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1 生产与运作管理Production OperationsManagement 工商管理学院刘爱英 2 第6章制造业作业计划与控制SchedulingandControllingforManufacturing 6 1作业计划问题的基本概念6 2流水作业排序问题6 3单件作业的排序问题6 4生产作业控制 3 6 1作业计划问题的基本概念 6 1 1生产作业计划概念6 1 2生产作业计划工作的内容6 1 3期量标准6 1 4作业计划问题的基本概念 4 6 1 1生产作业计划概念 生产作业计划是生产计划的具体执行计划 它是把企业全年的生产任务具体地分配到各车间 工段 班组以至每个工作地和工人 规定他们在月 旬 周 日以至轮班和小时内的具体生产任务 从而保证按品种 质量 数量 期限和成本完成企业的生产任务 5 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 6 1 2生产作业计划工作的内容 6 6 1 3期量标准 作业计划标准 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 7 大量生产类型的主要组织形式 流水生产线流水生产线的组织设计大量生产类型生产作业计划及实施管理 大量生产类型生产组织形式及生产作业计划 8 大量生产类型的主要组织形式流水生产线 流水生产概念及特点流水线的分类对流水线的评价流水生产组织的条件 9 流水生产概念及特点 概念 是指加工对象按照一定的工艺路线 有规律地从前道工序流到后道工序加工 并按照一定的生产速度连续完成工序作业的生产过程 特点 1流水线上固定生产一种或少数几种产品 零件 工作地专业化程度高2流水线上每个工作地按照产品工艺过程 零件 顺序安排 产品按单向运输路线移动3工艺过程是封闭的 工作地按工艺顺序安排为索链形式 劳动对象在工序间作单向流动 自成系统 便于管理和控制4生产具有明显的节奏性5生产具有较高连续性6流水线上各工序之间的生产能力是平衡的 成比例的 10 流水线的分类 分类标志 对象移动方式 对象数目 对象轮换方式 连续程度 节奏化 机械化程度 流水线 固定流水线 移动流水线 单一对象流水线 多对象流水线 不变流水线 可变流水线 成组流水线 连续流水线 间断流水线 强制节拍流水线 自由节拍流水线 粗略节拍流水线 自动生产线 机械化流水线 手工流水线 混合流水线 11 流水线的评价 优点 1产品的生产过程较好地符合连续性 平行性 比例性以及均衡性要求2生产率较高3缩短生产周期 减少在制品的占用量和运输工作量 加速资金周转4简化生产管理工作缺点 1柔性差2工人工作单调 紧张 易疲劳 不利于提高工人生产技术水平 12 流水生产组织的条件 1品种稳定2产品结构基本定型并标准化3原材料 协作件标准化 能保证及时供应4机器设备处于完好状态5产品检验能在流水线上进行 13 流水生产线的组织设计 一流水生产线的组织设计和技术设计1流水线生产的技术设计2流水线生产的组织设计二流水线组织设计的各项准备工作三单一对象流水线的组织设计 14 流水生产线的技术设计工艺路线 工艺规程的制定专用设备的设计 设备改装设计 专用工夹具设计 运输传送装置设计 信号装置设计即硬件设计 15 流水生产线的组织设计流水线节拍和生产速度的确定设备需要量和负荷的计算工序同期化设计工人配备运输传送方式的设计流水线平面布置的设计流水线工作制度生产服务工作组织和标准计划图表的制定即软件设计 16 流水线组织设计的各项准备工作 1产品零件分析2改进产品结构 使之适合于流水生产3审查和修改工艺规程4收集整理设计所需资料 17 单一对象流水线的组织设计 确定流水线节拍与节奏工序同期化计算流水线设备 工作地 数量及设备负荷率计算工人人数确定流水线节拍性质设计流水线的运输方式及设备流水线平面布置 18 节拍 概念 流水线上连续投入或出产两个制品的时间间隔 计算公式 r 节拍F 计划期有效工作时间N 计划期产品产量F0 制度工作时间K 时间有效利用系数 一般取0 90 0 96范围内 例1 设计某流水线 计划年产量为20000件 外销件1000件 废品率2 两班制工作 每班8小时 时间利用系数0 95 计算节拍 19 节奏 概念 流水线顺序出产两批同样制品的时间间隔计算公式 n运 运输批量流水线运输批量参考值例2 接例1 若零件重量轻 n运 100 求节奏r0 100 10 66 1066分 批 r0 节奏 20 流水线运输批量参考值 运输批量 单件重量 kg 工序平均加工时间 分 单件 21 工序同期化 指通过采取技术组织措施调整工序时间 使之尽可能与节拍相等或成整数倍关系的过程 