概念定义链接(5章.1节的成批生产之后).ppt

成批生产的特点,一、从产品的角度分析： 1、企业所生产的产品的品种较多，且多为系列化的定型产品； 2、产品的结构与工艺有较好的相似性，因而可组织成批生产； 3、各品种的产量不大； 4、在同一计划期内，多种产品在各个生产单位内成批轮番生产；,二、从生产工艺的角度分析： 1、各产品的工艺路线不尽相同，可有多种安排产品的工艺路线； 2、加工设备既有专用设备又有通用设备； 3、生产单位按照对象原则（如成组生产单元）或工艺原则组建；,三、从需求的角度分析： 1、生产任务来自用户订货或依据市场预测； 2、一般对交货期有较严的要求； 3、一般有一定的成品、半成品和原材料库存；,四、从组织生产的角度分析： 1、同一时段内，有生产任务与生产能力冲突的现象，特别是关键设备； 2、由于品种变换较多，导致设备准备时间占用有效工作时间比重较大。 3、生产作业计划的编制较大量生产情况具有较大的灵活性，因而具有较大的复杂性和难度。,E,成批生产的期量标准,生产作业计划的一项重要任务就是研究生产过程中期与量的关系标准。,大量生产主要将生产作业计划的重点放在了量上。,成批生产作业计划所要解决的主要问题是如何在时间上安排不同品种不同数量的产品轮番生产，这里既有期又有量。,E,生产批量与生产间隔期的概念,生产批量是指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。,批量的大小对生产的技术经济效果有很大影响。,批量大，利于提高工人熟练程度和生产效率，利于保证质量；利于降低成本；设备利用率提高。 批量增大，会延长生产周期，使在制品增多，增加流动资金；难以适应多变的市场需求。,批量小，能使生产的安排比较灵活，易于保证及时交货，生产周期较短使得在制品占用量变小； 但由于产品品种变动频繁，使得生产效率与设备利用率降低。,生产间隔期是相邻两批相同制品投入或产出的时间间隔。,E,生产批量与生产间隔期,生产批量与生产间隔期是成批生产类型企业的主要期量标准之一，可用下式表示：,说明当平均日产量nd不变时，生产间隔期R与批量Q成正比,确定批量与生产间隔期的方法通常有两类：,一、以量定期法 1、确定初始批量 2、求得标准批量 3、生产任务变化时，只对生产间隔期进行调整，批量不变 二、以期定量法 1、确定生产间隔期 2、以期定量法的优点,E,最小批量法是依据技术经济原则，确定批量的一种经验方法。 这种方法给定一个设备损失系数的阈值，规定设备调整时间与零件加工时间之比不超过该阈值。,确定初始批量的方法,1、最小批量法,2、经济批量法1（凯普公式计算法）,3、经济批量法2（詹明公式计算法） 批量增大，除了会导致库存费用增加外，还会使车间内部在制品量增加，导致生产费用增加。,E,1、按照零件的全部工序的设备准备结束时间和单件工序时间；,2、按照零件的关键设备的设备准备结束时间和单件工序时间；,按设备准备结束时间和单件工序时间取值的范围不同，分三种情况确定最小批量：,价值小的零件，取小值。价值大的零件刚好相反。对于大批量生产类型企业取小值；小批量生产类型企业取大值。下表给出了的参考值。,最小批量法,设备的调整时间与零件加工时间之比不能超过设备损失系数的阈值，公式为：,其中：为设备损失系数阈值；tad为设备准备结束时间；Qmin为最小批量；t为单件工序时间。,设备损失系数阈值的确定主要考虑两个因素，零件的价值与生产类型。,3、按照比值（tad/t）最大的工序设备,E,经济批量法1,在确定批量时，除了考虑由于设备调整产生的费用外，还应考虑由于形成在制品库存而产生的费用。 单位零件费用单位零件准备费+单位零件库存费：,S 表示单位零件费用； B 表示一次准备结束工作费用； Q 表示批量； C 表示单位零件成本； I 表示资金年利率； N 表示年产量； QC/2 可以理解为平均批量成本； I/N 可以理解为单位产品占用的利率。 上式表明单位零件费用S是批量Q的函数，对Q求一阶导数，令S(Q)=0，解出的批量值称为经济批量Q*：,E,经济批量法2,假设生产周期等于生产间隔期，则单位零件生产费用与单位零件库存费相同 ，有：,顺序移动方式下，生产周期(T)=批量(Q)零件的全部工序时间(tg)。则单位零件生产费用S生产为：,单位零件总费用S总为：,S总(Q)=0,平行顺序移动方式下，考虑一个生产周期缩短系数（平行系数）KT，可得平行顺序移动方式的经济批量Q*为,式中，KT取0.60.8之间,nd：平均日产量,E,调整后得到的批量称为标准批量。最后，利用公式Q=R*nd计算出生产间隔期。,得到标准批量,在得到初始批量后，需要考虑以下因素对其进行调整，得到标准批量：,1、组成同一产品的各个零件的批量应满足产品的成套关系； 2、批量应与计划产量成倍比关系； 3、批量应与大型设备同时加工的零件数成倍比关系； 4、批量应与贵重加工刀具的耐用度、工位器具的容量、仓库与工作地面积相适应； 5、各车间的同种零件批量尽可能成倍数关系，且前车间的批量必须大于等于后车间的批量； 6、其它生产条件的约束。