现场管理_排程与车间作业计划

SequencingandShopFloorSchedulingManagement 作业排程与车间作业计划 排序的分类 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 制造业 主要是实行MRP计划企业但以工艺专业化按排设备的车间 排序问题的应用和分类 分类 n工件到1台机器 n 1n工件到2台机器 n 2静态和动态排序 车间作业排序和计划的关系 作业计划和排序的关系 1排序 Sequencing决定不同加工件在加工中心的加工顺序 2作业计划Scheduling而作业计划的主要问题不但要确定来件在各台机器上工件的加工顺序 而且 在通常情况下都规定最早可能开工时间和结束时间 但 当工件的加工顺序确定之后 作业计划也就基本确定了 所以 人们常常不加区别地使用 排序 与 作业计划 派工单 派工单 dispatchlist 或称调度单 是一种面向工作中心说明加工优先级的文件 说明工作中心在一周或一个时期内要完成的生产任务 说明哪些工作已经达到 应当什么时间开始加工 什么时间完成 计划加工时数是多少 完成后又应传给哪道工序 说明哪些工件即将达到 什么时间到 从哪里来 根据派工单 车间调度员 工作中心操作员对目前和即将到达的任务一目了然 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 正加工的工件 已加工的工件 将达到的工件 75831D970872016209705049705041 01028860188501C9709850209705049705060 21510288603 51888F9712040409705069705070 2108420入库16877G9737620309705079705070 15 085108523 37414D9708725159705109705110 18 07100820088501C9709810109705129705120 13 072008532 作业排序的重要性 在排序不恰当的车间 经常会出现作业等待时间占总生产周期的95 从而造成一个较长的工作流周期 再加上库存时间和其他时间 就会使现金流周期长工作流相当于现金流 而作业排序是整个过程的核心 作业排序是安排作业的活动 资源使用或配置设施的时间表 排序的重要性 车间作业排序的目标 工作中心作业排序的目标是 满足交货期极小化提前期极小化准备时间或成本极小化在制品库存极大化设备或劳动力的利用 注 最后一个目标是有争议的 因为仅仅依靠保持所有设备 或员工处于繁忙的状态可能不是在工序中管理生产的最有效方法 作业排序的优先规则 1FCFS 先到优先 按订单送到的先后顺序进行加工 2SOT 最短作业时间优先 这个规则等同于SPT 最短加工时间 规则 3Ddate 交货期优先 最早交货期最早加工 作业排序的优先规则 4 STR 剩余时间最短优先 剩余时间是指交货期前所剩余时间减去加工时间所得的差值 RAN 随机排序 主管或操作工通常随意选择一件他们喜欢的进行加工 6LCFS 后到优先 该规则经常作为缺省规则使用 因为后来的工单放在先来的上面 操作人员通常是先加工上面的工单 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 订单 以到达的顺序 加工时间 天交货期 天 ABCDE 34261 56792 方案一 FCFS规则 方案一利用FCFS规则 其流程时间的结果如下 加工顺序加工时间交货日期流程时间 ABCDE 34261 56792 0 3 33 4 77 2 99 6 1515 1 16 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 1 2 6 14 5 4 6天 方案二 SOT规则 方案二利用SOT 最短作业时间 规则 流程时间为 加工顺序加工时间交货日期流程时间 ECABD 12346 27569 0 1 11 2 33 3 66 4 1010 6 16 总流程时间 1 3 6 10 16 36 天 平均流程时间 36 5 7 5天SOT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 方案三 Ddate规则 加工顺序加工时间交货日期流程时间 EABCD 13426 25679 0 1 11 3 44 4 88 2 1010 6 16 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Ddate 最早交货期最先加工 规则 排序结果为 方案四 LCFS规则 加工顺序加工时间交货日期流程时间 EDCBA 16243 29765 0 1 11 6 77 2 99 4 1313 3 16 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 方案五 随机 加工顺序加工时间交货日期流程时间 DCAEB 62314 97526 0 6 66 2 88 3 1111 