生产计划-生产作业计划概述(ppt 140页)

管理工程学院 第十章 生产作业计划 【学习要点】 生产作业计划的概念和作用； 编制生产作业计划的基本要求和步骤； 期量标准的概念和作用，不同生产类型下期量标准的内容和确定方法； 不同生产类型下生产作业计划的编制方法； 作业排序的概念和基本方法； 优化生产技术、约束理论、高级计划排程的基本概念和内容； 管理工程学院 10.1 概述 u生产作业计划是企业生产计划的延续和具体化，是生产计划的具体执 行计划。通过生产作业计划，把生产计划中规定的产品任务，分解为 各车间、工段、班组以及工作地或个人的作业任务，以具体指导和安 排日常生产活动，保证按品种、质量、数量、期限全面完成生产计划 。 图10-1 生产作业计划的层次 管理工程学院 10.1.1 生产作业计划的任务 l1.落实生产计划 生产作业 l2.合理组织生产过程 l3.实现均衡生产 l4.进行生产作业控制 10.1.2制定生产作业计划的基本要求 l1.确保交货期 l2.减少等待时间 l3.加工对象流程时间最短 l4.减少在制品数量和停放时间 管理工程学院 10.1.3制定生产作业计划的主要步骤 1.收集信息资料，需要收集的信息资料主要包括以下几种： (1)生产任务方面。年度（季、月）生产计划或主生产计划、产品开发计划、订货 合同、厂外协作计划、厂内各车间和部门之间的协作计划等。 (2)产品设计和工艺方面。产品、零部件的设计图纸、整机装配系统图、自制件及 外协件明细表、工艺路线和工艺规程等技术文件。 (3)生产能力方面。厂房生产面积、设备数量及其完好率、设备停修计划，分工种 工人的数量及技术等级，工（台）时定额及压缩系数。 (4)生产准备方面。原材料、外购件、外协件、工装器具等的供应及库存情况。 (5)上期计划的执行情况的统计分析资料。品种、规格、数量、质量、配套完成情 况、在制品结存情况，设备利用率、工时利用率、工人出勤率等。 (6)企业的流动资金状况。 管理工程学院 2.确定计划单位。计划单位是编制生产作业计划时下达生产任务所用的 计算单位。它反应了生产作业计划的详细程度及各级分工关系。 (1)产品为计划单位。 (2)部件为计划单位。 (3)零件组为计划单位 (4)零件为计划单位。 管理工程学院 3.制定和修订期量标准。期量标准是生产计划与控制系统很重要的基础 数据标准。在制定时应遵循以下原则： (1)所取数据应经过必要的计算和深入分析研究，要有充分的依据。 (2)各种“期”和“量”要互相配合，协调一致，能客观反映合理组织生 产的要求。 (3)要便于管理，易为计划（调度）人员所掌握。 4.确定编制方法。生产类型、生产组织方式不同，生产作业计划的编制 方法也各不相同。 5.做好综合平衡工作，及时编制下达生产作业计划 管理工程学院 生产类型期 量 标 准 大量生产节拍、流水线标准工作指示图表、在制品定额 成批生产批量、生产间隔期、生产周期、在制品定额、 提前期 单件小批生产周期、提前期 管理工程学院 10.2 大量流水生产作业计划 10.2.1 大量流水生产的特点 1、专业化程度高； 2、工艺过程是封闭的； 3、工作地按工艺过程的先后顺序排列，生产对象在工作地间单向移动； 4、生产过程具有明显的节奏性； 5、各工作地之间由传送装置连接。 生产作业计划的主要决策问题在流水生产线的设计阶段中就已经做出。 包括流水线的生产节拍、各工作地负荷、产品的生产顺序等。 管理工程学院 10.2. 2 大量流水生产的期量标准 10.2.2.1 节拍 节拍是流水线上出产两个相邻相同制品的时间间隔。 1.单一对象流水线节拍的确定。其计算公式为： 式中 Fe计划期内的有效工作时间； N计划期生产任务的数量(含废品量)。 流水线上某工序上两个相同制品的时间间隔为该工序的工作节拍。 式中 ti工序单件时间； si该工序的工作地数量。 管理工程学院 2.多对象流水线节拍的确定。多对象流水生产有两种基本形式。 可变流水线: AAAAAAAABBBBBBBBBBBBBBCCCCCCCCCC 混合（成组）流水线: 2A5B3C2A5B3C2A5B3C2A5B3C2A5B3C2A5B3C2A5B3C2A5B3C 管理工程学院 10.2.2.2 流水线标准工作指示图表 u流水线标准工作指示图表又称流水线标准计划。表明流水线内各工作 地在正常条件下的具体工作制度和劳动组织方式的一种标准图表，它 既是大量流水生产条件下进行日常生产管理的一个期量标准，又是标 准的生产作业计划。 u编制流水工作指示图表的过程，也是流水线工序同期化的过程。 u所谓工序同期化是指通过技术组织措施调整流水线各工序的时间，使 其与节拍相等或与节拍成整数倍关系。 u由于工序同期化程度不同，流水线连续程度不同，故有连续流水线和 间断流水线。 管理工程学院 1.连续流水线工作指示图表的编制 工作时间 间断时间 流水线特点 小时一班共计 1234 中 间 休 息 5678 间断次数 （次） 间断时间 （min） 工作时间（ min） 装配简单 产品 220460 装配复杂产 品 330450 机械加工 440440 焊接 660420 管理工程学院 u连续流水线的工序同期化程度高并不是自然形成的，需要经过复杂的流水 线平衡设计。 