,E,在零件种类繁多情况下，生产间隔期和批量的确定可以简化，步骤如下： 1、进行分组 按照装配过程的顺序，零件的工艺结构特征、外形尺寸、重量和价值，及生产周期长短，将零件分组。 2、选出代表 从每一组中选择典型零件为代表，制订生产间隔期和批量。 3、同组的其它零件的生产间隔期和批量可参考制订。,1、生产间隔期应与月工作日数成倍数或可约数关系，以方便生产的组织与计划； 2、尽可能采取统一或为数不多的几个生产间隔期，以保持生产过程的均衡性； 3、应考虑由此确定的批量而导致的经济指标（如在制品占用量、设备利用率等）的优劣，批量与计划产量是否成倍比关系，相邻工艺阶段的批量是否互成倍比关系。,确定生产间隔期,确定生产间隔期时考虑以下因素：,E,以期定量法的优点,采用以期定量法确定生产间隔期和批量有以下优点：,1、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。 2、由于生产间隔期与月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。,此法一般适用于中小批量生产企业。 该方法制定过程对在制品占用量和资金利用效率等经济指标的考虑过于粗糙，因而不能认为它是很好的方法。,E,缩短生产周期能够： 提高劳动生产率； 节约流动资金； 降低产品成本； 改善各种技术经济指标； 提高企业对市场的快速反应能力和增强企业的竞争能力。,生产周期,生产周期是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。,生产周期是非常重要的期量标准，它是确定产品各个生产环节的投入和产出时间，编制生产作业计划的主要依据。,关于生产周期，主要讲述下面内容： 1、生产周期的组成 2、生产周期的计算方法 3、压缩生产周期的措施,E,生产周期的组成,产品生产周期结构示意图如图所示 。,每一工艺阶段的生产周期，包括以下几个组成部分：工艺过程时间、检验过程时间、运输过程时间、自然过程时间、制度规定的停歇时间。,生产周期也可划分为工艺时间与停留时间两部分。,工艺时间即工艺过程时间，是生产周期的主要部分，它的长短取决于零件工序时间，零件移动方式和批量的大小等因素。,停留时间指工序之间的停留时间。 停留时间包括由于管理原因造成的零件等待时间，以及检验、运输、自然停留、以及等待准备时间，它的长短依工序数目、生产组织水平、配合条件、生产准备条件等因素而定。,E,生产周期的组成结构示意图,铸锻毛坯 生产周期,毛坯周期,产品生产周期,保 险 期,机械加工 生产周期,加工周期,保 险 期,零件部装 生产周期,部装周期,保 险 期,产品总装 生产周期,总装周期,E,生产周期的确定是在分析各生产阶段的在制品占用时间后，用分解配合关系细致地决定的。 通常是按零件产品所经过的工序和工艺阶段，由下至上计算的。 首先计算零件工序生产周期，然后计算工艺阶段的生产周期，最后是产品生产周期，具体步骤与方法如下：,1、零件工序生产周期 2、工艺阶段生产周期 （1）零件加工过程生产周期 （2）毛坯生产周期 毛坯生产周期确定方法与加工周期的确定方法类似 （3）装配生产周期 3、产品生产周期,生产周期的计算方法,E,零件工序生产周期简称工序周期，是一批零件在某道工序上的制造时间，计算公式：,零件工序生产周期,Top 工序周期 Q 批量 t 单件工序时间 S 该工序的工作地数 Fe 有效工作时间 Kt 定额完成系数 Tse 准备结束时间,E,平行移动方式或平行顺序移动方式的加工周期Tpo可以简化处理，用一个平行系数 对To进行修正得到：Tpo= To ， 依经验取0.60.8之间。,零件加工过程生产周期,零件加工过程生产周期简称加工周期。 在成批生产中，加工周期与零件在工序间的移动方式有关。 不同移动方式加工周期的计算 也可以如下简化处理： 先按照顺序移动方式计算一批零件的加工周期，然后用平行系数加以修正，得到平行移动方式和平行顺序移动方式的加工周期。,E,装配生产周期,装配生产周期简称装配周期。其确定方法的思路与加工周期的确定方法类似。 具体形式采用画生产周期图来确定。 先逐一计算出各装配工序周期，再按反工艺顺序的方法画出装配工艺的生产周期图，具体参看装配生产周期图。,E,总装完成时刻,装配生产周期图,7,1,2,3,4,5,6,15,1,13,14,11,12,7,E,压缩生产周期的措施,为使生产周期尽可能的短。一般采取的措施有：,1、改进产品设计，尽可能采用标准件、通用件，减少专用件的生产； 2、改进工艺方案，采用效率高的设备、工装； 3、充分做好生产技术准备工作； 4、采用平行顺序移动方式，提高生产过程平行性； 5、减小生产批量及准备结束时间； 6、减少制品在工序之间、车间之间的停留时间。