例 工作地顺序工序号原工序单件时间新工作地单件时间11 2 66 2 21025 71 6733 95 51044 87 310510 115 49 11 2 6 6 5 1 3 2 4 5 5 7 22 工序同期化 注意问题 1 要使各作业元素的加工顺序不能颠倒2 合并后的新工作地的时间之和要接近或等于节拍或节奏3 新工作地的数目要做到最少 23 同期化主要措施 1 机加工工序 在未同期化的工序上采用高效率设备 或改装原设备 提高出产效率 采用高效工艺装备 改变加工方法 减少切削时间 改进工作地布置与操作方法 提高工人的熟练程度和工作效率 2 装配工序 适当分解和合并工序 合理配置力量 采用高效率工具 24 计算流水线设备数量及设备负荷率 工作地 设备 计算数Si计 ti I工序单件工时r 节拍 i工作地实配设备数Si Si Si计 i工作地负荷系数 i i Si计 Si流水线平均设备负荷系数 最少工作地 设备 数 单件损失时间I工序 流水线 t损 N r T流水线时间损失系数 25 设备负荷率 设备负荷率是表明设备利用情况的指标 它决定流水线生产的连续程度 在实际中 往往设备负荷率小于75 可采用间断流水线生产方式 否则应采取连续流水线方式 26 例题某零件生产节拍10分钟 工序同期化后各工序单件时间如表 试计算流水线平均设备负荷系数 损失时间及损失系数 流水线平均设备负荷数 最少工作地数 单件损失时间 流水线损失时间 流水线时间损失系数 BD 1 平 8 27 上例图表 28 计算工人人数 1 手工操作为主的流水线Pi i工序工人总数Si i工序工作地数Wi i工序工作地同时工作的人g 每日工作班次 2 设备加工为主的流水线 P 流水工人人数 N 流水线总设备数 S看 平均设备看管定额 b 后备工人与上岗工人之比 29 确定流水线节拍性质 工序同期化程度高 工艺性好 加工对象稍重 体积稍大 可严格按节拍出产符合精度要求的产品 采用强制节拍流水线 连续流水线 反之采用自由节拍或粗略节拍流水线 间断流水线 30 设计流水线的运输方式及设备 分配式传送带 用于自由节拍间断流水线 工作式传送带 用于强制节拍连续流水线 传送带速度 传送带长度 L 传送带长度l 相邻两工作地间中心距m 流水线工序数l附 两端附加长度Si i工序工作地数 运输工具主要有 传送带 传送链 滚道 旋转工作台 重力滑道 专用小车等 31 流水线平面布置 布置原则 运输路线最短 平面布置形式 直线型 山字型 直角型 环型 蛇型 开口型 工作地排列形式 单列双列 32 大量生产类型生产作业计划及实施管理 期量标准生产作业计划的编制生产实施管理 33 期量标准 1节拍2流水线标准工作指示图表 标准计划 3在制品占用量 在制品定额 34 2 流水线标准工作指示图表 连续流水线标准工作指示图表连续流水线由于工序同期化程度高 各道工序生产率相等 工作地负荷率高 每个工作地的工作制度也是基本相同的 所以制定标准工作指示图表最为简单 主要是规定整个流水线的工作时间和间断时间 间断流水线标准工作指示图表间断流水线各工序的时间定额与流水线节拍不同步 所以各工序的生产效率也不协调 因此制定标准工作指示图表的内容比较复杂 一般包括 确定看管周期 确定看管周期内各工作地的产量及工作地 设备 负荷 计算看管周期内各工作地工作时间长度 确定各工作地工人人数及劳动组织形式等 35 连续流水线标准工作指示图表 36 间断流水线标准工作指示图表编制步骤 1 确定看管期及看管期产量 看管期 工人在所看管的设备上巡回操作一遍的时间 看管期产量 看管期内生产的产量r 节拍 2 确定各工序在看管期内的工作连续时间第i道工序连续工作时间 3 绘制标准图表 确定各工作地工作起止时间 4 确定流水线工人人数及劳动组织形式 T看 看管期 37 3 在制品占用量 定额 在制品 指从原材料投入生产到成品入库为止 处于生产过程各工艺阶段尚未完成的各种制品的总称 在制品定额 指在一定时间 一定工艺阶段和生产环节 在一定生产组织条件下 为保证生产连续 均衡进行所规定的在制品数量标准 在制品占用量 1 流水线内在制品的定额 工艺在制品定额Z1 工序间周转流动在制品定额Z2 运输在制品定额Z3 保险在制品定额Z4 2 流水线间在制品定额 周转在制品定额Z5 运输在制品储备量Z6 保险在制品定额Z7 38 生产作业计划的编制 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 工段月生产作业计划 工段旬生产作业计划 工段轮班计划 工作地轮班计划 39 生产实施管理 1生产日程管理要点 全面协调好生产过程七要素 人 设备工装 材料 工艺 资金 生产组织 信息 使不同作业计划的车间能连续地 同步地 