u装配线平衡问题一般分为三类 1.给定生产节拍，在满足约束条件下使流水线工位数量最少； 2.是给定流水线的工位数量，在满足约束条件下使生产节拍最小； 3.给定工位数量，最小化装配线平衡指数。 u装配线平衡时，首先应符合各工序之间的先后顺序关系；其次应使每个工 作地分配到的装配工步（作业单元）作业时间之和小于和接近节拍；第三 ，应使工作地数目最少，装配线有较高的负荷系数。 管理工程学院 u根据装配工艺技术划分的装配作业单元、每个作业单元所需时间以及 作业单元之间的先后关系。也就是初始的装配工艺网络图，如图10-2 所示。 u当作业单元很多，关系较复杂时，需要用一些专门方法解决装配线的 时间平衡问题如启发式法、位置加权法、分支定界法等。下面仅介 绍采用分支界限法，进行流水线平衡的方法和步骤。 图10-2 工步顺序图 管理工程学院 u例：设某产品的节拍为10分钟。其装配工作可分为11个工步，各工步 的时间定额如表102所示。各工步的先后顺序如图10-2。 表10-2 工步时间 工步号1234567891011 工步时间（min）62571263554 图10-2 工步顺序图 管理工程学院 u第一步，列出所有可作为第一工序的编组方案，有以下两个方案： u方案1-1， t11=6+2+1=9 u方案1-2， t12=6+2+2=10 u分别计算这两个方案的工序时间和Ski值 uT=6+2+5+7+1+2+6+3+5+5+4=46 u因为Sk11=Sk12=5，t11t23t21，所以，第二工序的分支节点，应在方案2-2的节 点进行分支。 管理工程学院 u第三步，第三工序的编组方案 u方案3-1 ， t31=5+3=8; u方案3-2 t32=6; u由于Sk31t42，所以，第四工序的分支节点，应在方案4-1的节点进 行分支。 管理工程学院 u第五步，第五工序的编组方案，只有一个方案，即 u方案5-1 ， t51=5+5=10; u第六步，第六工序的编组方案 u方案6-1 t61=4; u全部工步编组结束，得到流水线必须的工作地数Sb1=Sk6=65，所以回朔。 u第七步，由最后一道工序回溯，在第二道工序找到Sk2l=Sk23=5，还没分过支， 因为t23t2l，所以决定由方案2-3节点进行分支，寻求可行解2，计算结果 Sb2=5。因不存在Sk小于5的节点，即求得流水线上最少的工作地数为5。 表10-3 作业分配结果 工序一二三四五 作业编组， 工序时间（min）10710109 工作地需要数11111 管理工程学院 图10-3 分支定界寻优树形图 管理工程学院 2.间断流水线作业指示图表 u(1)确定看管周期R。人为确定一个时间间隔，每道工序在该时间间隔内 生产相同数量的制品，这个“时间间隔”就是间断流水线的看管期 u看管期长度的选择，应根据下列因素决定： u1)工人兼职的负荷； u2)工人看管设备的间距； u3)流水线上各道工序生产率协调程度； u4)零件的价值、工作地存放制品的面积。 u一般取一个班，二分之一个班或四分之一个班的时间为看管周期。 管理工程学院 (2)确定看管周期内各工作地的产量及工作地（设备）负荷。 1)根据各道工序的单件加工时间ti和流水线的生产节拍r，确定各工序的设备(工作 地)数。 u若 ，则Si=1; u若tir，则Si= 2)确定各工序设备(工作地)在看管期内的产量。 u对于多工作地工序，当工序中各工作地的产量Qik相等时，产量为 u当各工作地的产量Qik不相等时，工作地满负荷的看管期的产量 ，而 工作地负荷不满的看管期产量QinQ-Qim（Si-1） 3)计算看管期内各工作地工作时间长度。 管理工程学院 4)计算设备的负荷系数Ki。 (3)确定工作起、止时间，绘制标准工作指示图表。 (4)确定和配备工人，规定工作程序。 管理工程学院 流水线线名称 工作班日产产量节节拍运输输批量节节奏看管时间时间看管期产产量 轴轴加工流水线线2160件6min1件6min2H20件 工 序 号 工 时时 定 额额 工 作 地 号 设备设备 负负荷 率 工 人 号 劳动劳动 组织组织 看管期内作业业指示图图表（min） 看 管 期 内 产产 量 102030405060708090100110120 11201 02 10001 多机床看 管 10 10 24036702 兼管 03、06 20 35.2048703 多机床看 管 20 4505830320 5806 07 33 100 025 0415 65.608940520 73095006 兼管 09、10 20 8310500620 96111000720 管理工程学院 流水线线名称 工作班日产产量节节拍运输输批量节节奏看管时间时间看管期产产量 轴轴加工流水线线2160件6min1件6min2H20件 工 序 号 工 时时 定 额额 工 作 地 号 设备设备 负负荷 率 工 人 号 劳动劳动 组织组织 看管期内作业业指示图图表（min） 看 管 期 内 产产 量 102030405060708090100110120 11201 02 10001 多机床看 管 10 10 24036702 兼管 03、06 20 35.2048703 多机床看 管 20 4505830320 5806 07 33 100 025 0415 65.608940520 73095006 兼管 09、10 20 8310500620 96111000720 表10-4 间断流水线工作指示图表示意图 管理工程学院 10.2.2.3 在制品占用量定额 u在制品是指从原材料投入到产品入库为止，处于生产过程中尚未完工 的所有零件、组件、部件、产品的总称。 