,E,生产提前期是指毛坯、零件或产品在各个工艺阶段出产或投入的日期比成品出产的日期应提前的时间长度。,生产提前期,生产提前期分为投入提前期和出产提前期，计算方法具体请见图。,由于出产提前期不仅与生产周期有关，还与批量、生产间隔期有关，所以当不同的工艺阶段的批量不同时，计算公式如下：,某车间出产提前期=后续车间投入提前期+保险期 +(本车间生产间隔期(R本)-后车间生产间隔期(R后),关于生产间隔期R的含义，请看图 上式中的（R本R后）含义 计算实例,E,提前期与生产周期、保险期的关系图及计算,铸锻毛坯 生产周期,毛坯投入提前期,毛坯出产提前期,保险期,机械加工 生产周期,机加出产提前期,保险期,零件部装 生产周期,部装出产提前期,保险期,总装周期,总装投入 提 前 期,部装投入提前期,机加投入提前期,工 艺 顺 序（时间顺序）,某车间出产提前期=后续车间投入提前期+保险期,由此可以得出 出产提前期的计算公式,由此可以得出 投入提前期计算公式,某车间投入提前期=该车间出产提前期+该车间生产周期,以上两个公式在不同工艺阶段的批量相同时成立,E,成批生产时在制品占用量的各种情况,60,50,20,2.5,10,25,TR,40,40,20,2,10,20,TR,0,10,20,0.5,10,5,TR,20,10,20,0.5,10,5,TR,20,20,20,1,10,10,T=R,下 旬,中 旬,上 旬,在制品期末占用量,在制品平均占用量,批量 Q,进 度,T/R,生产 间隔期 R,生产周期 T,返回生产提前期,返回间隔期含义,Q（T/R） 201 20,Q（T/R） 200.5 10,E,当R本R后时(R本-R后0) ，说明本车间并行生产程度小于后续车间，意味着需要相对更多的时间生产，所以要增加本车间的提前期，也就是某车间出产提前期=后续车间投入提前期+保险期+(本车间生产间隔期(R本)-后车间生产间隔期(R后) 当R本R后时(R本-R后0)，说明本车间并行生产程度大于后续车间，意味着生产的时间相应较短，所以要相应的减少本车间的提前期，也就是某车间出产提前期=后续车间投入提前期+保险期+(本车间生产间隔期(R本)-后车间生产间隔期(R后),生产间隔期可以理解为某工序中不同批量之间并行生产的程度。 生产间隔期越长，各批量之间开始生产的间隔越长，并行程度越差。 若生产间隔期为0，则工序中的所有批量同时生产，并行程度最高，具体可参看图示。,R本R后的含义,E,对于某批产品，装配车间的批量为40件，生产周期为30天，生产间隔期为10天，保险期为5天；机加车间的批量为120件，生产周期为50天，生产间隔期为30天，保险期为10天；毛坯车间的批量为240件，生产周期为20天，生产间隔期为60天，保险期为5天。,生产提前期计算实例,装配车间出产提前期 = 装配车间投入提前期 = 机加车间出产提前期 = 机加车间投入提前期 = 毛坯车间出产提前期 = 毛坯车间投入提前期 =,5天,30+5 = 35天,35+10+(30-10) = 65天,65+50 = 115天,115+5+(60-30) = 150天,150+20 = 170天,E,成批生产的在制品占用量请参看在制品占用量的构成图。,在制品占用量定额,1、车间内部在制品占用量Zin,2、车间之间在制品占用量Zst （1）库存流动在制品占用量Zst1 （2）库存保险占用量Zst2,E,成批生产车间内部在制品占用量常处于波动之中,成批生产在制品占用量构成图,在 制 品 占用量Z,车间内部在制 品占用量Zin,库存在制品 占用量Zst,库存流动占用量Zst1 库存保险占用量Zst2,与大量流水生产的在制品占用量的区别,E,车间内部在制品占用量Zin,车间内部在制品占用量包括，正在加工的在制品、等待加工的在制品和处于运输或检验中的在制品等几部分。其数量的确定分为两种：,1、不定期成批轮番生产条件下，在制品占用量只能得到大概的数量。 2、定期成批轮番生产条件下，根据生产周期、生产间隔期和批量情况，可采用图表法确定。,E,库存流动在制品占用量Zst1,库存流动占用量，是由于前后车间的批量和生产间隔期不同而形成的在制品占用量。其作用是协调前后车间的正常连续生产。,由于前后车间交库与领用的方式不同，使得库存量处于变动之中。所以，需要分不同的情况确定库存流动占用量：,1、前车间分批交库，后车间成批领用 当交库数量小于等于领用数量时，假设后者是前者的整数倍，即后车间的生产间隔期是前车间的相同整数倍。则Zst1的变化如图1所示,2、前车间成批交库，后车间分批领用 当领用数量小于等于交库数量时，假设后者是前者的整数倍，即前车间的生产间隔期是后车间的相同整数倍。