小 确定适当的生产顺序 安排合理的生产进度日程,2019/4/18,作业计划于排序,5,批量,（1）概念: 批量: 消耗一次准备结束时间所生产的同种产品或零件的数量，以n记之（即相同产品或零件一次投入和出产的数量） 生产间隔期: 相邻两批相同产品（零件）投入（或产出）的时间间隔，以R记之 （2）批量和生产间隔期关系,批量的大小对生产的技术经济效果有较大的影响，同时也取决于计划期内市场或用户对产品的需求情况。其实质是对生产的品种与产量之间进行权衡的一项决策,2019/4/18,作业计划于排序,6,生产顺序的确定,就是对作业任务投产的先后顺序作出安排作业排序。它们将影响交货结果、生产周期时间和设备利用情况，从而影响生产绩效。,约束条件：一项作业在某设备上进行某工序的加工，必须在该作业的上道工序完工，以及该设备上项作业完工之后才能开始。即：,作业i在设备k上的开工时间,作业i在设备（k-1）上的加工时间,作业（i-1）在设备k上的完工时间,2019/4/18,作业计划于排序,7,不同作业顺序对生产绩效的影响,设备k等待时间,作业j等待时间,作业i-1,作业j,作业i,2019/4/18,作业计划于排序,8,生产进度日程的确定,根据项目的交货期限和各工序的生产时间初步安排生产进度日程，再检查它对工作中心生产能力需要量与实有的生产能力是否相平衡，对在同一时间周期内争用同一设备（组）的多项任务进行协调，按有限能力的约束条件，对任务项目的进度时间或能力配置作出调整，这就是生产进度的决策。,2019/4/18,作业计划于排序,9,（一）期量标准概念 为制造对象（产品、部件、零件）在生产过程中的运动所规定的生产期限（时间）和生产数量的标准。,不同生产类型的期量标准,二、生产作业计划的编制,2019/4/18,作业计划于排序,10,生产周期（T）,（1）生产周期概念： 指一批制品从原材料投入生产起，到最后完 工为止，制品在生产过程中经历的日历时间。 （2）生产周期的确定： 零件各工艺阶段生产周期的计算 产品生产周期,2019/4/18,作业计划于排序,11,零件各工艺阶段生产周期的计算,Toi： 一批零件的工序生产周期 m：车间内该零件的工序数 n： 批量 ti： 零件在工序i上的单件工时定额 Fe： 每日有效工时 Si：执行工序i的工作地数 k：预计定额完成系数 ：工序之间的平行系数 tpi：第i道工序准备结束时间 T0：一批零件的加工生产周期 td：零件在工序之间移动时的平均间断时间,零件工序生产周期： 零件加工生产周期：,通过资料核算和现场调查，制定典型的生产周期概略标准,2019/4/18,作业计划于排序,12,机械加工生产周期的概略标准图表,注：表中生产周期是以两班制的工作日为单位,2019/4/18,作业计划于排序,13,产品生产周期,网络计划技术（第十章） 图表法,2019/4/18,作业计划于排序,14,2. 生产提前期（D）,（1）概念：指一批制品（零件、毛胚或产品）在各工艺阶段投入（出产）的时间比产品出产时间提前的天数。可分为投入提前期 （D投）和出产提前期（D出） （2）计算公式： 前后车间生产批量相等情况 前后车间生产批量不相等情况,2019/4/18,作业计划于排序,15,前后车间批量相等情况,毛胚制造周期 机加工周期 装配周期 T毛 T毛-加 T机 T加-装 T装 D装投=T装 D机出=D装投+T加-装 D机投=D机出+T加 D毛出=D机投+T毛-机 D毛投=D毛出+T毛 产品在最后车间的出产提前期=0 产品在最后车间的投入提前期=该车间的生产周期 产品在某车间的出产提前期=后车间投入提前期+保险期 产品在某车间的投入提前期=该车间出产提前期+该车间生产周期 例1：设各车间生产间隔期皆为R=15天，批量皆为n=10件， T装=20天， T机=40天，T毛=20天，T装-机=10天， T机-毛=5天。求各车间生产提前期和投入提前期。 解： D装出=0 D装投=0+20=20（天） D机出=20+10=30（天） D机投=30+40=70（天） D毛出=70+5=75（天） D毛投=75+20=95（天）,2019/4/18,作业计划于排序,16,前后车间批量不相等情况,例2：设n装=10，R装=15天，n机=30，R机=45天， n毛=30， R毛=45天，其他条件如例1。