车间作业管理

ShopFloorActivityManagement,潘尔顺博士,机械工程学院工业工程系,车间作业管理,车间作业管理,主要内容,主要内容,车间作业管理的基本概念车间作业排序车间作业控制,典型的作业排序和控制功能,以下职能必须在对作业排序和控制时完成：,分配订单、设备和人员到各工作中心或其他规定的地方决定订单顺序（即建立订单优先级）对已排序作业开始安排生产，通常称之为调度车间作业控制（或生产作业控制），包括：在作业进行过程中，检查其状态和控制作业的速度加快为期已晚的和关键的作业计划员的决策取决于以下因素：每个作业的方式和规定的工艺顺序要求，每个工作中心上现有作业的状态，每个工作中心前作业的排队情况，作业优先级，物料的可得性，当天较晚发布的作业订单，工作中心资源的能力,车间作业管理的信息源,计划文件项目主文件记录全部有关零件的信息工艺路线文件记录生产零件的加工顺序工作中心文件记录工作中心数据控制文件车间文物主文件为每个生产中的任务提供一条记录车间任务详细文件记载完成每个车间任务所需工序从工作人员得到的信息,计划文件数据概要,计划文件,文件中的内容,项目主文件,工艺路线文件,工作中心文件,零件号零件名称生产提前期现有库存已分配量已定货量批量,工序号工序名称准备时间加工时间,工作中心号能力数据替换工作中心排队时间,控制文件数据概要,控制文件,文件中的信息,车间任务主文件,车间任务细文件,车间任务号任务数量完工数量废品数量支付数量交货日期成本信息优先级未完成量,车间任务号工序号工作中心计划准备时间/实际准备时间计划加工工时/实际加工工时计划数量/完工数量废品数量开工日期/完工日期,加工单,知道需要经过哪些加工工序(工艺路线)知道需要什么工具、材料、能力的提前期确定工具、材料、能力和提前期的可用性解决工具、材料、能力和提前期短缺问题最后将任务下达、尽可能满足计划要求发放工具、材料和任务的有关文件给车间,加工单（workorder）或车间定单（shoporder）是一种面向加工件说明物料需求计划的文件，可以跨车间甚至厂际协作。加工单的格式同工艺路线报表相似。,计划进度开始日期完工日期,工作中心标准时间(小时),编号名称准备加工机器,加工单的典型格式,定单号：970215需用数量：100件计划日期：970630物料名称：C物料号：111000需用日期：970901,102030405060,下料车削热处理磨削电镀检验,010010203006010020529000108015,锯床车床电炉磨床(外协)质检,0.51.01.21.0.,0.251.252.000.10,5.00.,25.5126.06.2201.0(240)10.0,970710970715970725970729970815970829,970712970724970726970814970828970830,M432,工序,工序名称,本工序总时间,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，正在排队，应当什么时间开始加工，什么时间完成，加工单的需用日期是哪天，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,工作中心特征和重要性,工作中心是生产经营中的个区域，在这个区域中，组织生产资源来完成工作。工作中心可以是一台机器、一一组机器或完成某一类型工作的一个区域，这些工作中心可以按工艺专业化的一般作业车间组织，或者按产品流程、装配线、成组技术单元结构进行组织。在工艺专业化情况下，工件需按规定路线在各个按功能组织的工作中心之间移动。作业排序涉及决定工件加工顺序以及分配相应的机器来对这些工件加工。一个作业排序系统区别于另一个作业排序系统的特征是：在进行作业排序时是如何考虑生产能力的。,有限负荷方法和无限负荷方法,无限负荷指的是当将工作分配给一个工作中心时，只考虑它需要多少时间，而不直接考虑完成这项工作所需的资源是否有足够的能力，也不考虑在该工作中，每个资源完成这项工作时的实际顺序。通常仅检查一下关键资源，大体上看看其是否超负荷。可以根据各种作业顺序下的调整和加工时间标准来计算出一段时间内所需的工作量来判定。,有限负荷实际上是用每一订单所需的调整时间和运行时间对每一种资源详细计划。提前期由期望作业时间（调整和运行时间）加上由于材料运输和等待订单执行而引起的期望排队延期时间而估算出。从理论上将，当运用有限负荷时，所由的计划都是可行的。,前向排序和后向排序,前向排序指的是系统接受一个订单后对订单所需作业按从前向后的顺序进行排序，前向排序系统能力告诉我们订单能完成的最早日期。,后向排序是从未来的某个日期（可能是一个约定交货日期）开始，按从后向前的顺序对所需作业进行排序。后向排序告诉我们为了按规定日期完成，一个作业必须开始的最晚时间。,区分作业排序的另一个特征是基于前向排序还是后向排序。在前向排序和后向排序中，最常用的是前向排序。