则Zst1的变化如图2所示,E,平均在制品占用量为： 6个批量时间/6个单位时间1个批量,平均在制品占用量为： 9个批量时间/6个单位时间1.5个批量,库存流动在制品占用量示意图1,1、后车间领用时刻为: (每次领用3个批量，交货1个批量，下同) 前车间第3个批量交货时。,2、后车间领用时刻为 前车间第3个批量交货后，第4个批量交货前。,3、后车间领用时刻为 前车间第4个批量交货时。,2t,3t,4t,5t,6t,t,3t 时刻后续车间领用3个批量,2t,3t,4t,5t,6t,t,7t,2t,3t,4t,5t,6t,t,7t,3t4t 之间后续车间领用3个批量,4t 时刻后续车间领用3个批量,7t,平均在制品占用量为： 12个批量时间/6个单位时间2个批量,E,平均在制品占用量为： 6个批量时间/6个单位时间1个批量,平均在制品占用量为： 9个批量时间/6个单位时间1.5个批量,库存流动在制品占用量示意图2,1、前车间交货时刻为: (每次交货3个批量，领用1个批量，下同) 后续车间领完后再要领用1个批量时。,2、前车间交货时刻为 后续车间领完后，再领下一个批量之前。,3、前车间交货时刻为 后续车间刚好领完时。,2t,3t,4t,5t,6t,t,4t 时刻前车间交货3个批量 同时，后续车间领用1个批量,2t,3t,4t,5t,6t,t,7t,2t,3t,4t,5t,6t,t,7t,4t5t 之间前车间交货3个批量,4t 时刻前车间交货3个批量 同时，后车间领用1个批量,7t,平均在制品占用量为： 12个批量时间/6个单位时间2个批量,7.5t,E,由于交库延误天数具有不确定性，需依据统计资料分析确定。 确定库存保险占用量还应考虑到零件价值的大小，即从总的期望成本增量（由于延误造成的成本增量与库存成本增量）的角度考虑。,库存保险占用量Zst2,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。公式如下：,Zst2= Dinnd,Din 前车间交库延误天数，亦即恢复间隔期， Nd 后车间的平均日需要量。,E,成批生产厂级生产作业计划，内容包括安排各车间投入、产出的制品种类、时间与数量。,成批生产的厂级生产作业计划的编制,成批生产的生产作业计划编制思路与大量生产类似。但在具体方法上又有不同。 大量生产情况下，由于生产任务稳定，可通过控制在制品的数量实现生产作业计划的编制。 成批生产情况下，生产任务不稳定，无法采用在制品定额法编制生产作业计划。,成批生产的厂级生产作业计划的编制方法： 1、通过产品的交货日期逆序计算出各工艺阶段的提前期。 2、通过提前期与量之间的关系，将提前期转化为投入量与出产量。 这种基于提前期的方法称为累计编号法。,E,从年初或开始生产该型号的产品起，按照成品出产先后顺序，为每一个产品编一个累计号码。 在同一时间点，产品在某一生产工艺阶段上的累计号码，同成品出产的累计号码的差称为提前量，其大小与提前期成正比例。累计编号法的一般步骤如下：,使用累计编号法时，产品必须实行累计编号。,累计编号法,1确定各个生产环节的提前期定额与批量定额。 2计算各车间在计划期末产品出产和投入应达到的累计号数。 3计算各车间在计划期内产品出产量和投入量 4对计算出的产品出产量和投入量进行修正 累计编号法的优点,E,No 为本车间出产累计号 Noe 为最后车间即装配车间出产累计号 Nin 为本车间投入累计号 To 为本车间出产提前期 Tin 为本车间投入提前期 nd 为最后车间日均产量,完成计划的条件下，产品出产和投入应该达到的累计编号计算,出产累计号：,投入累计号：,返回计算实例,E,No 计划期本车间出产量 No 本车间计划期末出产累计号 No 本车间计划期初出产累计号 Nin 计划期本车间投入量 Nin 本车间计划期初投入累计号 Nin 本车间计划期末投入累计号,产品出产量和投入量的计算,计划期本车间出产量：,计划期本车间投入量 ：,E,修正计算出来的产品出产量和投入量,下表给出了某成批生产企业主要车间的批量、生产周期、生产间隔期、出产提前期以及投入提前期等期量标准。设一月上旬初装配车间已达到的出产累计编号为220。按照累计编号法计算1-4月各车间的生产作业计划，计算过程请参看表。,E,累计编号法计算和修正过程,680,660,640,620,600,580,560,540,520,500,480,460,投入,660,640,620,600,580,560,540,520,500,480,460,440,出产,毛坯,580,560,540,520,500,480,460,440,420,400,380,360,投入,520,500,480,460,440,420,400,380,360,340,320,300,出产,加工,480,460,440,420,400,380,360,340,320,300,280,260,投入,460,440,420,400,380,360,340,320,300,280,260,240,出产,装配,下,中,上,下,中,上,下,中,上,下,中,上,四月,三月,二月,一月,返回,220+20,240+1*20,240+3*20,240+6*20,240+10*20,240+11*20,经过3旬生产周期,经过2旬间隔期,4旬间隔期,毛坯出产提前期为10周,毛坯投入提前期为11周,480,E,1、确定装配车间的出产累计编号后，可同时计算各车间的任务，不必按反工艺顺序依次计算。 