制造业作业计划与控制(9).ppt

运营管理OperationsManagement,第九章制造业生产作业计划与控制,第九章制造业生产作业计划与控制,学习目标:理解作业计划问题的基本概念；重点掌握流水车间作业计划方法：包括加工周期的计算、两台机器排序问题的最优算法、一般n/m/P/Fmax问题的启发式算法、相同零件不同移动方式下加工周期的计算；重点掌握单车间作业计划方法：任务分配问题、一般n/m/G/Fmax问题的启发式算法；理解实行生产作业计划控制的原因和条件、不同生产类型生产控制的特点；掌握利用“漏斗模型”进行生产控制的方法。,学习内容:第一节作业计划问题的基本概念第二节流水车间作业计划问题第三节单车间作业计划问题第四节生产作业控制,第一节作业计划问题的基本概念,通过MRP能够确定各车间的零部件投入出产计划，从而将全厂的产品出产计划转变成各车间的生产任务。各车间要完成既定任务，还需要将零部件的投入出产计划转化成生产作业计划，将车间的生产任务变成各个班组、各个工作地和各个工人的任务。,第一节作业计划问题的基本概念,一、生产作业计划的概述（一）生产作业计划的概念生产作业计划是企业生产计划的具体执行计划，是协调企业日常生产活动的中心环节。它根据生产计划规定的产品品种、数量及大致的交货期的要求对每个生产单位（车间、工段、班组），在每个具体时期（月、旬、日、班、小时等）内的生产任务做出详细规定，使生产计划得到落实。,第一节作业计划问题的基本概念,2.特点：（1）计划期短（2）计划内容具体（3）计划单位小3.生产作业计划工作的主要任务：生产作业准备的检查、制定期量标准、生产能力的细核算与平衡、编制生产作业计划,第一节作业计划问题的基本概念,4.生产作业计划编制依据年度生产计划、订货合同前期生产作业计划的预计完成情况库存情况设计及工艺文件、其他有关技术资料,第一节作业计划问题的基本概念,（二）计划单位的选择1.计划单位是编制生产作业计划时规定生产任务的计算单位：产品、部件、零件组、零件2.四种计划单位优缺点比较3.企业需要根据自己生产特点、生产类型、管理水平、产品特点等选择合适的计划单位,第一节作业计划问题的基本概念,（三）编制生产作业计划的常用方法编制生产作业计划的主要任务：是根据生产计划，为每个车间正确规定每一种制品的出产量和出产期。1.各车间彼此没有依次提供半成品的关系，则只需要将生产任务根据各车间的产品分工、生产能力和具体的生产条件直接分配给各个车间；2.各车间彼此存在依次提供半成品的关系，在安排生产任务时需要考虑各车间在生产品种、数量、出产日期上是否彼此衔接，生产能力是否平衡。在制品定额法（大量大批生产）累计编号法（成批生产）生产周期法（单件小批生产）等,第一节作业计划问题的基本概念,二、生产作业计划的编制（一）单件小批生产作业计划的编制1.单件小批生产的特点和生产流程（1）单件小批生产的主要特点：品种多而复杂，产量少且很少重复生产。（2）主要任务和要求：保证各生产环节在时间上的紧密衔接，最大限度缩短生产周期，并使设备负荷均衡，保证交货期。,第一节作业计划问题的基本概念,2.单件小批生产作业计划的编制生产周期法的具体步骤：第一步，根据合同规定的交货期，为每一项定货编制生产周期进度表；第二步，根据合同规定的交货期和生产周期进度表为每一项定货编制一份定货生产说明书，详细规定该产品在某一车间投入出产的时间；第三步，编制月度作业计划初稿：将所有各项订货在计划月份该投入和出产的部分摘出来，然后按车间归类、汇总，形成计划月份的投入产出任务；第四步，分车间、科室进行任务与能力的平衡，形成计划正稿。,订货生产说明书,第一节作业计划问题的基本概念,（二）成批生产作业计划的编制1.成批生产的特点和生产流程成批生产的主要特点：品种规格较多，各种产品产量大小不同，而每种产品又是间断或连续分批生产。批量大小不同、生产周期长短不同。生产过程中有几种产品（零件）、几种批次在同一时间内平行加工。主要任务和要求：做好各生产单位、各生产环节在品种、数量和时间上协调衔接。,第一节作业计划问题的基本概念,2.成批生产作业计划的编制（1）累计号数是从年初或者开始生产某种产品起计算的累计数。按产品出产的先后顺序给产品编号，就可得到连续的累计号数。提前量：在同一时间上，某产品在某一车间（或生产环节）累计号数，同成品出产累计号数的差额叫提前量。