管理工程学院 1.工艺占用量。工艺在制品定额是指保证流水线全部工作地同时开始工 作所必需的在制品数量 。 2.运输占用量 u是指流水线内处于运输过程中的在制品数量。 3.周转占用量 式中 Z1在制品工艺占有量(件)； m工序数； Si工序i的设备(工作地)数； qi工序i的设备(工作地)生产数量。 式中： ts前后工序同时工作的时间； Se、Sl前后两工序的设备(工作地)数； te 、tl前后两工序的单件生产时间 式中：m工序数； n运输批量 管理工程学院 表10-5周转占用量变化情况图 工序 号 工序时间时间 （min） 周转转 占用 量形 成地 点 20min40 min60 min80 min 100 min 120 min 看管周期 初周转转 占用量（ 件） 最大周转转 占用量（ 件） 112 工序1 ，2之 间 77 24 工序2 ，3之 间 04 35 工序3 ，4之 间 00 45 工序4 ，5之 间 06 58 工序5 ，6之 间 44 65.8 1010 管理工程学院 流水线线名称 工作班日产产量节节拍运输输批量节节奏看管时间时间看管期产产量 轴轴加工流水线线2160件6min1件6min2H20件 工 序 号 工 时时 定 额额 工 作 地 号 设备设备 负负荷 率 工 人 号 劳动劳动 组织组织 看管期内作业业指示图图表（min） 看 管 期 内 产产 量 102030405060708090100110120 11201 02 10001 多机床看 管 10 10 24036702 兼管 03、06 20 35.2048703 多机床看 管 20 4505830320 5806 07 33 100 025 0415 65.608940520 73095006 兼管 09、10 20 8310500620 96111000720 表10-4 间断流水线工作指示图表示意图 管理工程学院 u4.保险占用量。保险占用量即保险在制品定额，是为了保证流水线上个别工 作地或工序突然发生故障、出现废品，不至于影响到整个流水线的正常生产 而设置的在制品数量。 u5.库存周转占用量。库存周转占用量，是由于前后车间或流水线之间生产率 不同或工作制度(班次或起止时间)不同而形成的在制品占用量。 u6.车间之间运输占用量。车间之间运输占用量是停留在车间之间的运输工具 上和等待运输的在制品占用量。 u7.库存保险占用量。 库存保险占用量是由于供应车间或流水线因意外原因造 成交付延迟时，为保证需用车间正常生产而设置的在制品占用量 。 管理工程学院 10.2.3 大量流水生产作业计划的编制 10.2.3.1 零部件（详细物料）生产作业计划的编制 u1.在制品定额法 。计算各车间出产量和投入量的公式如下： 管理工程学院 表10-6某月份各车间投入与产出计划计算实例 产品名称A 商品产量10 000台 零件编号01-05102-061其它 零件名称短轴齿轮 每台件数14 装配车间1 出产量10 00040 000 2废品量- 3在制品占用量定额1 0005 000 4期初预计在制品占用量6003 500 5投入量10 40041 500 零件库6 半成品外销量-2 000 7半成品占用量定额8006 000 8期初预计占用量1 0007 100 加工车间9出产量5+6+7-810 20042 400 10废品量1001 400 11在制品占有量定额1 8004 500 12期初预计在制品占用量6003 400 13投入量11 50044 900 管理工程学院 u车间只需根 据当月产量要 求，适当调整 流水线的工作 班次和工作时 间。 10.2.3.2 车间内部生产作业计划的编制 管理工程学院 10.3 成批生产作业计划 10.3.1 成批生产的特点 （1）成批轮番生产较多种类的产品和零部件，每次变换生产对象时，都 需要重新调整机器设备成工艺装备。 （2）各种不同的产品、部件、零件往往要同时在各车间、班组甚至工作 地平行交叉地进行生产。 （3）生产技术准备工作，特别是图纸和工艺装备的准备工作量很大。 管理工程学院 生产类型期 量 标 准 大量生产节拍、流水线标准工作指示图表、在制品定额 成批生产批量、生产间隔期、生产周期、在制品定额、 提前期 单件小批生产周期、提前期 管理工程学院 10.3.2 成批生产的期量标准 u批量与生产间隔期、生产周期、生产提前期、在制品定额等。 10.3.2.1 批量与生产间隔期 u批量是指在消耗一次准备结束时间的条件下，连续生产一批相同制品 的数量。生产间隔期（又称生产重复期，在稳定的定期轮番成批生产 中才有此标准），它是指相邻两批相同制品投入或产出的时间间隔。 u批量与生产间隔期的相互关系如下： 式中： Q生产批量 R生产间隔期 nd平均日产量，为计划期产量与计划 期工作日数的比值。 