1 1212 4 16 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 方案六 STR规则 加工顺序加工时间交货日期流程时间 EABDC 13462 25697 0 6 61 3 44 4 88 6 1414 2 16 总流程时间 6 4 8 14 16 43 天 平均流程时间 43 5 8 6天平均延期 3 2天 方案六利用STR 剩余松弛时间最短 规则 排序结果为 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 FCFSSOT SPT DDateLCFS随机STR 503639465343 107 27 89 210 68 6 4 62 42 44 05 43 2 很明显 此例中SOT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 SOT规则也是最优方案 事实上 这个简单被称为 在整个排序学科中最重要的概念 N个作业两台工作中心排序 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 N个作业两台工作中心排序 iaibi 157 212 382 454 537 644 从矩阵中找出最短加工时间 它出现在M1上 所以 相应的工件 工件2 将工件2排在第1位 划去工件2的加工时间 余下加工时间中最小者为2 它出现在M2上 相应的工件 工件3 应将它排到最后一位 划去工件3的加工时间 继续按Johnson算法安排余下工件的加工顺序 将工件2排第1位2 将工件3排第6位2 3将工件5排第2位25 3将工件4排第5位25 43将工件6排第3位256 43将工件1排第4位256143 答案 最优加工顺序为S 2 5 6 1 4 3 例求表所示 6 2问题的最优解 n个作业n台工作中心排序 在多个工件分派到多个工作地的最简单的问题是 n到n 分派 对这个问题 可以使用指派法 指派法是线性规划中运输方法的一个特例 其目的是极小化极大化某些效率指标 指派方法很适合解决具有如下特征的问题 有n个 事项 要分配到n个 目的地 每个事项必须被派给一个而且是唯一的目的地 只能用一个标准 例如 最小成本 最大利润或最少完成时间等 n个作业n台工作中心排序 例指派方法假定一个调度员有5项作业要完成 每项作业可在5台工作中心的任一台上完成 n 5 完成每项作业的成本见下表 计划员想设计一个最小成本分配方案 有5 120个可能的分配方案 表明每项作业的工作中心加工成本分配矩阵 作业 A56473 B64926 E35435 D88555 C49244 n个作业n台工作中心排序 这个问题可以用指派法来解决 步骤如下 将每行中的数减去该行中的最小数 这将会使每行中至少有一个0 然后 将每列中的各个数量减去该列中的最小数 这将会使每列中至少有一个0 判断覆盖所有0的最少线条数是否等于n 如果相等 就得到了一个最优方案 因为作业只在0位置上指派给工作中心 如果满足上述要求的线条数少于n个 转至第4步画尽可能少的线 使这些线穿过所有的0 这些线可能与步骤3中的线一样 将未被这些线覆盖的数减去其中最小的 并将位于线交点位置上的数加上该最小的数 重复步骤3 n个作业n台工作中心排序 分配矩阵的求解过程 步骤1 行减 从本行中减去本行最小数 工作中心 作业 A22250 B30103 C15021 D54332 E01212 步骤2 列减 从每一列中减去本列中最小数 工作中心 作业 A22250 B30103 C15021 D32110 E01212 n个作业n台工作中心排序 分配矩阵的求解过程 步骤3 应用线检验 覆盖全部0的线数是4 因为要求的是5 所以转至第4步 工作中心 作业 A22250 B30102 C15021 D32110 E01212 步骤4 将未被覆盖的数减去其中的最小数 并将该最小数加到直线的交点上 用步骤3中画的线 未被覆盖的数是1 工作中心 作业 A11240 B30203 C04011 D21100 E01313 n个作业n台工作中心排序 分配矩阵的求解过程 最优方案 用 线检验 工作中心 作业 A11240 3 B30 4204 C0 440 211 D2110 50 E0 31313 最优分配几及其成本 作业 分配给E 3作业 分配给B 4作业 分配给C 2作业 分配给D 5作业 分配给A 3总成本 17 任务下达流程据概要 车间作业控制的内容和意义 车间作业控制 shopfloorcontrol 目的 控制生产作业在执行中不偏离MPS MRP计划 出现偏离时 采取措施 纠正偏差 若无法纠正 则反馈到计划层 报告生产作业执行结果 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 常用调度措施 在需要压缩生产周期的情况下 一般有以下措施 串行改平行作业通过设依次顺序作业中下道工序的排队时间Q为负值来实现 依次顺序作业 平行顺序作业 工作中心1工作中心2工作中心3 QSRMQSRMQSRM 提前期 