均衡地进行生产 有效地进行产品的投入控制 质量控制 产出控制 使生产活动过程良好的运行手段 日程计划 企业生产信息系统 日程管理的组织系统 物流组织系统 设备点检系统2现场管理 1 实行标准作业 2 建立以生产线操作工人为主体的劳动组织 3 彻底消除无效劳动 4 目视管理 5 作业组织的改善 6 增强设备的自动检测能力 7 建立安全 文明生产保证体系 40 多品种中小批量的生产组织及生产作业计划 多品种中小批量生产与成组技术中小批量生产先进的组织形式成批生产类型的期量标准及生产作业计划 41 多品种中小批量生产与成组技术 成组技术的产生与发展成组技术的基本原理机械产品应用成组技术的可行性成组技术在机械行业中小批量生产中的应用 42 成组技术 GT 的产生与发展 成组技术于1959年米特洛凡诺夫创立德国阿亨工业大学的奥匹兹领导制定了 工件分类编码系统 美国与日本将GT与数控技术 计算机技术结合 为在GT基础上发展CAD CAPP和建设FMS创造了必要条件 43 成组技术的基本原理 即对于不同制品之间客观存在的相似性进行识别 并根据一定的目的 按其相似特征进行归类分组 并找出同一类制品中的典型制品 以典型制品为基础编制成组工艺和进行成组生产 以避免不必要的重复劳动和组织管理中不应有的多样化 达到简化 统一 高效和经济目的的生产组织技术 44 机械产品应用成组技术的可行性 不同产品功能构成基本相同功能相似的产品 其零件构成也相似其零件一般可分为三类A 复杂件 专用件 B 相似件C 标准件各种相似件在一定范围的产品中出现率有着稳定的分布相似的零件由于在功能 形状 尺寸 性质等固有特征存在相似性 往往导致设计 制造呈现相似性零件工时定额 材料消耗定额 生产管理上的期量标准等都具有相似性 45 成组技术在机械行业中小批量生产中的应用 1利用成组分类编码系统 相似件图库和CAD软件进行成组设计2应用成组分类编码系统 零件族成组工艺库和工艺专家系统进行成组工艺设计3利用相似性原理进行工时定额 材料消耗定额和成本定额的制定 可事半功倍 保持定额水平的一致性4把GT原理应用于生产组织和计划管理 46 中小批量生产先进的组织形式 一成组生产单元 GTPC 1概念2优越性3成组生产单元设计步骤二柔性制造系统 FMS 47 成组生产单元 GTPC是为一个或几个工艺过程相似的零件族组织成组生产而建立的生产单位 在成组生产单元里配备了成套的生产设备和工艺装备以及相关工种的工人 以便能在单元里封闭地完成这些零件族的全部工艺过程 48 GTPC的优越性 1 可采用专业化程度较高的机床设备和工艺装备 2 按一定的生产纲领和各工序加工工作量配备生产设备和工人 3 设备可按零件族典型工艺顺序布置 使物流顺畅 4 工件在工序间的传递可采用平行或平行顺序方式 以缩短生产周期减少在制品 5 对生产单元可实行经济类责任制 发挥每个人的积极性创造性 49 成组生产单元设计步骤 1 正确制定企业生产纲领 2 产品零件分类成组 目检法 功能名称法 分类编码系统法 工艺流程分析法 3 计算各种设备需求量与设备配备 4 成组生产单元的平面布置 50 计算各种设备需求量与设备配备 Sj计 j设备需要量 计算值 Ni i产品 零件 年需求量 件 i 1 P tij i产品 零件 在j设备上加工的单件工时 F0 设备年制度工作时间 j j设备的利用系数 一般取0 9 0 98 P 零件族中零件种数 51 成组生产单元的平面布置 按生产线形式布置 按U型布置 CNC CNC NC NC NC 1 NC NC NC 2 按功能布置 1 2配套辅助设备 A B C D 1 2 3 4 5 分区联合布置 A B C D成组生产单元 1 2 3 4相邻单元协作区 5多单元边界协作区 52 柔性制造系统 FMS 1概念 FMS是由计算机控制的 以数控机床 NC 和加工中心 MC 为基础 适应多品种中小批量生产的自动化制造系统2特点 1 可同时加工多种不同工件 2 一台机床加工完一种零件后可在不停机调整的条件下 按计算机指令转换加工另一种零件 3 各机床之间的联系是灵活的 工件在机床间的传输无固定的流向和节拍3组成4采用FMS的经济收益 53 FMS的组成 1 加工系统 回转体非回转体 2 物料储运系统 3 计算机管理和控制系统生产数据数据库资源数据信息输入输出运行数据物料进出口管理计算机主控制系统系统管理软件制定生产日程计划工具管理系统控制软件运行控制系统级监视系统监视软件设备级监视 54 成批生产的期量标准及生产作业计划 一期量标准1批量和生产间隔期2生产周期3生产提前期4在制品定额二生产作业计划的编制方法1累计编号法2MRP 物料需求计划 55 批量和生产间隔期 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 