管理工程学院 u确定批量和生产间隔期的方法主要有两种。 1.以量定期法。首先从生产的技术与经济两方面考虑，确定一个初始批 量，然后确定生产间隔期，最后，对初始批量进行适当的调整，求得 一个与生产间隔期相互配合的最佳数值作为标准批量。 u(1)最小批量法。最小批量法是从充分利用设备和提高劳动生产率两个 因素来考虑的。 u Tad / Q t 则 u式中： 设备调整时间损失系数； u Tad设备准备结束时间； u Qmin最小批量； u t单件工序时间。 零 件 单 价 生 产 类 型 大批中批小批 较 低0.030.040.05 中 等0.040.050.08 较 高0.050.080.12 管理工程学院 u(2)经济批量法。 式中： B 一次设备调整的费用； C 单位零件成本； I 年库存费用率； N 年产量。 图10-5 经济批量的确定 管理工程学院 u2.以期定量法 。首先确定生产间隔期，然后确定批量。当生产任务发 生变化时，只对批量进行调整，而生产间隔期不变。 u优点： u计算简便，能适应生产任务的变动，当任务变动较大时，只需调整批 量即可； u由于生产间隔期与每月的工作日数互成倍数或可约数关系，批量又依 生产间隔期制定，保持了各种必要的比例关系，易于保证零件生产的 成套性，利于组织均衡生产。 管理工程学院 10.3.2.2 生产周期 u生产周期是指制品从原材料投入到成品出产所经历的整个生产过程的 全部日历时间。产品生产周期是各个工艺阶段周期之和。 产品生产周期 毛坯生产周期 毛坯周期加工周期部装周期总装周期 机加工 生产周期 部装生产周期总装生产周期 保险期 保险期 保险期 管理工程学院 u生产周期的确定是根据产品的制造过程结构，从零件所经过的工序和工艺阶段， 由下至上计算的。 1.工序加工周期计算。零件工序周期是一批零件在某道工序上的制造时间，计算公 式为： u式中：TOP工序周期； u Q批量； u t单件工序时间； u S工序的工作地数； u Fe日有效工作时间； u Kt定额完成系数； u Tse准备结束时间。 管理工程学院 2.工艺阶段生产周期计算。工艺阶段生产周期是指零件在某一工艺阶段的加工周 期。在成批生产中，工艺阶段生产周期与零件在工序间的移动方式有关。 u（1）顺序移动方式。 管理工程学院 u(2)平行移动方式。即一批零件在某道工序加工时，每加工完一件，随 即向后道工序传递一件。零件在工序之间以单件的方式传送。 工序 号 Ti 单单件加工 时间时间 （分） 时间时间（分） 102030405060708090100 1t110 2t25 3t320 4t45 计算公式： tl最长工序的作业时间 管理工程学院 0 20 40 60 80 100 120 140 160 M1 M2 M3 M4 T平顺 Top = n t i - (n-1) min( tj， tj+1 ) m i=1 m-1 j=1 (3)平行顺序移动方式。是将平行移动方式和顺序移动方式结合起来， 取优弃劣而形成的一种移动方式。 管理工程学院 Top = n t i - (n-1) min( tj， tj+1 ) m i=1 m-1 j=1 管理工程学院 （4）三种移动方式的比较 移动方式顺序移动平行移动平行顺序移动 优缺点 （1）管理简单，设 备不停歇，可充分负 荷。 （2）加工周期长。 （1）周期最短， （2）设备有停歇， 利用率低。 （3）运输频繁，管 理复杂。 两者结合, 扬长避短 组织管理复杂 选择策略 小而轻；单件小批； 加工时间短，调整时 间长；工艺专业化。 大且重；大量大批 ；加工时间长，调 整时间短；对象专 业化。 小而轻；大量大批； 加工时间长，调整时 间短；对象专业化。 管理工程学院 u在实际生产中，为了简单起见，在计算顺序移动方式的加工周期时， 考虑到工序之间的间断时间，用以下简单公式计算： u计算平行移动方式或平行顺序移动方式的加工周期时，用一个平行系 数对To进行修正： uTopTo，依经验取0.60.8。 式中：t零件在工序之间转移的平 均间断时间； n 零件的工序数。 管理工程学院 u3.产品生产周期。通常根据各工艺阶段的平行衔接关系，绘制产品生 产周期图表。一般只需绘出主要零件即可。 图10-7 产品生产周期图表 管理工程学院 u4.生产提前期。生产提前期是指产品在各个工艺阶段投入或出产日期 比成品最终产出的日期应提前的时间。 毛坯生产 周期 保险 期 装配周期保险 期 装配投入提前期 加工出产提前期 机械加工生产 周期 加工投入提前期 毛坯出产提前期 毛坯投入提前期 注意，这里讲的生产提前期是传统的手工编制作业计划年代的概念，与 MRP系统的提前期在概念上有所不同。 管理工程学院 10.3.2.3 在制品占用量定额 u1.车间内部在制品占用量 表10-11成批生产时在制品占用的各种情况 生产周 期T（ 天） 生产间隔 期R（天 ） T/R 进度 在制品平 均占有量 在制品期 末占用量 上旬中旬下旬 T=R10101一批一批 TR20102二批二批 TR25102.5二批半三批 TR5100.5半批一批 管理工程学院 u在制品占用量是一个变化的瞬间值，一般以期末量表示。 