提前量=提前期成品出产平均日产量,第一节作业计划问题的基本概念,（2）提前期累计编号法：将预先制定的提前期转化为提前量，然后确定各个车间计划期应达到的投入和出产的累计数，减去计划期前已投入和出产的累计数，求得各车间在计划期内应完成的投入和出产的数量。,第一节作业计划问题的基本概念,提前期累计编号法计算步骤：A.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式中，M出某车间计划期出产累计号数M投某车间计划期投入累计号数M后最后车间计划期出产累计号数T出本车间出产提前期T投本车间投入提前期N日成品出产平均日产量,第一节作业计划问题的基本概念,B.计算各车间在计划期内应完成的投入量和出产量式中，N出计划期某车间出产量N投计划期某车间投入量M初出计划期已到达的出产累计号数M初投计划期已到达的投入累计号数C.按批量进行修正：若严格按批量生产，则把不足一批的数量去掉。,第一节作业计划问题的基本概念,例：某厂甲产品月份要求达到出产累计号数为，平均日产量为台，装配车间投入提前期为天，机械加工车间的投入提前期为天，出产提前期为天，装配车间的批量为台，机械加工车间的批量为台。试计算装配车间的投入累计号数、机械加工车间的投入和出产累计号数。,第一节作业计划问题的基本概念,已知：M装出=150，N日=2，T装投=11，T机投=24，T机出=17M装投=M装出+T装投N日=172M机投=M装出+T机投N日=198M机出=M装出+T机出N日=184根据批量修正：M装投=170，M机投=180，M机出=180,第一节作业计划问题的基本概念,(三)大量大批生产作业计划的编制1.大量大批生产的特点和生产流程大量大批生产的主要特点：品种少而稳定，产量大而重复，工作地专业化程度高，生产稳定。主要任务和要求：根据现有的在制品、半成品储备情况，从保证计划期成品出产的要求出发，考虑计划期末在制品半成品需要情况来确定各生产单位的投入和出产量。,第一节作业计划问题的基本概念,2.大量大批生产作业计划的编制在制品定额法，即连锁计算法：该方法运用在制品定额，结合在制品实际结存量的变化，按产品反工艺顺序，从产品出产的最后一个车间开始，逐个推算各车间的投入和出产任务。,第一节作业计划问题的基本概念,计算公式：式中，N出某车间出产量；N后投紧后车间投入量；N售本车间半成品销售量；Z末库期末库存半成品定额；Z初库期初库存半成品预计结存量；N投某车间投入量；N本出本车间出产量；N废本车间允许的废品量；Z末内期末车间在制品定额；Z初内期初车间在制品预计结存量,第一节作业计划问题的基本概念,三、编制作业计划要解决的问题组织作业的方式和作业计划不当可以造成作业等待时间占生产周期的95%以上。运用排序理论和方法，可以提高作业计划质量，缩短零部件加工周期，加速资金流动。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。主要有两类问题：一是如何将生产任务分配给不同的机器（工人）加工；二是如何确定待加工零部件在机器上的加工顺序。,第一节作业计划问题的基本概念,四、相关术语编制作业计划（scheduling）:加工任务分配、确定加工顺序、确定加工每个零件的开始时间和完成时间排序（sequencing）编制作业计划和排序属于计划范畴；派工（dispatching）、控制（controlling）、赶工（expediting）属于生产调度和控制的范畴机器表示“服务者”（各种机床、设备、维修工人等）;零件表示“服务对象”,第一节作业计划问题的基本概念,五、假设条件与符号说明（一）假设条件1.一个零件不能同时在几台不同的机器上加工；2.零件在加工过程中采取平行移动方式，即当上一道工序完工后，立即送下道工序加工；3.不允许中断，当一个零件一旦开始加工，必须一直进行到完工，不得中途停止插入其他零件；4.每道工序只在一台机器上完成；5.零件数、机器数和加工时间已知；6.每台机器同时只能加工一个零件（二）相关符号：P289,第一节作业计划问题的基本概念,六、排序问题的分类和表示法（一）排序问题分类1.按机器的种类和数量分类：单台机器的排序问题、多台机器的排序问题多台机器的排序问题又可以分为：单件作业排序：零件加工路线不同（如单件小批生产）；流水作业排序：所有零件加工路线相同2.按零件到达车间的情况不同分类：静态排序问题（排序时零件同时到达）、动态排序问题（零件陆续到达）3.按目标函数的性质不同分类：单目标排序问题、多目标排序问题4.