3 批量与生产间隔期的确定方法 以量定期法 先确定批量 再确定生产间隔期 最小批量法 经济批量法 以期定量法 先确定生产间隔期 再确定批量 n 批量 R 生产间隔期 g 平均日产量 56 最小批量法 调整时间损失系数t单件 单件工时 例 某零件经三道工序加工 其加工数据资料如表 设 0 05 求最小批量序号工序名称单件时间 分 设备调整时间 分 t调 ti1车153022铣2012063磨30903解 计算t调 ti 选择第二道工序计算 n最小 最小批量 t准备 一批产品准备结束时间即设备调整时间 57 经济批量法 例 某产品年总产量为20000件 每批产品的设备调整费用为100元 每件产品年平均保管费用为1元 求经济批量 解 费用 批量 n0 E E1 E2 E1 n 2 C E2 N n A n 批量 N 年产量 n0 经济批量 A 设备调整一次费用 C 单件年平均库存费用 以零件生产费用最低为原则确定批量的方法 58 以期定量法 1选择采用的生产间隔期标准2将产品和零件分类 归入不同批类3计算批量 批类 生产间隔期 批量 每月批次 日批 三日批 周批 旬批 半月批 月批 季批 半年批 1天 3天 6天 8天 12天 24天 72天 144天 1 24月产量 1 8月产量 1 4月产量 1 3月产量 1 2月产量 1月产量 3月产量 6月产量 24 8 4 3 2 1 一季一次 半年一次 59 生产周期 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 60 零件各工艺阶段生产周期的计算 T 一批零件加工的生产周期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C 每日有效工时Si 执行工序i的工作地数Ki 预计定额完成系数li 工序之间的平行系数tp 调整设备时间tq 等待加工时间ts 工艺规定的自然时效时间tr 跨车间协作工序的时间 1 按生产周期的时间构成计算 2 通过资料核算和现场调查 制定典型的生产周期概略标准 61 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 62 产品生产周期 1 网络计划技术 专门讲 2 图表法 63 生产提前期 1 概念 指一批制品 零件 毛坯或产品 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 可分为投入提前期和出产提前期 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 64 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 0D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 毛 加保险期 加 装保险期 65 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 0D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 车间出产提前期 后车间投入提前期 该车间生产间隔期 后车间生产间隔期 保险期 66 在制品定额 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 67 1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 68 2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 保险半成品定额 前车间可能误期交库日数 保险期 后车间平均每日用量 69 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 周转半成品占用量 前车间批量 前车间计划最后一批零件入库的标准日期到期末的天数 后车间生产间隔期 后车间批量 60 9 2 10 10 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 周转半成品占用量 70 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 周转半成品占用量 前车间期初第一次出产零件入库标准日期 前车间交库间隔日数 前车间入库批量 3 5 50 30 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 71 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 