u为了掌握车间生产资金的占用情况，还需要计算各种产品的车间平均 在制品占用量。 u平均在制品占用量可按下式计算： u式中： 车间内部在制品平均占用量； u 生产周期； u 生产间隔期； u 批量； u 平均日产量。 管理工程学院 u2.车间之间在制品占用量。包括库存流动在制品占用量和库存保险占 用量两种。 u库存流动在制品占用量是由前后两车间的批量和生产间隔期不同而形 成的在制品占用量。 图10-10 库存流动在制品占用量变化图 管理工程学院 u库存保险占用量。是由于前车间因意外原因造成交库延误时，为保证 后车间正常生产而设置的在制品占用量。 u式中： uZst2库存保险占用量； uDin前车间的交库延误天数，亦即恢复间隔期； und后车间的平均日需要量。 管理工程学院 10.3.3 成批生产作业计划的编制 10.3.3.1 零部件生产作业计划（详细物料计划）的编制 u成批生产条件下，编制零部件生产作业计划的方法主要有MRP法和累计编号法 。 u累计编号法也称为提前期法，是指根据预先制定的提前期标准，规定各车间出产 和投入应达到的累计号数的方法。这种方法将预先制定的提前期转化为提前量。 u某车间出产累计号数产品出产累计号数+该车间出产提前期定额成品的平均 日产量=产品出产累计号数+出产提前量 u某车间投入累计号数产品出产累计号数+该车间投入提前期定额成品的平均 日产量=产品出产累计号数+该车间投入提前量 u 计划期车间出产量计划期末出产的累计号数-计划期初已生产的累计号数 u 计划期车间投入量计划期末投入的累计号数-计划期初已投入的累计号数 管理工程学院 u10.3.3.2 成批生产车间内部生产作业计划 u在成批生产的机械制造企业，车间内部的工作中心一般有两种组织形 式：工艺专业化的机群和成组生产单元。 u如果是成组生产单元形式，车间内部生产作业计划相对简单。如果是 工艺专业化的机群形式，则车间内部生产作业计划工作就复杂得多。 本节主要介绍工艺专业化形式下的生产作业计划的编制。 u1.零部件工序进度计划 。成批生产零部件工序进度计划是将详细物料 计划下达给车间的任务细化为工序任务，分配到有关的班组/工作中 心，并编制日程进度， 管理工程学院 u通过一个简单的例子来说明零件工序进度计划的编制过程。 u图10-11所示的产品结构，MRP系统根据各种物料的提前期，计算并确定了它 们的开始时间和完工时间，并下达到了相应的车间。接下来是根据所加工零 件的工艺路线资料和工作中心资料，编制零件的工序进度计划。 图10-11 产品结构及物料提前期 管理工程学院 u第一步，准备编制计划所需材料。 u（1）零件的工艺路线。 表10-12零件工艺路线 管理工程学院 u（2）工作中心资料。 表10-13工作中心生产能力 （3）外购外协件供应资料。包括外购外协件的供应来源、供应周期、供应 来源的生产能力以及备选的供应来源等。 管理工程学院 u第二步，推算零部件的工序进度日程。 u 对于新投产的任务，应从交货日期开始，反工序顺序，由后向前推算。 对于已经在车间内加工，由上期结转的尚未完成的在制任务，则从当前工序 开始，由前向后推算。 u第三步，计算生产能力需求量（详见第9章中能力需求计划的编制过程）。 图10-12 零部件的工序进度日程 管理工程学院 u第四步，工作中心负荷分布情况的反馈与调整。 u第五步，制定正式的工序进度计划并组织实施。 u实际生产中会发生很多复杂的情况，如工作中心设备的突然故障、出现不合 格品、物料供应的延迟等等，这些情况物料需求计划是不可能及时和完全掌 握的。因此，零部件工序进度计划的编制不是一个全自动的过程，需要一定 的人机交互。 管理工程学院 u2.班组/工作中心作业排序与任务分派。班组/工作中心在确定了一定时期内 （月、周）的工作任务后，根据各种零件的交货日期、单件时间和调整时间 、批量等资料，进行作业排序和任务分派，也就是安排各种零件在工作中心 内部的加工顺序，并具体分配落实到每台设备。 图10-13零件D在工作中心的最早和最迟开工时间 管理工程学院 10.4单件小批生产作业计划 10.4.1单件小批生产的特点 l品种多，产量小，按照订单组织生产； l产品的结构与工艺有较大的差异； l生产的稳定性和专业化程度很低。 l通用设备，按照工艺原则组织生产单位。 l每个工作中心承担多种生产任务的加工。 l产品的生产过程间断时间、工艺路线和生产周期均很长。 u但是，单件小批生产方式具有生产灵活，对外部市场环境较好的适应 性等优点。 管理工程学院 10.4.2单件小批生产的期量标准 u通常是以经验统计方法，对企业过去生产过的所有产品按性能特征、 型号规格、复杂程度等进行分类的基础上，按类进行分析整理，找出 其中的某些规律。 u常用的期量标准有：吨工时、产品工时结构、生产周期图表和产品负 荷分布模式等。 1.吨工时。是指平均每吨产品的加工劳动量。这种期量标准只有同类产品 才有可比性。进一步细化，也可以计算某类部件的吨工时。 2.产品工时结构。是指产品加工劳动量中各工种工时的构成比例。 管理工程学院 3.生产周期图表。生产周期的计算方法与成批生产中采用的方法相同。 但主要考虑产品零件中的主要件和关键件在工艺上的逻辑衔接关系， 确定产品的生产周期。 