求各车间 生产提前期和投入提前期 解： D装出=0 D装投= 20（天） D机出=20 +10 +（45-15）= 60（天） D机投=60 + 40=100（天） D毛出=100 + 5+（45-45）=105（天） D毛投=105 + 20 =125（天）,2019/4/18,作业计划于排序,17,3. 在制品定额,概念：指在一定的技术组织条件下，为保证生产衔接，必须占用的在制品的最低储备量 （1） 车间内部在制品定额 （2） 车间之间半成品定额（库存在制品定额）,2019/4/18,作业计划于排序,18,车间内部在制品定额,（1）定期（生产进度已定）情况下的在制品定额图表法 在制品定额=计划期末在制品占用量 （2）不定期（生产进度未定）情况在制品定额,2019/4/18,作业计划于排序,19,车间之间半成品定额,（1）库存周转（流动）在制品定额 前车间成批入库，后车间分批领用 前车间成批入库，后车间每日领用 前车间成批入库，后车间整批领用 （2）库存保险半成品定额 用途：在前车间出现出产误期或出现过多废 品时，为了保证生产正常进行而准备 的储备量 公式：,2019/4/18,作业计划于排序,20,前车间成批入库，后车间分批领用,设前车间入库批量60件，后车间领用批量为10件。前车间计划期最后批量入库的标准日期为到期末9天，后车间生产间隔期（领用间隔期）为2天。求周转半成品占用量。 解：,工作日,保险储备量,1,22,21,20,19,18,17,16,15,14,13,12,11,10,9,8,7,6,5,4,3,2,25,24,23,3,2,1,最大占用量,流动占用量,周转半成品占用量,前入,后领,2019/4/18,作业计划于排序,21,前车间成批入库，后车间每日领用,前车间期初第一次零件入库标准日期为3天。交库间隔日数为5天，批量为50件,工作日,保险储备量,1,22,21,20,19,18,17,16,15,14,13,12,11,10,9,8,7,6,5,4,3,2,25,24,23,3,2,1,最大占用量,流动占用量,周转半成品占用量,2019/4/18,作业计划于排序,22,前车间成批入库，后车间整批领用, 图表, 计算公式,工作日,保险储备量,1,22,21,20,19,18,17,16,15,14,13,12,11,10,9,8,7,6,5,4,3,2,25,24,23,3,2,1,最大占用量,流动占用量,后领,前入,当交库数量=领用数量；交库间隔日数=领用间隔日数 0 （当车间已领用，下批尚未交库时） = 1批（已交库一批，后车间尚未领用） 当交库数量=领用数量；交库间隔日数领用间隔日数,期末周转半成品占用量,2019/4/18,作业计划于排序,23,三、 生产作业计划的编制方法,1 厂级生产作业计划的编制 （1）编制单位：企业生产管理部门 （2）内容：年度、季度和月度厂生产作业计划 确定车间的生产任务和生产进度 （3）计划单位：产品、部件、零件 （4）确定车间生产任务的方法 对象专业化车间 工艺专业化车间 2 车间内部生产作业计划的编制 （1）编制单位：车间计划调度组和工段的计划人员 （2）内容：工段月、旬、轮班生产作业计划，工作地轮班计划 （3）方法： 标准计划法适用于大量流水生产 定期排序法适用于成批轮番生产 日常分派法适用于单件小批生产,2019/4/18,作业计划于排序,24,对象专业化车间,按各车间承担的产品分配生产任务 同时也要考虑到各车间的生产能力负荷，适当加以调整,2019/4/18,作业计划于排序,25,工艺专业化车间,在制品定额法适用于大量生产 某车间出产量 = 后车间投入量+该车间外销量 +（库存半成品定额 期初库存半成品预计 结存量） 某车间投入量 = 该车间出产量+该车间计划废品量 +（车间在制品定额 期初车间在制品预计 结存量） 最后车间的出产量根据厂级生产进度计划而定,按工艺过程的反顺序方向进行，具体方法因生产类型的不同而不同。