第11章 作业计划

1、第11章 制造业作业计划与控制Scheduling and Controlling for Manufacturing2本章内容n第一节 排序问题的基本概念n第二节 流水作业排序问题n课后习题介绍 3一个排序的例子一个排序的例子4ABCDpi1158612pi241057BDCA5BDCApi18 812 20 6 2615 41pi210 187 275 324 456cba/部部装装B（8）C(6)D（12）总总装装A(4)B（10）C(5)D(7)（a a）装配顺序为）装配顺序为A AB BC CD D，总装配时间为，总装配时间为4848小时小时部部装装C（6）B（8）总总装装C(5)B

2、（10）D（7）（b b）装配顺序为）装配顺序为C CB BD DA A，总装配时间为，总装配时间为4545小时小时部部装装C（6）B（8）总总装装D（7）C(5)B(10)（c c）装配顺序为）装配顺序为D DC CA AB B，总装配时间为，总装配时间为5151小时小时A（15）A（15）A（15）A(4)A(4)D（12）D(12)有多少种不同的装配顺序？共有4！=247第一节 排序问题的基本概念n编制作业计划要解决的问题n排序的理论与方法是编制车间作业计划的基础。n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。n由于每台机器都可能被分配了

3、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。8n有关的名词术语n排序(Sequencing)n编制作业计划或日程安排(Scheduling)n派工(Dispatching)n控制(Controlling)n赶工(Expediting) n“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9n“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”n“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n“加

4、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 n“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10二、假设条件与符号说明n一个工件不能同时在几台不同的机器上面加工n工件在加工过程中采取平行移动的方式n不允许中断n每道工序只在一台机器上面完成n工件数,机器数和加工时间已知,加工时间与加工顺序无关n每台机器同时只能加工一个工件11符号说明,1,2,;12ijijiJi inMjjJMJijiij为工件，为机器， ，m；p 为 在上的加工时间的总加工时间为P =p12三. 排序问题的分类和表示法n按加工路线的特征n单件作业排序问题工件加工路线不同

5、n流水作业排序问题工件加工路线相同n4参数表示法 n/m/A/Bnn工件数;nm机器数;nA车间类型；nP流水作业排序时间;nG一般单件作业排序时间；nB为目标函数;13第二节 流水作业排序问题n流水车间(Flow shop):工件的加工路线都一致，典型的如流水线n一、最长流程时间的计算 n二、两台机器排序问题的最优算法 n三、多台机器排序问题的启发式算法Work Center #1Work Center #2Output14一、最长流程时间的计算n目标函数Fmax最短；n/m/P/ Fmax问题n从第一个工件在第一台机器开始加工时算起，到最后一个工件在最后一台机器上完成时为止所经过的时间n假

6、设：所有工件的到达时间都为零15例11.1 按顺序S=(6,1,5,2,4,3) 加工求Fmax6/4/P/ Fmax问题序号为1的工件在序号为1的机器上面的加工时间为416流水作业排序问题工件加工路线相同6个零件以相同的顺序经过4台机床每个零件在每台机床上面的加工时间可以不一样123417按顺序S=(6,1,5,2,4,3)列出加工时间矩阵工件代号i 6 1 5 2 4 3Pi1 Pi2 Pi3 Pi4 18按顺序S=(6,1,5,2,4,3)列出加工时间矩阵工件代号i 6 1 5 2 4 3Pi1 2Pi2 5Pi3 5Pi4 119按顺序S=(6,1,5,2,4,3)列出加工时间矩阵工件

7、代号i 6 1 5 2 4 3Pi1 2 4Pi2 5 4Pi3 5 5Pi4 1 420按顺序S=(6,1,5,2,4,3)列出加工时间矩阵工件代号i 6 1 5 2 4 3Pi1 2 4 4 2 1 3Pi2 5 4 4 5 7 6Pi3 5 5 5 8 5 7Pi4 1 4 3 2 3 421按顺序S=(6,1,5,2,4,3)列出加工时间矩阵工件代号i 6 1 5 2 4 3Pi1 2 4 4 2 1 3Pi2 5 4 4 5 7 6Pi3 5 5 5 8 5 7Pi4 1 4 3 2 3 4222按顺序S=(6,1,5,2,4,3)列出加工时间矩阵工件代号i 6 1 5 2 4 3P