前车间成批入库 后车间整批领用 图表 计算公式 72 计算公式 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 期末周转半成品占用量 前车间计划期最后一批零件交库标准日期到期末天数 1批 后车间计划期最后领用一批零件的标准日期到期末天数 0 前车间计划期最后一批零件交库标准日期到期末天数 73 累计编号法 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 适用场合 需求稳定而均匀 周期性轮番生产的产品 3 累计编号方法 4 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 74 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 75 累计编号法图表 76 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 某车间出产累计号数 成品出产累计号数 该车间出产提前期定额 成品的平均日产量 每台成品所用该车间制品数量 某车间投入累计号数 成品出产累计号数 该车间投入提前期定额 成品的平均日产量 每台成品所用该车间制品数量 计划期车间出产 投入 量 计划期末出产 或投入 的累计号数 计划期初已出产 或投入 的累计号数 77 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期限以及各生产阶段的生产周期 库存情况 运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 各个零件的生产任务 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 78 单件小批定货生产类型的生产组织及生产作业计划 1单件小批定货生产类型的特征2单件小批定货生产类型的生产组织形式3单件小批生产的期量标准生产作业计划 79 单件小批定货生产类型的特征 一定货生产与备货生产 备货生产 企业在市场预测 市场需求的基础上 按自己制定的生产计划组织生产 生产的多是通用产品 定货生产 根据用户的定单去组织生产单件小批定货生产 指的是单件小批专用产品的生产二单件小批定货生产的主要特征 1 订单的随机性 2 产品的专用性 3 生产的一次性 80 单件小批定货生产类型的生产组织形式 一传统方式 采用工艺专业化的生产组织形式二从产品分析入手的生产组织形式1大件生产单元 加工对象 重量重 体积大的大型零部件 组织形式 将企业中的大型设备组建形成大型零部件的封闭生产 优点 可减少大件运输工作量 大大简化生产管理工作2柔性生产系统或柔性生产单元 加工对象 是承担主要功能 对产品质量性能起决定性作用的关键件 组成 以加工中心 数控机床取代通用设备 万能工装 柔性生产系统 优点 节省工装设计 制造时间 缩短加工周期 提高生产率 简化管理工作3成组生产单元 加工对象 占产品中比重最大的一般中小型零件 组织形式 成组生产单元4标准件生产单元 加工对象 标准件 组织形式 外购 成批或大批生产 81 期量标准生产作业计划的编制1生产周期法2网络计划技术 专门讲 单件小批生产的生产作业计划 82 期量标准 1产品生产周期图表2生产周期从加工对象投产到完工的日历时间3生产提前期利用生产周期图表计算出零部件各工艺阶段的投入 产出提前期4产品劳动量日历分配表是将产品的总劳动量按工种分配到生产周期各时间段的图表 以反映产品加工劳动量在生产周期内分布规律的期量标准 83 1生产周期法 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 合同谈判阶段合同执行准备阶段合同执行阶段合同总结 84 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 85 订货生产说明书 86 6 1 4作业计划问题的基本概念 编制作业计划要解决的问题编制作业计划实质上是要将资源分配给不同的任务 按照既定的优化目标 确定各种资源利用的时间问题 由于每台机器都可能被分配了多项任务 而这些任务受到加工路线的约束 就带来了零件在机器上加工的顺序问题 87 6 1 4作业计划问题的基本概念 续 有关的名词术语编制作业计划或日程安排 Scheduling 确定零件的加工顺序 加工任务的分配 确定加工每个零件的开始时间和完成时间 排序 Sequencing 确定零件在机器上的加工顺序 派工 Dispatching 控制 Controlling 赶工 Expediting 调度 