,2019/4/18,作业计划于排序,26,累计编号法 适用于成批轮番生产,（1）概念：根据最终产品（成品）的平均日产量，将预先 制定的生产提前期转化为提前量，从而计算同 一时期产品在各生产环节的提前量，（用各生 产单位在计划期应该达到的投入和产出的累计 产品号数表示）以保证各车间之间在生产数量 上的衔接的方法 （2）累计编号方法 （3）生产作业计划编制方法 制定“产品进度计划” 制定“零部件进度计划”,2019/4/18,作业计划于排序,27,累计编号方法,累计号按产品编制 从计划年度该产品出产的第一台（或从开始生产这种产品的第一台）开始，依成品出产的先后顺序，每出一台增加一号，即为每一件产品编上一个累计编号 在同一时间上，产品在某一环节上的累计号数，与成品出产累计号数相比，相差的号数称为提前量 提前量与提前期的关系为：,2019/4/18,作业计划于排序,28,累计编号法图表,2019/4/18,作业计划于排序,29,制定零部件进度计划,计算产品在各车间计划期末应达到的累计出产和投入的号数 各车间在计划期应完成的出产量与投入量,2019/4/18,作业计划于排序,30,用累计编号法安排生产任务的特点:,可同时计算各生产单位的任务,而不必按反工艺顺序方向以此计算。 无需预计在制品数量，也不必按计划期初实际完成情况休整计划。若上期没完成计划，其拖欠部分自然结转到下一计划期的任务中。简化了计划编制工作。 由于同一台产品所有零件都属于一个累计号数，所以每个生产单位只要按规定的累计号数生产，就能保证零件的成套出产。,2019/4/18,作业计划于排序,31,生产周期法适用于单件小批生产,概念：在保证交货日期和缩短生产周期的前提下，协调各 生产车间的生产，并通过绘制生产周期图表来确定 生产任务的方法 程序：1 分阶段编制产品进度计划 2 编制订货生产说明书 3 编制月度作业计划 4 编制车间内部生产作业计划 主要零件、工种编制生产周期图表 月度生产作业计划 轮班计划,2019/4/18,作业计划于排序,32,产品进度计划典型网络图,钢材准备,焊接生产,焊接工艺,钢材准备,包装发运,装配,冷加工,热加工,热工艺,冷加工工艺,外购件采购,产品设计,2019/4/18,作业计划于排序,33,订货生产说明书,2019/4/18,作业计划于排序,34,MRP（物料需求计划）, 应用场合：应用于短期的需求变化不定，但较长时期内确有需求，安排不定期重复生产的场合 原理：根据反工艺顺序原理，按照产品出产的数量和限以及各生产阶段的生产周期、库存情况，用计算机计算出各零部件的生产数量和期限。 （1）根据成品总任务，自动推算出成品的各个部件、 个零件的生产任务 （2）连续推算出下月（或几个月）的计划要求 （3）运算速度快、便于计划修正,订货点法适用于标准件、通用件生产,2019/4/18,作业计划于排序,35,一、排序问题的基本概念 1、名词术语 排序确定工件在机器上的加工顺序 编制作业计划确定工件加工顺序以及机器加工每个工件的开始时间和完成时间 派工按作业计划的要求，将具体生产任务安排到具体机床上加工 赶工实际进度落后于计划进度时采取的行动 调度实行控制所采取的行动。其依据是作业计划 加工路线工件加工的工艺路线,3 作业排序,服务业-主要是人力的排序,制造业- 主要是加工件在设备上的排序,2019/4/18,作业计划于排序,36,数量 需用 完成,派工单的典型格式,计划进度 开始日期 完工日期,物料号,物料名称,工作中心：8513 名称：车床,加工单号,工序号,数量 需用 完成,时间 准备 加工,上工序,下工序,已加工的工件,正加工的工件,将到达的工件,75831 D 97087 20 16 20 970504 970504 1.0 1028 8601 88501 C 97098 50 20 970504 970506 0.2 15 1028 8603,51888 F 97120 40 40 970506 970507 0.2 10 8420 入库 16877 G 97376 20 30 970507 970507 0.1 5.0 8510 8523,37414 D 97087 25 15 970510 970511 0.1 8.0 7100 8200 88501 C 97098 10 10 970512 970512 0.1 3.0 7200 8532,2019/4/18,作业计划于排序,37,2、排序问题的分类和表示法 按机器种类和数量不同分 按工件到达车间的情况不同分 按目标函数的性质不同分 按参数的性质分,排序问题的表示方法：n/m/A/B n:工件数 m:机器数 A:车间类型 B:目标函数,2019/4/18,作业计划于排序,38,车间类型A： F：表示流水作业排序问题（每个工件加工路线都一致） P：表示流水作业排列排序问题（所有工件在各台机器上的加工顺序都相同） G：单件作业排序问题,目标函数B：通常是使其值最小。 