按参数性质分类：确定型排序问题（加工时间等参数是已知确定的量）、随机型排序问题（加工时间等参数是随机变量）,第一节作业计划问题的基本概念,（二）排序问题的表示法康韦四参数表示法：n/m/A/Bn为零件数；m为机器数；A车间类型：F为流水作业排序问题（两台机器）；P为流水作业排列排序问题（三台及以上机器）；G为一般单件作业排序问题；B为目标函数,第二节流水车间作业计划问题,流水作业车间（流水线）的基本特征是每个零件都顺序地经过线上不同机器加工，加工路线一致。如果流水线要加工不同的产品（加工路线虽然一致，但加工时间可能不同），就要考虑加工顺序问题。问题可以描述为：n个不同零件要按相同的加工路线经过m台机器加工，决策目标是使加工周期最短。,第二节流水车间作业计划问题,一、加工周期的计算加工周期：即最长流程时间，从第一个零件在第一台机器上开始加工时算起，到最后一个零件在最后一台机器上完成加工时为止所经过的时间。这里假定所有的零件的到达时间为零，即都同时到达。设n个零件的加工顺序为S=（S1，S2，Sn），其中Si为排在第i位加工的零件代号，以表示零件Si在机器Mk上的完工时间，表示零件Si在Mk上的加工时间，k=1,2,m;i=1,2,n,则可按以下公式计算：,第二节流水车间作业计划问题,第二节流水车间作业计划问题,二、两台机器排序问题的最优算法（一）问题：n/2/F/Fmax约翰逊1954年提出了一个最优算法：Johnson算法。以ai表示零件Ji在机器M1上的加工时间，bi表示零件Ji在机器M2上的加工时间。每个零件都按M1到M2的路线加工。,第二节流水车间作业计划问题,（二）Johnson法则Johnson法则认为，如果则零件Ji应该排在零件Jj之前；如果中间为等号，则零件Ji可以排在Jj之前，也可排在它之后。,第二节流水车间作业计划问题,（三）Johnson算法（一）：1.从加工时间中找出最短的加工时间；2.若最短的加工时间出现在机器M1上，则对应的零件尽可能往前排；若最短加工时间出现在机器M2上，则对应的零件尽可能往后排。然后，从加工时间矩阵中划去已排序零件的加工时间。若最短加工时间有多个，则任选一个；3.若所有零件都排完，停止。否则转步骤1。,第二节流水车间作业计划问题,（四）Johnson算法（二）：1.将所有aibi的零件按ai值不减的顺序排成一个序列A；2.将所有aibi的零件按bi值不增的顺序排成一个序列B；3.将A放在B之前，就构成了最优加工顺序。（五）Johnson算法特点Johnson法则是一个充分条件，不是必要条件。最优顺序不一定唯一。,第二节流水车间作业计划问题,三、一般n/m/P/Fmax问题的启发式算法一般n/m/P/Fmax问题理论上可以用分支界定法计算，但当生产规模较大时，计算量太大。一般考虑用启发式算法求得近优解。（一）Palmer法1965年，帕尔默提出的按斜度指标排列零件的一种启发式算法。零件的斜度指标：,第二节流水车间作业计划问题,式中，m为机器台数，pik为零件在机器Mk上的加工时间。按照各零件斜度指标不增的顺序排列零件。,第二节流水车间作业计划问题,（二）关键零件法步骤：1.计算每个零件的总加工时间，找出加工时间最长的零件C，将其作为关键零件；2.对于余下的零件，若pi1pim，则按pi1不减的顺序排成一个序列Sa；若pi1pim，则按pi1不增的顺序排成一个序列Sb；3.顺序（Sa，C，Sb）即为所求顺序（三）CDS法坎贝尔、杜德克、史密斯三人提出的一种启发式算法。他们将Johnson算法用于一般n/m/P/Fmax问题，得到（m-1）个加工顺序，取其中的优者。具体做法，对加工时间,第二节流水车间作业计划问题,用Johnson算法求（m-1）个加工顺序，取其中最好的结果。,第二节流水车间作业计划问题,四、相同零件，不同移动方式下加工周期的计算1.顺序移动方式即一批零件在上道工序全部完工以后，才送到下道工序进行加工，零件在工序之间整批运输。,第二节流水车间作业计划问题,1,2,3,123,123,第二节流水车间作业计划问题,（2）顺序移动方式下一批零件加工周期的计算公式（忽略工序间的运输时间）：式中，T顺一批零件顺序移动下的加工周期；n该批零件的数量；m零件加工的工序总数目；ti第i道工序的单件加工时间。,第二节流水车间作业计划问题,（3）顺序移动方式的优缺点：顺序移动的优点：管理简单，成批顺序，便于组织；减少了设备调整时间和运输工作量，设备连续加工不停顿，提高了工效。缺点：零件有等待加工和等待运输时间，生产周期长，资金周转慢，占用流动资金多，