2、由于生产任务用累计编号表示，无需计算在制品数量，也不必按计划期初实际完成情况修正计划。若上期没有完成计划，其拖欠部分自然结转到下一期计划的任务中。所以简化了计划编制工作。 3、同一台产品的所有零件都属于一个累计编号，每个车间只要按照规定的累计编号生产，就能保证零件的成套出产。,累计编号法的优点,E,成批生产车间内部生产作业计划工作包括一系列的计划与控制工作： 1、将下达的通常为台份的厂级生产作业计划分解为零件任务； 2、将零件任务细化为工序任务，分配到有关的生产单位或工作地，编制生产进度计划； 3、做好生产技术准备工作，组织计划的实施。,成批生产的车间内部生产作业计划的编制,成批生产方式下车间内生产作业计划工作比大量生产情况下复杂的多。 常将其分解为三个不同的层次进行计划与控制：作业进度计划、作业短期分配和作业的进度控制。下面集中探讨作业进度计划。,E,作业进度计划的任务是为计划期内的各项作业任务配制所需的生产能力，在满足交货要求而又保持负荷与能力相平衡的条件下编制出各项作业任务的进度日程计划。,作业进度计划,进度日程计划的计划期在定期轮番生产条件下可与厂级作业计划同步； 在不定期轮番生产条件下应小于厂级作业计划的计划期，如取半月为期或以旬为期。 也就是把厂级作业计划的计划期拆分为两段或三段，逐段编制进度日程计划。,编制作业进度计划的步骤,E,1、准备编制计划所需材料 （1）零件的工艺路线 （2）工作中心资料 （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。 2、推算作业任务的工序进度日程 3、计算生产能力需求量 4、调整工作中心负荷，使负荷与能力达到平衡 5、制定正式的作业进度计划和工作中心生产能力需求计划,编制作业进度计划的步骤,E,说明零件加工所经过的工序，各工序使用的设备或工作中心，及各工序的单件工时。如下表所示,零件的工艺路线资料,* 外协加工的供应周期,E,工作中心是由同类型设备组成的设备组，是成批生产车间进行生产任务分配的基本生产单位。 工作中心资料指提供计算生产能力所需的诸如班次、设备数量、生产效率、日有效能力、及等待时间等数据。 其中等待时间是为了应付作业在工作中心内排队等待加工以及为如设备故障、质量事故等预留的时间。,工作中心资料,E,对于新投产的任务，应从交货日期开始，反工艺顺序，由后往前推算。 按照工序时间、排队时间和运输时间决定作业任务在每道工序上的持续时间，计算出各工序的开始时间和结束时间。 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，从当前工序开始，由前向后推算。,推算作业任务的工序进度日程,E,将同一时间段内所有生产任务对同一工作中心需求的加工时间汇总，得到在这一时间段生产任务对该工作中心生产能力需求量。 这样就可得到在计划期内对该工作中心的负荷分布表。参见转塔床工作中心生产能力需求量表。,计算生产能力需求量,返回调整,E,按照调整的目的，调整负荷的措施不外乎两类。一类属于降低负荷，另一类属于临时提高有效生产能力。,在得到每个工作中心的计划期负荷分布表后，需要做的是调整负荷分布，使得负荷与工作中心能够提供的生产能力达到平衡，而且尽可能的均衡。 例如在上表中，第29、30、31周的负荷分别为102.3、126.6、78.0台时，而转塔车床工作中心的有效生产能力为115台时。第30周的负荷超过了生产能力且负荷分布不均衡。,调整工作中心负荷,常用的降低负荷的措施 常用的临时提高有效生产能力的措施,E,（1）修改进度日程 将某些生产任务从负荷过重的时间段移动到负荷较轻的时间段，采用时应注意移动造成的对前工序的影响或对交货期的影响。 （2）压缩制品在工作中心的等待时间 如在不停机情况下，预先做好某些调整工作。 （3）组织平行顺序加工 （4）将标准批量拆分为若干个小批量,降低负荷的措施,E,（1）采用备选设备或工艺路线 （2）增加工人和班次，从而增加有效工作时间 （3）外协加工 后两种措施会增加生产成本，应将其与延误造成的成本增量从经济角度相比较，做出选择。,常用的临时提高有效生产能力的措施,E,根据负荷与能力的平衡结果，编制正式的作业进度计划和各工作中心生产能力需求计划。