4.产品负荷分布模式 。是指按设备大组或设备组汇总的产品加工劳动量 在产品周期内的分布规律。 图10-14 产品在某设备组的负荷分布示意图 管理工程学院 表10-14 某公司轧钢设备负 荷分布模式 设备组产品生产周期（月） 编号名称12345678910 101 201 301 401 402 403 404 405 406 407 408 409 410 411 412 501 铸造 锻造 焊接 划线 大车 中小车 立车 龙门铣 中小铣 插床 摇臂钻 滚齿机 平面磨 内圆磨 外圆磨 装配 10 5 5 5 5 5 20 20 10 10 10 5 5 10 5 5 5 5 25 25 25 15 20 5 10 15 10 10 10 15 10 25 25 30 20 20 10 20 20 20 20 15 20 10 10 10 20 20 20 20 20 15 20 20 30 25 20 30 20 10 10 5 10 10 10 15 20 20 15 20 20 20 15 20 20 20 10 10 10 20 15 10 10 15 10 10 20 30 30 20 5 5 20 5 5 5 5 10 5 20 30 30 20 5 5 5 20 25 注：表中数字是该产品各月生产负荷占各设备大组总负 荷的百分数 管理工程学院 10.4.3单件小批生产作业计划的编制 10.4.3.1零部件生产作业计划（详细物料计划）的编制 按照项目管理的思想和模式 1.生产周期进度表法。是一种传统的方法，编制生产作业计划一般包括以下 三个步骤： 首先，根据接受顾客订货的情况，分别安排生产技术准备工作。 其次，根据合同规定的交货期，为每一项订货编制生产周期进度表。 管理工程学院 表10-15 产品生产周期进度表 项项目 生产进产进度 4月5月6月7月8月 上中下上中下上中下上中下上中下 设计设计技术设计术设计 工艺艺 装备备 图纸设计图纸设计 制定工艺艺 工装设计设计 工装制造 材料准备备 试试制 生产产 试试制 鉴鉴定 管理工程学院 表10-16 订货生产说明书 订货编 号交货期限 成套部件编 号 工艺路线投入期出产期 5033月31日 110 铸工车间 机加工车间 装配车间 1月20日 2月25日 3月15日 2月15日 3月10日 - 111 铸工车间 机加工车间 装配车间 1月15日 2月10日 3月10日 2月5日 3月5日 - 再次，进一步调整平衡后，编制综合日历进度计划，正式确定各 车间的生产任务。 最后，由各车间针对关键件编制生产周期和设备负荷计划。 管理工程学院 管理工程学院 u2.项目管理与MRP相结合方法。这种方法在原理上与生产周期进度表 法相似，只是运用了信息系统的辅助，使计划编制的更加细致一些。 主要步骤如下： 首先，根据项目的工作内容和交货期要求，编制项目计划。 其次，编制主生产计划，就是将一定时期内所有的项目计划汇总起来 ，经过粗略平衡生产能力之后，编制的综合项目进度计划。 最后，编制详细物料计划，就是将各大节点的工作进行物料（或工作 ）展开，计算各种物料的数量和开始结束时间。 管理工程学院 时间坐标上的 产品结构 MRP：简化的网络计划 5 10 15 20 25 交货日期 时 间 (12) 方桌 桌面桌腿E (2) 面框 (4) (5) 板材 (3) 方木1 (2) 方木2 (7) (20) (10) 销 产 供 管理工程学院 3.生产进度百分比法。是一种比较粗放的计划控制方法，就是对某项产品规定在 各个时间段应完成总任务的百分比的方法。如某产品生产周期为3个月，要求 第一个月完成30，第二个月完成35，第三个月完成35，而具体的工作 内容由车间自己掌握。 此方法适用于生产周期长的大型产品。 4.网络计划技术。网络计划技术是指在网络模型的基础上，对工程项目进行规划 及有效的控制，使资源发挥最大的功能，节省费用、缩短工期、提高工作效 率的一种科学方法。广泛用于项目管理、单件小批量生产计划。 管理工程学院 10.4.3.2车间内部生产作业计划 u根据物料的工艺路线和所经过的工作中心资料，分时段汇总一定时期 内各种订单项目的物料在各工作中心的能力需求量，并与工作中心的 能力进行对比，对于超出工作中心能力的情况，安排加班计划或外协 计划。 u一般只对自制的关键件和主要件编制分工序的进度计划，其它按类下 达的物料分解落实后，只能采取临时派工法，由管理者根据生产任务 的要求和设备的实际负荷情况，按日编制昼夜轮班或工作班计划，并 以任务箱和配工板的形式安排工作地每天的生产任务。 管理工程学院 10.5 作业排序 10.5.1 作业排序的基本概念 10.5.1.1 作业排序问题的分类和表示 排序问题有不同的分类方法，最常用的是按机器、零件和目标函数分类。 按照机器的种类和数量不同，可以分为单台机器排序问题和多台机器排序问题。 按照零件到达车间的情况不同分为静态排序问题和动态排序问题。 按照目标函数的性质不同对排序问题进行划分，目标函数有平均流程时间最短、误 期完工零件数最少等等。 管理工程学院 u康韦（Conway.R.W）等人提出了排序问题的通用模型。 