QSRM 工作中心1 QSRM 工作中心2 QSRM 工作中心3 提前期 Q 排队时间S 准备时间R 加工时间M 传送时间 常用调度措施 加工单分批把原来一张加工单加工的数量分成几批 由几张加工单来完成 以缩短加工周期 每批的数量可以不同 采用加工单分批或分割只有在用几组工作中心能完成同样的工作时才有可能 每组工作中心需要有准备时间 准备时间增加了 此外 还可能需要几套工艺装备 成本也会增加 有时 一道工序由一台工作中心完成 下一道工序分成由两组不同的工作中心加工 然后又由一台工作中心来完成第三道工序 压缩排队 等待和传送时间 有人为设定和系统按设定的比例压缩两种处理方式 替代工序或改变工艺其它 如加班加点 调配人力 查询报表 在SFC系统中 一般软件提供的常用查询报表有以下几类 这些报表反映的动态信息已超出了手工管理统计报表的概念 因此 不能简单地称为统计报表 物料和能力可用量报表 根据加工单上物料的数量和时间 系统自动显示所需的物料及能力 若有短缺也将自动标识加工单状态报表 按已下达 已发料 短缺或例外情况 部分完成 完成未结算 完成已结算等分别报告工序状态报表 说明需求量 完成量 报废量 传送量 同时说明材料和工时消耗以及发生的成本 甘特图 甘特图又叫作业进度计划表 可以用来帮助制定计划和跟踪作业 甘特图是一种绘制任务的横道图 它不仅用于协调已计划好的活动 而且还用于项目计划的制定 作业周一周二周三周四周五 ABC 甘特图符号 一个活动的开始一个活动的结束计划允许的活动时间实际工作进程为非生产性活动空出的时间 如修理 常规维修 材料出库等 车间控制的工具 车间控制的基本工具有 1日常调度单它告诉主管将进行哪个作业 它们的优先级如何 以及每项作业用多长时间 分配表工作中心1501 Day 205 开始日期作业号零件名称运行时间151311514315145157121534015312 轴铆钉钉子钉子测量杆轴 11 420 64 38 66 54 6 车间控制的工具 各种状态和例外报告 1 预期延期报告由车间计划员每周制作一次 并由车间计划负责人进行审核 看是否有会影响主计划的严重延期 8月8日第24部门报告 部件号计划日期新日期拖延原因措施 171251304417653 4 104 114 11 4 155 14 14 夹具损坏送出去镀金镀金工罢工新孔未成直线 工具室返还4 15新批量开始生产工程部重新安排砖模 车间控制的工具 2 废品报告 3 返工报告 4 作业总结报告 报告完成订单的数量和百分比 未完成的订单的超时情况 生产数量等等 5 短缺表 车间控制的工具 3输入 输出控制报告投入 产出控制 input outputcontrol 简称I O 是控制能力计划执行的方法 或者说是一种衡量能力执行情况的方法 它也可以用来计划和控制排队时间和提前期 投入 产出报表要用到是数据是 计划投入 实际投入 计划产出 实际产出 计划排队时间 实际排队时间以及投入 产出时数的允差 这是一种需要逐日分析的控制方法 车间控制的工具 输入 输出报表 时段 日 当期12345 计划投入实际投入累计偏差计划产出实际产出累计偏差计划排队实际排队 36 1615 11615 13636 1613 41615 23634 1617 31616 33536 1616 31615 33536 1615 41616 33535 车间控制的工具 如果用Ip Ia表示计划和实际输入 Op Oa表示计划和实际输出 如何通过对比结果说明能力计划存在的问题 可归纳如下表所示 输入 输出分析 对比结果说明什么 Ip IaIp IaIpOaIa OaIaOaOp OaOp Oa 加工件推迟达到加工件按计划达到加工件提前达到在制品增加在制品维持不变在制品减少工作中心落后计划工作中心按计划工作中心超前计划 输入 输出控制 输入 输出控制是生产计划和控制系统的一个主要特征 它的主要规则是输入一个工作中心的工作应该永远不超过该工作中心的输出工作 2 当输入超过输出时 一定是在工作中心发生了积压 这反过来又使得上游作业的提前期估计值增加 另外 当工作中心的作业积压后 就会出现阻塞 作业效率就会降低 而且使流向下游工作中心的工作流变得时断时续 3 控制过程将能够找出问题的原因 并相应地调整能力和输入 简单的基本方法是 或者是提高瓶颈部位的生产能力 或者是减少瓶颈部位的输入 惠普公司车间控制系统 工作任务 工作任务排序 工作任务跟踪 车间调度 工艺路线 能力计划 人力及设备需求 生产成本 优先排序表 在制品控制 输入 输出分析 应用举例 某甲汽车维修和上漆行正在争取一份为乙汽车交易所的合同 主要的要求就是迅速交货 如果甲能将乙刚刚收到的5辆车在24小时内整修并重新喷漆 甲就能拿到这份合同 下面是这5辆车中每一辆车在装修车间和油漆车间所需的时间 假定汽车在喷漆之前必须先进行整修 汽车整修时间重喷漆时间 ABCDE 60582 34261 应用举例 解这个问题可以看作是一个两台工作中心流水车间 用Johnson很容易就可以解决 最终的排序是B D A C E 汽车整修时间重漆时间选择的顺序队列中的位置 ABCDE 60582 3426