常用形式除了规定工序的开工与结束时间的表格形式以外，还有甘特图或横道图形式，见下图：,制定正式的计划,第1周 第2周 第3周 第4周,时间,E,1、产品的品种多，每个品种的产量很小，基本上是按照用户的订货需要组织生产 2、产品的结构与工艺有较大的差异 3、生产的稳定性和专业化程度很低 4、采用通用设备，按照工艺原则组织生产单位 5、每个工作中心承担多种生产任务的加工 6、生产过程和周期、间断时间、工艺路线长 7、生产灵活，对外部市场环境有较好的适应性,单件小批生产的特点,单件小批生产的生产作业计划要解决的主要问题是： 1、如何控制好产品的生产流程，使得整个生产环节达到均衡负荷； 2、最大限度的缩短生产周期，按照交货期完成生产任务。,E,生产周期是单件小批生产的基本期量标准。其构成同成批生产条件下产品的生产周期相同。,生产周期,由于产品品种多，通常只确定企业的主要产品和代表产品的生产周期，其它产品可根据代表产品的生产周期加以比较，按其复杂程度确定。,生产周期的确定方法可采用产品生产周期图表编制。 编制过程中，按照产品的结构，工艺特点，主要考虑产品零件中的主要件和关键件的工艺上的逻辑衔接关系，确定产品的生产周期。 在产品的零件繁多，工序衔接复杂情况下，可以采用网络计划技术确定生产周期。,E,总日历进度计划就是各项产品订货在日历时间上的总安排。,总日历进度计划,验算时的步骤： 1、验算关键设备负荷，使关键设备负荷均衡； 2、验算关键件的进度，使关键件的进度满足装配的需要，进而保证交货日期的要求。对非关键件则可插空安排。,编制总日历进度计划包括两部分工作： 1、编制各项订货的生产进度计划； 2、验算平衡各阶段设备的负荷。 具体编制过程见图,该期量标准主要是验算各项任务在各个生产阶段所使用的设备和面积负荷，保证各工段、各工作地的负荷均衡。,E,总日历进度计划编制示意图,编制各项订货 进度日程安排,计算各设备在计划期的负荷,平衡各设备负荷与生产能力,编制正式的 生产进度计划,各设备生产 能力资料,各种能力负荷平衡措施,工艺要求 期量标准,技术准备 交货期限,E,此方法的具体过程与编制总日历进度计划的过程类似。 首先依据订货合同，确定产品生产阶段； 其次编制订货说明书，具体规定该产品在 各车间的投入与出产期限； 最后编制综合日历进度表。,生产周期进度表法,E,生产进度百分比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。,生产进度百分比法,用百分比规定并控制各车间应完成的工作量，可防止因生产延误而影响交货日期。,具体过程： 1、根据产品出产日期以及它们在各车间生产周期，确定各车间制造该项产品的时间； 2、根据进度要求，下达完成计划任务的百分比； 3、车间根据百分比，计算出该项产品在本车间的总工作量并编制车间日历进度计划。 此方法适用于生产周期长的大型产品。,E,网络计划技术是基于网络模型一种科学方法。广泛用于项目管理、单件小批量生产计划。,网络计划技术,应用于生产作业计划工作的主要过程分为： 计划阶段：根据产品的结构、工艺路线、工序间的逻辑关系，绘制生产过程网络图。 进度安排阶段：依据网络图，编制出各工序的开工与完工时间进度表。 控制阶段：应用网络图与时间进度表，定期对生产实际进展情况作出报告和分析，必要时修改网络图与进度表。,E,在制订成批生产作业计划与单件小批生产作业计划过程中，由于生产多种产品，对生产设备的需求会发生冲突。 需要解决各个生产层次中生产任务的加工顺序问题： 1、生产任务投产顺序问题； 2、同一设备上不同工件的加工顺序。 解决这一问题的过程称为作业排序。,作业排序,作业计划(scheduling)与作业排序(sequencing)是两个不同的概念。 排序是确定工件在设备上的加工顺序。 作业计划不仅包括确定工件的加工顺序，还包括确定设备加工每个工件的开始和结束时间。,排序的目标是，如何在尽可能满足各种约束条件下，给出一个令人满意的排序方案。,E,在制造业和服务业中，分为劳动力排序和生产作业排序两种基本形式。 在生产作业排序中，可进一步按设备、工件和目标的特征分类。按照设备的数量分为单台设备排序问题与多台设备排序问题。,作业排序问题的分类,按照工件到达车间的情况不同，可分成静态排序问题与动态排序问题。,按照排序目标函数的性质不同，可分为单目标排序问题和多目标排序问题。 按照目标的不同又可划分为不同的排序问题。如使平均流程时间最短的排序问题、使总流程时间最短的排序问题、使平均误期时间最短的排序问题、使最大平均误期时间最短的排序问题等。,E,1、生产任务的到达方式 2、车间中的设备种类和数量 3、车间中的人员数量 4、生产任务在车间的流动模式 5、作业计划的评价标准 （1）总流程时间最短 （2）平均流程时间最短 （3）最大延迟或最大误期最短 （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、设备利用率最大等因素。