,生产工序类型和计划方法,类型产品特征通常的计划方法,单一工序大批量生产中等批量生产小批量生产,化工产品、钢、金属、液体产品等汽车、电话、摩托车、家用设施工业用品、最终消费品定做的或标准的设备、专用仪器等,全自动化，产品中劳动力成本低，设施专用于一种产品自动化装备，半自动化传动装置或移动装配线成组技术单元，专业化小工厂按生产功能组织的机器中心，通用设备换装时间相当长等,有限符合，前向排序，机器有限生产线有限负荷，前向排序，机器有限，准时化生产无限负荷，前向排序，有限调度控制，常劳动力有限但有时机器有限无限负荷，前向排序，,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）,车间作业排序和计划的关系,作业计划和排序的关系,编作业计划（scheduling）与排序（sequencing）不是同义语。排序只是确定工件在机器上的加工顺序。可以通过一组工件的代号的一种排列来表示该组工件的加工顺序。而编制作业计划，则不仅包括确定工件的加工顺序，而且包括确定机器加工每个工件的开始时间和完成时间。因此，只有作业计划才能指导每个工人的生产活动。由于编制作业计划的主要问题是确定各台机器上工件的加工顺序，而且，在通常情况下都是按最早可能开（完）工时间来编排作业计划。因此，当工件的加工顺序确定之后，作业计划也就确定了。所以，人们常常不加区别地使用“排序”与“编作业计划”。,作业排序的十大优先规则,FCFS（先到先服务）：按订单送到的先后顺序进行加工。,SOT（最短作业时间）：所需加工时间最短的作业首先进行，然后是加工时间第二最短的，如此等等。这个规则等同于SPT（最短加工时间）规则。,DDate交货期：最早交货期最早加工。将交货期最早的作业放在第一个进行。,开始日期：交货期减去正常的提前期（最早开始的作业第一个进行）。,作业排序的十大优先规则,STR（剩余松弛时间）：STR是交货期前所剩余时间减去剩余的加工时间所得的差值。STR最短的任务最先进行。,STR/OP（每个作业剩余的松弛）：STR/OP最短的任务最先进行。STR/OP的计算方法为：,CR紧迫系数：紧迫系数是用交货期减去当前日期的差值除以剩余的工作日数。紧迫系数最小的任务先进行。,STR/OP=,交货提前期所剩的时间-剩余的加工时间,剩余的作业数,紧迫系数（CR）=,需用日期-今日日期剩余的计划提前期,作业排序的十大优先规则,CR=负值说明已经脱期CR=1说明剩余时间刚好够用CR1剩余时间有富裕CR1剩余时间不够CR值小者优先级高。一个工件完成后，其余工件的CR值会有变化，应随时调整,QO（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，排队比率最小的先进行。,LCFS（后到先服务）：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。,随机规则,作业排序的评价,在某机器上或某工作中心决定哪个作业首先开始工作的过程称为排序或优先调度排序。在进行作业排序时，需用到优先调度规则。这些规则可能很简单，仅需根据一种数据信息对作业进行排序。这些数据可以是加工时间、交货期货到达的顺序。,下列作业排序标准可用于评价优先规则,满足顾客或下一道工序作业的交货期极小化流程时间（作业在工序中所耗费的时间）极小化在制品库存极小化设备和工人的闲置时间,排序问题的分类与表示法,按机器的种类和数量分：单台机器排序问题和多台机器排序问题按加工路线的特征分：单件车间排序问题和流水车间排序问题按工件达到车间的情况不同分：静态排序问题和动态排序问题按目标函数分：平均流程时间最短或误期完工的工件数最少按参数的性质分：确定型排序问题与随机型排序问题,Conway等人提出的排序法：n/m/A/B其中：n工件数m机器数A车间类型（F表示流水车间排序，P流水车间排列排序问题，G表示单件车间）B目标函数,N个作业单台工作中心的排序,这类问题被称作“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（1+1+2+6+14）/5=4.6天。,方案二：SOT规则,方案二利用SOT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+7）/5=2.4天。,方案三利用DDate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,FCFSSOTDDateLCFS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,稍微复杂的n/2排序情况，被称为约翰逊（Hohnson）规则或方法，这是S.M.Johnson于1954年提出的，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，以ai表示Ji在M1上加工时间，以bi表示Ji在M2上的加工时间。每个工件都按M1M2的路线加工。Johnson的算法法则是：如果Min(ai,bj)IaIp=IaIpOaIa=OaIaOaOp=OaOpOa,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,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