8、i1 2 4 4 2 1 3Pi2 5 4 4 5 7 6Pi3 5 5 5 8 5 7Pi4 1 4 3 2 3 42 6 10 12 13 1623按顺序S=(6,1,5,2,4,3)列出加工时间矩阵工件代号i 6 1 5 2 4 3Pi1 2 4 4 2 1 3Pi2 5 4 4 5 7 6Pi3 5 5 5 8 5 7Pi4 1 4 3 2 3 42 6 10 12 13 167121324按顺序S=(6,1,5,2,4,3)列出加工时间矩阵工件代号i 6 1 5 2 4 3Pi1 2 4 4 2 1 3Pi2 5 4 4 5 7 6Pi3 5 5 5 8 5 7Pi4 1 4 3 2

9、 3 42 6 10 12 13 167121325按顺序S=(6,1,5,2,4,3)列出加工时间矩阵工件代号i 6 1 5 2 4 3Pi1 2 4 4 2 1 3Pi2 5 4 4 5 7 6Pi3 5 5 5 8 5 7Pi4 1 4 3 2 3 42 6 10 12 13 1671213117+4=1126按顺序S=(6,1,5,2,4,3)列出加工时间矩阵工件代号i 6 1 5 2 4 3Pi1 2 4 4 2 1 3Pi2 5 4 4 5 7 6Pi3 5 5 5 8 5 7Pi4 1 4 3 2 3 42 6 10 12 13 1671213111712+5=1727按顺序S=

10、(6,1,5,2,4,3)列出加工时间矩阵工件代号i 6 1 5 2 4 3Pi1 2 4 4 2 1 3Pi2 5 4 4 5 7 6Pi3 5 5 5 8 5 7Pi4 1 4 3 2 3 42 6 10 12 13 167121311172115222520303227353833424628课堂练习：n已知加工时间矩阵：顺序S=(1,4,6,3,5,2)29工件代号i 1 4 6 3 5 2Pi1 4 5 3 4 8 6Pi2 3 9 1 3 7 5Pi3 7 6 8 2 5 9Pi4 5 6 3 9 2 44 9 12 16 24 307 18 19 22 31 3614 24 32

11、 34 39 4819 30 35 44 46 5230二、 两台机器排序问题的最优算法n约翰森法则n如果Min(ai, bj) pim 则按pim不增的顺序排成一个序列Sb;n3. 顺序（Sa,C,Sb）即为所求顺序。41举例工件i 1 2 3 4Pi1 2 1 6 3Pi2 4 8 2 9Pi3 5 4 8 211 13 16 14CSa (2,1)Sb(4)所求顺序：（2,1,3,4）42四、相同零件不同移动方式下加工周期的计算n当n个零件相同，则无排序问题。但不同移动方式下的加工周期不同n三种典型的移动方式n顺序移动方式：一批零件全部加工完成后，整批移动到下道工序加工n平行移动方式：单

12、个零件加工完成后，立即移动到下道工序加工n平行顺序移动方式：两者混合43顺序移动方式 加工周期时间工序 1 2 3 4顺序移动方式顺序移动方式优点：运输次数少、设备利用充分、管理简单缺点：加工周期长44 设零件批量为n（件），工序数目为m，一批零件不计算工序间运输时间，只考虑加工时间，设其加工的周期为T（分钟），零件在i道工序的单件工时为 （分钟/件），i=1.2n. 则该批零件的加工周期为： it121.mimiTntntntnt例114 已知n4，t110分钟，t25分钟，t315分钟，t410分钟，则T顺=4x(10+5+15+10)=160分钟。45平行移动方式优点：加工周期短缺点：运