un/m/A/B， u其中n表示作业数量，n必须大于2，否则不存在排序问题； um表示机器数量，m等于l为单台机器的排序问题，m大于1则为多台 机器的排序问题； uA表示车间类型(其中F表示流水作业排序问题，P表示流水车间排列排 序问题，G表示单件作业排序问题)； uB为目标函数，目标函数可以是单目标，也可以是多目标。例如， n/3/P/Cmax，表示n个零件、3台机器的流水作业排序问题，目标函 数是使最长完工时间Cmax最小。 管理工程学院 10.5.1.2影响生产作业排序的因素 u1.生产任务的到达方式。 u2.车间中的设备种类和数量。 u3.车间中的人员数量。对于作人员数量少于设备数量的情况，尤其是 服务系统，操作人员成为排序时必须考虑的关键资源。 u4.生产任务在车间的流动模式。如果所有流动路线相同，则称为流水 车间。流动路线均不一样的情形，称为单件车间或随机路线车间，这 类排队服务系统在医院中是常见的。 管理工程学院 5.作业排序的评价标准 （1）总流程时间最短。 （2）平均流程时间最短。 （3）最大延迟最短。 （4）平均延迟或平均误期最短。 （5）平均在制品占用量最小。 （6）总调整时间最小。 还有延期罚款最小、生产费用最小、总利润最大、设备利用率最大 等。 管理工程学院 10.5.2 排序问题的调度规则 选择最优排序的规则叫调度规则 ，10个常用的优先调度规则： (1)FCFS(先到先服务)：按照订单到达的先后顺序进行加工。 (2)SPT(最短作业时间)：首先加工所需时间最短的作业，然后是第二短的 ，以此类推。此规则也称为SOT（Shortest operating time） (3)EDD(最早交货期)：将交货期最早的作业放在第一个进行。交货期指 的是整个作业的交货期；OPNDD指的是下一个作业的交货期。 (4)ESD(最早开始日期），即交货日期减去作业的正常提前期)：将最早 开始的作业放在第一个进行。 (5)STR(剩余松弛时间)：剩余松弛时间是交货期前的剩余时间与剩余的加 工时间的差值。剩余松弛时间最短的作业优先进行。 管理工程学院 (6)STR/OP(每个作业的剩余松弛时间)：STR/OP最短的作业优先进行。 STR/OP的计算方法如下： SSTR/OP(交货期前的剩余时间一剩余的加工时间)剩余的作业数 (7)CR(关键比率)：关键比率是用交货日期减去当前日期的差值，再除以 剩余的工作日数计算得出。关键比率最小的订单优先执行。 (8)QR(排队比率)：排队比率是用计划中剩余的松弛时间除以计划中剩余 的排队时间计算得出。排队比率最小的订单优先执行。 (9)LCFS(后到先服务)：该规则经常作为映省规则使用。因为后到的订单 放在先到的上面，操作人员通常是先处理上面的订单。 (10)随机排序或随意处置：主管或操作人员通常随意选择他们喜欢的作 业先执行。 管理工程学院 10.5.3作业排序方法 10.5.3.1 n个作业的单机排序问题（n/1） 某公司，5个客户提供了他们的订单。详细的作业排序数据如下： 表10-18 作业加工数据表 作业（按到达顺序） 加工时间 （天）交货日期（从现在起天数） A B C D E 3 4 2 6 1 5 6 7 9 2 管理工程学院 表10-19 FCFS作业排序 作业顺序加工时间（天）交货日期（天）流程时间（天） 开始时间+加工时间=完成时间 A B C D E 3 4 2 6 1 5 6 7 9 2 0 3 7 9 15 + + + + + 3 4 2 6 1 = = = = = 3 7 9 15 16 总流程时间=3+7+9+15+16=50（天） 平均流程时间=50/5=10（天） 表10-120 SPT作业排序 作业顺序加工时间（天）交货日期（天）流程时间（天） E C A B D 1 2 3 4 6 2 7 5 6 9 0+1=1 1+2=3 3+3=6 6+4=10 10+6=16 总流程时间=1+3+6+10+16=36 平均流程时间=36/5=7.2（天） 管理工程学院 表10-21 EDD作业排序 作业顺序加工时间（天）交货日期（天）流程时间（天） E A B C D 1 3 4 2 6 2 5 6 7 9 0+1=1 1+3=4 4+4=8 8+2=10 10+6=16 总流程时间=1+4+8+10+16=39 平均流程时间=39/5=7.8（天） 表10-22 LCFS作业排序 作业顺序加工时间（天）交货日期（天）流程时间（天） E D C B A 1 6 2 4 3 2 9 7 6 5 0+1=1 1+6=7 7+2=9 9+4=13 13+3=16 总流程时间=46（天） 平均流程时间=46/5=9.2（天） 平均延迟=4.0（天） 管理工程学院 表10-23 随机作业排序 作业顺序加工时间（天）交货日期（天）流程时间（天） D C A E B 6 2 3 1 4 9 7 5 2 6 0+6=6 6+2=8 8+3=11 11+1=12 12+4=16 总流程时间=53（天） 平均流程时间=53/5=10.6（天） 平均延迟=5.4（天） 表10-24 STR作业排序 作业顺序加工时间（天）交货日期（天）流程时间（天） E A B D C 1 3 4 6 2 2 5 6 9 7 