,影响作业排序的因素,E,实际生产过程中，尤其是单件小批生产条件下，反映生产任务的订单的到达方式有两种： 1、成批到达（称为静态到达）； 2、在一段时间段内按某种统计分布规律到达（称为动态到达）。,生产任务的到达方式,静态到达并不意味着用户们同时提出订单，只是计划人员将一段时间内的订单汇总，一起安排生产作业计划。 动态到达情况下，生产任务随到随安排，这就要求对生产作业计划不断进行修改，反映这些追加的生产任务。,E,设备数量的多少明显地影响作业排序的过程。 只有一台设备的作业排序问题很简单。 当设备数量及种类增多，各种生产任务将由多台设备的加工才能完成，则问题较为复杂，很可能找不到有效排序方法。,车间中的设备种类和数量,E,在进行生产任务的排序时，不仅是将生产任务分配给设备，同时也是分配给相应设备的操作人员。 对于特定的生产操作人员数量少于设备数量的情况下，尤其是服务系统，生产操作人员成为排序时必须考虑的关键资源。,车间中的人员数量,E,如果所有流动路线相同，称为流水车间或定流车间。 与流水车间相对应的另一个极端是流动路线均不一样的情形，工件是按照某种概率分布从一台设备流向满足加工需要的设备中的某一台设备,称为单件车间或随机路线车间，这在排队服务系统如医院中是常见的。 在现实生产中，更多的是介于两者之间的混合式加工车间。,生产任务在车间的流动模式,E,总流程时间是指一批工件从进入某一车间或工艺阶段开始，到这一批工件加工完，全部退出该车间或工艺阶段为止的全部完工时间。,总流程时间最短,E,平均流程时间是指这批工件实际生产周期或加工周期的平均值。 延迟是指工件的实际完成时间与预定的交货期之间的差额。 误期(tardiness)是指通常意义下的延误。 最大延迟Lmax与最大误期Tmax的关系为Tmax = max0，Lmax。,平均流程时间最短，最大延迟或最大误期最短,E,在加工一批不同工件时，每加工一个工件，设备需要调整一次，该批工件的调整时间之和称为总调整时间。,总调整时间最短,E,继续,考虑M个任务Ji (i=1，2，M)，在N台设备Mk (k=1，2，N)上的作业排序问题。作业问题假设 进行排序时，有关生产信息为：任务i在第j个工序Oij(j = 1，2，Ni， i = 1，2，M)在相应的设备Mij ( i, j =1，2，N)上所需要的加工时间为tij，任务i的可能开始时刻为ri，交货期为di 在处理Oij时，若设备Mij不空闲，则有实际加工开始之前的等待时间Wij 。任务i的完工时间为,作业排序的基本分析1,其中：,E,作业排序问题的一般假设： 1、一台设备不得同时加工两个或两个以上的任务； 2、一个任务不能同时在几台设备上加工； 3、每个任务必须按照工艺顺序进行加工。,作业问题的一般假设,E,依据以上两式，有如下结论： 平均流程时间的最优排序方案对于平均完工时间、平均延迟以及平均等待时间也是最优的。 但是这一结论对于和其它最大值目标是不成立的。,任务i的流程时间： 任务i的延迟： 任务i的延期： 对于Ci，关于i 取M个之和并除以M，有,作业排序的基本分析2,继续,E,对于M个任务全部同时可能开始的情况，即ri = 0（静态情况）。计划时间内,车间里停留的工件(在制品占用量)的平均值为：,作业排序的基本分析3,0 F1 F2 F3 FM-1 FM,M M-1 M-2 2 1,E,继续,由于作业排序问题的复杂性，它们大都属于NP难题，至今还没有研究出有效的解析求解方法。因此，大多数排序算法采用优先调度规则(优先安排那一个任务的规则)解决生产任务对设备需求发生的冲突。常见优先调度规则有： 1、FCFS(First Come First Served)规则：优先选择排队等待的任务中最早进入的任务。 2、SPT(Shortest Processing Time) 规则：优先选择加工时间最短的任务。该规则能有效缩短任务的流程时间，有利于提高设备的利用率，减少在制品占用量。 3、EDD(Earliest Due Date) 规则：优先选择完工期限最早的任务。从尽可能保证交货出发制定的规则。,作业排序的优先调度规则1,E,4、SST(Shortest Slack Time) 规则：优先选择松弛时间短的工件。松弛时间是在不影响交货的条件下，任务的机动时间。该规则更能反映任务的紧迫程度。 式中，ST为松弛时间，DD交货期，CD为当前日期，Li为剩余工序的加工周期(不含等待时间)。 5、MWKR(Most Work Remaining) 规则：优先选择余下加工时间最长的任务。 6、LWKR(Least Work Remaining) 规则：优先选择余下加工时间最短的任务。 