是作业计划编制后实施生产控制所采取的一切行动 编制作业计划 是加工制造发生之前的活动 88 6 1 4作业计划问题的基本概念 续 机器 可以是工厂里的各种机床 也可以是维修工人 可以是轮船要停靠的码头 也可以是电子的计算机中央处理单元 存贮器和输入 输出单元 一句话 表示 服务者 零件 代表 服务对象 零件可以是单个零件 也可以是一批相同的零件 加工路线 是零件加工的工艺过程决定的 它是零件加工在技术上的约束 加工顺序 则表示每台机器加工n个零件的先后顺序 是排序和编制作业计划要解决的问题 89 排序问题的分类 按行业分生产作业排序劳动力作业排序按机器种类和数量不同分单机排序多机排序按工件加工路线的特征流水型排序非流水型作业排序 制造业为主 服务业为主 90 影响作业排序的因素 1 生产任务的到达方式2 设备种类和数量3 工作人员数量4 生产工艺流程方式 91 排序问题的假设 一个工件不能同时在几台机器上加工 每台机器同时只能加工一个工件 每道工序只在一台机器上完成 工件在加工过程中采取平行移动方式 工件在加工过程中不允许中断 工件数 机器数和加工时间均已知 92 排序问题的表示法 康韦 n m A Bn为零件数M为机器数A为车间类型 F代表流水作业排序问题P代表流水作业排列排序问题G代表一般单件作业排序问题B为目标函数 通常使其值最小 93 排序方案的评价标准 总流程时间最短 平均流程时间最短 最大延迟时间或最大误期最短 平均延迟或平均误期最短 平均在制品占用量最小 总调整时间最小 94 6 2流水作业排序问题 流水车间 Flowshop 工件的加工路线都一致 典型的如流水线6 2 1最长流程时间的计算6 2 2两台机器排序问题的最优算法6 2 3多台机器排序问题的启发式算法 95 6 2 1最长流程时间Fmax的计算 4 6 9 10 14 16 8 13 17 13 19 26 30 35 21 28 33 43 38 23 32 36 41 44 96 6 2 1最长流程时间的计算 工件代号i 146352 Pi1453486Pi2391375Pi3768259Pi4563924 4912162430 71819223136 142432343948 193035444652 97 6 2 2两台机器排序问题的最优算法 约翰森法则如果Min ai bj Min aj bi 则工件i应该排在工件j之前 约翰森算法 1 从加工时间矩阵中找出最短加工时间 2 若最短加工时间出现在机器M1上 则对应工件应该尽可能往前排 若最短加工时间出现在机器M2上 则对应工件应该尽可能往后排 98 6 2 2两台机器排序问题的最优算法 续 然后从加工时间矩阵中划去已排序工件的加工时间 若最短加工时间有多个 则任挑一个 3 若所有工件都已排序 停止 否则 转步骤 1 99 B C D 2 5 3 8 1 9 1 8 1 7 2 6 1 0 3 0 数据输入时间 小时 核对时间 小时 A 工作 工作中心1 工作中心2 例 2 5 100 B C D 2 5 3 8 1 9 1 8 1 7 2 6 1 0 3 0 数据输入时间 小时 核对时间 小时 A 工作 C 排序方案 工作中心1 工作中心2 约翰森算法 101 B D 2 5 3 8 1 8 1 7 2 6 3 0 数据输入时间 小时 核对时间 小时 A 工作 C 排序方案 A 102 B D 3 8 1 8 2 6 3 0 数据输入时间 小时 核对时间 小时 工作 C 排序方案 A D 103 B D 3 8 1 8 2 6 3 0 数据输入时间 小时 核对时间 小时 工作 C 排序方案 A D B 104 C 新排序方案 A D B 原方案 D C A B 105 将工件2排在第1位2将工件3排在第6位23将工件5排在第2位253将工件6排在第3位2563将工件4排在第5位25643将工件1排在第4位256143最优加工顺序为S 2 5 6 1 4 3 Fmax 28 I123456 Ai518534Bi722474 6 2 2两台机器排序问题的最优算法 续 106 6 2 2两台机器排序问题的最优算法 续 Johnson算法的改进 1 将所有ai bi的工件按ai值不减的顺序排成一个序列A 2 将ai bi的工件按bi值不增的顺序排成一个序列B 3 将A放到B之前 就构成了一个最优加工顺序 107 6 2 2两台机器排序问题的最优算法 续 举例 工件号123456 ai518534 bi722474 工件最优顺序 256143 134558274742 48131826 31115222628 ai bi 最优顺序下的加工周期为28 108 一般n m P Fmax问题的启发式算法 n m P Fmax Palmer法关键工件法CDS法 