主要有：最长完工时间Cmax 最长流程时间Fmax 最长延迟时间Lmax,例：5/2/F/ Lmax 表示5个工件在两台设备上加工的流水作业排序问题，目标函数是使最长延迟时间最短。,2019/4/18,作业计划于排序,39,二、 流水作业排序问题,1、 n/2/F/Fmax问题 S.M.Johnson于1954年提出了一个排序方法，其目的是极小化从第一个作业开始到最后一个作业为止的全部流程时间。约翰逊规则包含下列几个步骤：,列出每个作业在两台工作中心上的作业时间表 ； 找出最短的作业时间； 如果最短的作业时间来自第一台工作中心，则将它排到前面；如果最短的作业时间来自第二个工作中心，则将该作业排到最后； 对剩余作业重复进行步骤 A和 B，直到排序完成。,2019/4/18,作业计划于排序,40,例：求下表中所示的6/2/F/Fmax问题的最优解 加工时间表,解：应用Johnson算法。结果如下：,J2,J5,J6,J1,J4,J3,用甘特图求最大流程时间，得：Fmax=28,2019/4/18,作业计划于排序,41,n/m/P/Fmax问题的排序方法 这类问题很复杂，计算量很大，这里仅介绍一种简便算法最小排序系数法。它可以求得近似最优解。步骤如下： 列表表示各项作业任务在m台机器上的加工时间。并确定中间机器或中间线。当机器数为奇数时，用 表明中间机器；当机器数为偶数时，用 表明中间线。 计算排序系数Ks 。Ks为某项作业任务在前半部分机器上加工的工时同在后半部分机器上加工的工时的比值。若机器数为奇数，则中间机器的加工工时平分于前后各半。 按最小排序系数的数值，由小到大进行排序，得到相应的加工顺序安排方案。,2019/4/18,作业计划于排序,42,例：有5种零件在4台机床上加工，其工艺顺序均相同。加工时间如下表所示。试求出流程时间最短的加工顺序。,2019/4/18,作业计划于排序,43,三、调度工作的优先规则,适用于工艺导向的工作环境，如诊所、印刷厂和制造车间。其目标是使工作完成时间、系统中工作个数及工作延迟最小化，同时使设备利用率最大。 常用的优先规则有：,SPT：最短的操作时间。所需时间最短的工作首先操作。 FCFS：先到先受服务。到达工序的第一件工件首先操作。 EDD：最早到期。首先选择要求完工时间最早的工作。 LPT：最长的操作时间。时间越长越大的工作，往往是十分 重要的工作，因而应首先选择。 SCR：关键比率。优先选择关键比率最小的工作。,CR1，工作能提前完成并有一定空余时间,2019/4/18,作业计划于排序,44,例：N个作业单台工作中心的排序,“n个作业单台工作中心的问题”或“n/1”，理论上，排序问题的难度随着工作中心数量的增加而增大，而不是随着作业数量的增加而增大，对n的约束是其必须是确定的有限的数,例：n个作业单台工作中心排序问题。在一周的开始，有5位顾客提交了他们的订单。原始数据为：,2019/4/18,作业计划于排序,45,方案一：FCFS规则,方案一 利用FCFS规则，其流程时间的结果如下：,总流程时间=3+7+9+15+16=50（天） 平均流程时间=50/5=10天 将每个订单的交货日期与其流程时间相比较，发现只有A订单能按时交货。订单B，C，D和E将会延期交货，延期时间分别为1,2,6,14天。每个订单平均延期（0+1+2+6+14）/5=4.6天。,2019/4/18,作业计划于排序,46,方案二：SPT规则,方案二 利用SPT（最短作业时间）规则，流程时间为：,总流程时间=1+3+6+10+16=36（天） 平均流程时间=36/5=7.5天 SPT规则的平均流程时间比FCFS规则的平均流程时间小。另外，订单E和C将在交货日期前完成，订单A仅延期1天。每个订单的平均延期时间为（0+0+1+4+7）/5=2.4天。,2019/4/18,作业计划于排序,47,方案三：EDD规则,总流程时间=1+4+8+10+16=39（天） 平均流程时间=39/5=7.8天 在这种情况下，订单B，C和D将会延期，平均延期时间为（0+0+2+3+7）/5=2.4天。