7、MOPNR(Most Operations Remaining) 规则：优先选择余下工序最多的任务。,继续,作业排序的优先调度规则2,E,8、SCR(Smallest Critical Ratio) 规则：优先选择关键比最小的任务。关键比为任务允许停留时间和任务剩余工序加工时间之比。 式中，CR为关键比 9、RANDOM规则：随机地挑选任务 优先调度规则可以分为局部优先规则和全局优先规则。 局部优先规则决定任务的优先分配顺序仅以单个设备前队列中的任务所代表的信息为依据，如SPT、EDD、FCFS等规则。 全局优先规则决定任务的优先分配顺序不仅考虑正在排序的设备的情况，还要考虑其它设备的有关信息，例如SCR、MWKR、LWKR以及MOPNR等规则。,继续,作业排序的优先调度规则3,E,优先排序规则已提出了100多个，不同的规则有不同的特点。在具体排序时，应结合排序方案的评价标准进行选择。,作业排序的优先调度规则4,有时仅采用单一规则还不能完全确定加工顺序，需要采用优先规则的组合进行排序。 例如，SPT+MWKR+RANDOM，含义是首先选用SPT规则选择下一个待加工的任务，若同时有多个任务被选中，则采用MWKR规则再次选择，若仍有多个任务被选中，最后采用RANDOM从中随机选择一个作为下一个待加工的任务。,E,关于单设备排序问题有以下结论： 定理1 对于单设备排序问题，SPT(Shortest Processing Time)规则使平均加工时间最小。 定理2 对于单设备排序问题，EDD(Earliest Due Date)规则使最大延迟或最大误期最短。 例题讲解,单设备排序问题,E,分析： 首先计算最大作业时间Fmax： 依据定理1，采用SPT（优先选择加工时间最短的任务）规则得到的工件排序结果见表,5个工件J1J2J3J4J5的单机作业排序问题的有关资料见下表,单设备排序问题例子,E,平均流程时间， 最大误期 SPT规则使平均流程时间最短，但存在误期的工件。 依据定理2，采用EDD(交货期靠前的任务优先考虑)规则得到的工件排序结果见表,单设备排序计算表1,0,7,0,0,0,误 期 T,0,7,-6,-19,-7,延 迟 L,20,13,8,4,1,结束时间,13,8,4,1,0,开始时间,20,6,14,23,8,交 货 期,7,5,4,3,1,作业时间,J2,J4,J5,J1,J3,工件排序,E,分析：最大误期：,单设备排序计算表2,0,0,0,0,0,误 期 T,-3,-3,-4,-2,-1,延 迟 L,20,17,10,6,5,结束时间,17,10,6,5,0,开始时间,23,20,14,8,6,交 货 期,3,7,4,1,5,作业时间,J1,J2,J5,J3,J4,工件排序,继续,平均流程时间：,E,定理3实际上是在采用EDD规则的基础上，再采用SPT规则，即采用组合规则来改善方案的，步骤如下： (1)寻找满足条件的工件： ； (2)满足 时，把ti的值大的排在后面； (3)重复以上过程。 计算过程,单设备排序计算3,定理3 对于单设备排序，若存在使Tmax为0的排序方案，则在交货期比考虑中的工件的作业时间之和大的工件中，将作业时间最大的工件排在最后，如此反复进行，可得到平均加工时间最小的最优工件顺序。,E,单设备排序计算表4,采用EDD规则的排序结果,由于d4=6=t4+t3=6,而t4t3 ，J4工件调后，结果如下,由于d2=20t2+t1=10,而t2t1 ，J2工件调后，结果如下,由于d5=14t5+t1=7,而t5t1 ，J5工件调后，结果请看下页,E,单设备排序计算表5,观察上表，已经符合定理3的要求，因此最终结果为：,平均流程时间 ， 方案的计算结果表明在保证 的前提下，平均流程时间比仅采用EDD规则减少了1.8个单位,关于单设备排序的说明,E,有关单设备排序的说明,在生产中，实际加工之前，需要对设备进行调整。如果各工件调整时间与工件排序无关，可将其与实际加工时间合并，作为工件作业时间考虑。,式中， 是在第(i -1)个工件加工结束后，再开始第i个工件的加工所需调整时间。 式中第2项为定值，与排序无关。因此，使第1项（调整时间之和）最小的排序就是最优排序方案。此问题可用分支定界法求解。,如果各工件调整时间与工件排序相关，可用总处理时间作为评价准则：,E,定理4：在2个工序流水生产作业计划问题中，希望总流程时间最小时，如果 则在最优工件排序中，Ji排在Jk之前。,多设备排序问题流水生产的作业排序,由定理4，有Johnson-Bellman算法。其算法如下： 1、从未排序的工件表中找出作业时间最小的工件 2、若这一作业时间最小的工件为第一（第二）工序，则将该工件排在工件顺序的开始（最后）。并将此工件从工件表中删去。 3、若工件表为空，则已得到最优排序，否则返回1 实例讲解 对于工艺路线相同的n种零件在3台设备上的加工顺序问题，可用扩展的Johnso