Example 4 3 P Fmax 6 2 3多台机器排序问题的启发式算法 109 Palmer法 Example 4 3 P Fmax k 1 2 m 斜度指标 按斜度不增的顺序排列工件 110 6 2 3多台机器排序问题的启发式算法 关键工件法1 计算每个工件的总加工时间 将加工时间最长的工件作为关键工件C 2 对于余下的工件 若pi1 pim则按pi1不减的顺序排成一个序列Sa 若pi1 pim则按pim不增的顺序排成一个序列Sb 3 顺序 Sa C Sb 即为所求顺序 111 关键工件法 Example 4 3 P Fmax Pi 13 11 16 14 112 关键工件法 Example 4 3 P Fmax 计算最长加工时间的工件C j m 对余下工件 若不增顺序排成Sb若不减顺序排成Sa顺序 Sa C Sb 即所求 Sa 1 2 Sb 4 最优顺序 1 2 3 4 113 CDS法 Example 4 3 P Fmax l 1 2 m 1 对加工时间和用Johnson算法求m 1次加工顺序 求其中最好 114 CDS法 l 1 2 m 1 对加工时间和用Johnson算法求m 1次加工顺序 求其中最好 L 1 1 2 3 4 L 2 2 3 1 4 115 6 3单件作业排序问题 11 3 1问题的描述11 3 2两种作业计划的构成11 3 3求解一般n m G Fmax问题的启发式方法 116 6 3 1问题的描述 D 1 1 11 2 31 3 22 1 32 2 12 3 2 T 241345 加工描述矩阵D和加工时间矩阵T对应 117 6 3 2两种作业计划的构成 符号说明每安排一道工序称为一 步 St t步之前已排序工序构成的部分作业计划 Ot t步可排序工序的集合 Tk为 Ot 中工序Ok的最早可能开始时间 T k为 Ot 中工序Ok的最早可能完成时间 118 6 3 2两种作业计划的构成 能动作业计划的构成 1 设t 1 S1 为空集 O1 为各工件第一道工序的集合 2 求T min T k 并求出T 所出现的机器M 如果M 有多台 则任选一台 3 从 Ot 中选出满足以下两个条件的工序Oj 需要M 加工 且Tj T 4 将选定的工序Oj放入 St 从 Ot 中消去Oj 并将Oj的紧后工序放入 Ot 使t t 1 5 若还有未安排的工序 转步骤 2 否则 停止 119 能动作业计划的构成 120 能动作业计划的甘特图 2 3 2 1 1 12 2 1 1 3 2 2 1 31 2 3 37 7813 237 0 时间 机器 M1 M2 M3 121 6 3 2两种作业计划的构 续 无延迟作业计划的构成 1 设t 1 S1 为空集 O1 为各工件第一道工序的集合 2 求T min Tk 并求出T 所出现的机器M 如果M 有多台 则任选一台 3 从 Ot 中选出满足以下两个条件的工序Oj 需要M 加工 且Tj T 4 将选定的工序Oj放入 St 从 Ot 中消去Oj 并将Oj的紧后工序放入 Ot 使t t 1 5 若还有未安排的工序 转步骤 2 否则 停止 122 无延迟作业计划的构成 123 无延迟作业计划的甘特图 2 3 2 1 1 12 2 1 2 1 31 2 3 37 71213 237 0 时间 机器 M1 M2 M3 1 3 2 124 6 3 3三类启发式算法 1 优先调度法则构成两种作业计划的第 3 步一般都有多道工序可以满足 按不同的优先调度法则来选择工序 可以得出满足不同目标函数的作业计划计算量小已经提出100多种优先调度法则 125 优先调度法则FCFS firstcome firstserved 选择最早进入可排序集合的工序SPT shortestprocessingtime 选择加工时间最短的工序EDD earliestduedate 选择完工期限最紧的工序SCR smallestcriticalratio 选择临界比最小的工件MWKR mostworkremaining 选择余下加工时间最长的工件LWKR leastworkremaining 选择余下加工时间最短的工件MOPNR mostoperationsremaining 选择余下工序数最多的工件RANDOM随机挑选一个工件Rush 126 6 3 3三类启发式算法 续 2 随机抽样法从全部能动计划或无延迟计划中随机抽样 得出多个作业计划 从中取优 3 概率调度法将优先调度法则与随机抽样法结合对不同工件将优先调度法则分配不同的挑选概率 效果较好 127 6 4生产作业控制 实行生产作业控制的原因生产环境的变化计划的失误执行的原因 执行过程中 有可能会出现操作人员执行不力 效率不高和工作态度等现象 造成计划完不成执行因素的影响 128 6 4生产作业