0+1=1 1+3=4 4+4=8 8+6=14 14+2=16 总流程时间=43（天） 平均流程时间=43/5=8.6（天） 平均延迟=3.2（天） 管理工程学院 表10-25排序结果汇总表 有限调度规则 总完成时间 （天 ） 平均完成时间 （天 ） 平均延迟（天） FCFS规则 SPT规则 EDD规则 LCFS规则 随机规则 STR规则 50 36 39 46 53 43 10.0 7.2 7.8 9.2 10.6 8.6 4.6 2.4 2.4 4.0 5.4 3.2 管理工程学院 10.5.3.2 n个作业的双机排序(n/2) u约翰逊贝尔曼规则是一种使一组待加工作业通过两台机器或两个连续 工作中心的操作时间最少的技术，它还能使工作中心内的总空闲时间最 小。 约贝规则必须满足条件： (1)各项作业在各工作中心的作业时间(包含换产与加工)必须己知且固定； (2)作业时间必须独立于作业顺序； (3)所有作业都必须遵循同样的两步式工作顺序； (4)没有工作优先级； (5)在作业被移送到第2个工作中心之前，其在第1个工作中心的所有工作内 容都必须完全结束。 管理工程学院 u按约贝规则进行排序，其步骤如下： (1)列出全部作业及其在各个工作中心的时间； (2)选取时间最短的作业，如果最短时间在第1个工作中心，就将该作业排在 第一位，如果在第2个工作中心，则将其排在序列的最后一位； (3)消除这项作业及其时间，进行下一步的考虑； (4)重复第2、3步，直到所有作业都已进入序列。 管理工程学院 u例10-2：某冲模工厂有4件特殊的工作需通过两个工作中心(钻机和车床)的 操作，各项工作的操作时间见表10-26，为这组工作进行排序，使总完成时 间最短。 表10-26各工作操作时间 单位：小时 工作生产中心1（钻机）生产中心2（车机） A B C D E 5 3 8 10 7 2 6 4 7 12 A解： BA BCA BECA BEDCA 管理工程学院 排序的时间为： BEDCA 工作中心1371085 工作中心2612742 各工作中心的作业时间 与空闲时间 可通过图10-15表示出来 ：表示为空闲时间 时间 0310202833 0391022293335 。 工作中心1BEDCA 工作中心2BEDCA 图10-15 各工作中心作业时间与空闲时间分布图 管理工程学院 10.5.3. 3 台机器上n项作业的排序(简称为n/3排序) u如果满足下面的两个条件之一或均满足，可以按约贝规则的扩展方法 求得最优解： u(1)机器1上的作业最小操作时间至少等于机器2上作业的最大操作时 间； u(2)机器3上的作业最小操作时间至少等于机器2上作业的最大操作时 间。 管理工程学院 例10-3： 作业 机器1，T1机器2，T2机器3，T3 A B C D 13 5 6 7 5 3 4 2 9 7 5 6 表10-27 各机器的操作工时 单位：小时 表10-28 假想机器G/H的操作工时 单位：小时 作业 机器G，T1+ T2机器H，T2+ T3 A B C D 18 8 10 7 14 10 9 8 解： 管理工程学院 u10.5.4 M台机器上N项作业的排序(简称为N/M排序) u有一种启发式算法，该算法是将N/3的约贝扩展方法进一步扩展到一般的N/M问题，以 求得一个近似的最优解。 u第一步，根据第1台与第M台机器的两组操作时间，应用约贝规则排出策1个作业顺序 方案； u第二步，根据第1台与第2台机器的操作时间合并，以及第(M-1)与第M台机器的操作时 间合并，得到两组操作时间，应用约贝规则排出第2个方案； u第三步，根据第1、第2、第3台，三台机器的操作时间合并，以及第(M-2)、第(M-1)、 第M台三台机器的操作时间合并，应用约贝规则，排出第3个方案； u第四步，重复以上运算，最后将第1、第2、，第(M-1)共(M-1)台机器和操作时间 合并，以及将第2、第3、第M共(M-1)台机器的操作时间合并，也应用约贝规则 ，排出第(M-1)个作业顺序方案； u第五步，根据以上(M-1)个工作顺序方案，分别作图求出它们的总流动时间，从中最小 值所对应的排序方案为最优的或近似最优的方案。 管理工程学院 10.6 约束理论和高级计划排程 10.6.1 最优生产技术 OPT中的一个很重要的概念是“瓶颈”。 OPT提出9条原则： u1.平衡的对象是物流而非能力 u2.非瓶颈资源的利用程度是受瓶颈决定的 u3.资源的“利用”（Utilization）和“活化”（Activation）是不同的 u4.瓶颈的损失是整个系统的损失 u5.非瓶颈资源获得的额外时间是没有意义的 u6.瓶颈控制着存货和有效产出 u7.转运批量与加工批量可以不相等，甚至有些时候应该不相等 u8.加工批量可视具体情况而变动 u9.制定生产计划时需兼顾所有约束条件，提前期应当是计划的结果，而非完全预定 管理工程学院 u10.6.2 约束理论 图10-16 DBR系统图 管理工程学院 约束理论在处理问题时的5个步骤： （1）找出系统最重要的约束瓶颈所在。 （2）千方百计发挥瓶颈的潜在能力。 （3）让整个系统服从于瓶颈的需要。 （4）能动的消除瓶颈。 （5）回到第1步，寻找下一个瓶颈。 管理工程学院 饺子