,方案三 利用EDD(最早交货期最先加工)规则，排序结果为,2019/4/18,作业计划于排序,48,方案四：LCFS规则,总流程时间=1+7+9+13+16=46（天） 平均流程时间=46/5=9.2天 平均延期=4.0天,方案四 利用LCFS（后到先服务）规则，预计流程时间为：,2019/4/18,作业计划于排序,49,方案五：随机,总流程时间=6+8+11+12+16=55（天） 平均流程时间=55/5=11天 平均延期=5.4天,方案五 利用随机规则，排序结果为：,2019/4/18,作业计划于排序,50,优先调度规则比较,规则 总的完成时间 平均完成时间 平均延期,FCFS SOT(SPT) EDD LCFS 随机,50 36 39 46 53,10 7.2 7.8 9.2 10.6,4.6 2.4 2.4 4.0 5.4,很明显，此例中SPT比其余的规则都好，但情况总是这样的吗？答案是肯定的。另外，从数学上可以证明，在n/1情况下，用其他的评价准则，如等待时间均值和完成时间均值最小，SPT规则也是最优方案。事实上，这个结论被称为“在整个排序学科中最重要的概念”。,2019/4/18,作业计划于排序,51,SPT规则一般是使工作流程时间最少和系统平均工作数最少的最好方法。缺点是持续时间长的工作在优先顺序上被迫靠后，顾客可能不理解，对此应作适当调整。 FCFS规则在许多标准上效果不佳，但它在对待顾客的公平性方面有优势，这在服务系统中很重要。 SCR规则在平均工作延迟时间标准上比FCFS、LCFS、EDD或随机都好。,对几种优先规则的评价：,2019/4/18,作业计划于排序,52,4 生产作业控制,一、实行生产作业控制的原因和条件 原因：加工时间估计不准确 随机因素的影响 加工路线的多样性 企业环境的动态性 当实际情况与计划发生偏离时，就要采取措施（调整进度或修改计划），这就是生产控制。 条件：要有一个标准计划 要取得实际生产进度与计划偏离的信息 要采取纠正偏差的措施,2019/4/18,作业计划于排序,53,车间作业控制内容： 控制加工设备完好,人员出勤； 控制加工件在工作中心加工按排定的工序加工； 保持物流稳定, 控制投入和产出的工作量; 控制加工成本，结清定单，完成库存事务处理。,2019/4/18,作业计划于排序,54,二、生产调度工作,生产调度是生产作业控制工作中心。它根据作业计划对生产过程进行控制和调节，解决日常生产中出现的矛盾和不平衡现象。 主要内容： 检查生产作业计划的执行情况，发现问题及时采取措施解决。 检查、督促和帮助有关部门做好产前准备工作。 按照生产需要，合理调配劳力和调整劳动组织。 检查和调节生产过程的物资供应情况和储备情况，督促按计划发送物资。,2019/4/18,作业计划于排序,55,作业调度等候线管理,当若干作业到达工作中心时，如何安排作业能使工作中心中的在制品数量降低以及制造提前期缩短。可以采取的策略有：分批作业、作业分割、并行作业等。,分批作业 即把原来一张加工单的数量分成几批，由几张加工单来完成。以缩短提前期。 例：有一个订单需要在两个工作中心上来完成，设批量为Q，SA、SB分别为工作中心A、B上准备时间，PA、PB分别工作中心A、B上的单位加工时间， TAB为从工作中心A到B的转移时间。则有：,2019/4/18,作业计划于排序,56,一个批次作业时总的提前期（两种情况）,2019/4/18,作业计划于排序,57,将订单分成两个批次作业时总的提前期,Q1PB+TAB +SBQ2PA+TAB 由Q=Q1+Q2 得：Q1（QPASB）/（PA+PB）,Q1 Q2,为避免第二个工作中心出现等待闲置时间，在分批时应使批量满足：,LS=SA+SB+QPA+QPB+TAB（SA+QPA+Q2PB+TAB） =Q1PB+SB,缩短的提前期：,2019/4/18,作业计划于排序,58,分批分割 将作业分成两个或更多的批次，由多人多机或一人多机操作。,准备,加工时间,加工时间,缩短的提前期,准备,加工时间,准备,原作业分割成两批作业结果,两人作业,2019/4/18,作业计划于排序,59,三、生产作业的产前准备,技术文件的准备 设备和工艺装备的准备 物资供应及运输的准备 人员