13、输频繁、设备空闲时间多且零碎46零件平行移动的加工周期 为： T平 tL =最长单件工序时间LmiimLtnttntttT121) 1(平 T平=(10+5+15+10)+(4-1)x1585分钟47平行顺序移动方式 特点：既保持一批零件顺序加工，又尽可能使相邻工序加工时间平行进行。如图所示： 1 2 34时间 加工周期工序（4-1）*5=15（4-1）*10=3048平行顺序移动方式（续）平行顺序移动加工周期计算 T=4*(10+5+15+10)-(4-1)*(5+5+10)=100分钟-49课后习题3n已知：nn=4nm=5nt1=10 t2=4 t3=8 t4=12 t5=6n求：T顺、

14、T平、T平顺50n解：nT顺= =4*(10+4+8+12+6)=160nT平= nT平顺=(10+4+8+12+6)+3*12=76=160-3*(4+4+8+6)=94第12章 服务业的作业计划52535455顾客顾客到达到达 服务设施服务设施顾客顾客排队排队顾客顾客离开离开5657本章内容第一节 服务运作的特点第二节 随机服务系统58第一节 服务运作的特点n一、服务交付系统n二、服务特征矩阵n三、服务交付系统管理中的问题n四、影响需求类型的策略n五、处理非均匀需求的策略59一、服务交付系统提问：服务业运作特色？P16n生产率难以测定n质量标准难以确定n与顾客接触多，常因此效率低n纯服务运

15、作不能通过库存来调节60n服务交付系统（service delivery system）n与生产系统类似n对谁提供服务目标市场n提供何种服务服务产品即成套服务（service package）n在何处提供服务服务台n如何提供服务n如何保证服务质量61二、 服务特征矩阵顾客化程度顾客化程度服务的复杂程度服务的复杂程度高低高低IIIIIIIV下列行业属于哪个矩阵？医院公立初中高级餐馆快餐公共汽车的士62顾客化程度顾客化程度服务的复杂程度服务的复杂程度高低高低IIIIIIIV无线电和电视电影动物园博物馆学校航空公司快餐洗车租车干洗零售公共汽车美容美发草坪维护房屋油漆出租车餐馆搬家公司外科医生牙医汽车

16、修理代理人器具修理包租飞机63三、服务交付系统管理中的问题n（1）顾客参与的影响n顾客参与是必然趋势n顾客参与影响服务运作实现标准化，从而影响服务效率。n顾客参与的程度越深，对效率的影响越大。n为使顾客感到舒适、方便和愉快，也会造成服务能力的浪费。n对服务质量的感觉是主观的。64生产活动顾客参与程度高的系统顾客参与程度低的系统选址生产运作可能靠近供应商，便于运输或劳动力易获的地方1设施布置设施应该提高生产率产品设计顾客不在服务环境中，产品可规定较少的属性工艺设计顾客并不参与主要的加工过程编作业计划顾客主要关心完工时间生产计划晚交货和产均衡都是可能的工人的技能第一线工人只需要技术技能质量控制质量

17、标准一般是可测量的，固定的时间定额标准时间定额标准紧工资固定的产出允许计件工资能力计划通过库存调节，可使能力处于平均水平预测预测是长期的、产量导向的65生产活动顾客参与程度高的系统顾客参与程度低的系统选址生产运作必须靠近顾客生产运作可能靠近供应商，便于运输或劳动力易获的地方1设施布置设施应该提高生产率产品设计顾客不在服务环境中，产品可规定较少的属性工艺设计顾客并不参与主要的加工过程编作业计划顾客主要关心完工时间生产计划晚交货和产均衡都是可能的工人的技能第一线工人只需要技术技能质量控制质量标准一般是可测量的，固定的时间定额标准时间定额标准紧工资固定的产出允许计件工资能力计划通过库存调节，可使能力

18、处于平均水平预测预测是长期的、产量导向的设施必须满足顾客的体力和精神需要环境和实体产品决定了服务的性质生产阶段对顾客有直接的影响顾客参与作业计划存货不可存储，均衡生产导致生意损失第一线的工人组成服务的主要部分，要求他们能很好地与公众交往质量标准在公众的眼中，易变化服务时间取决于一起顾客需求，时间定额标准松可变的产出要求计时工资为避免销售缺货，能力按尖峰考虑预测是短期的，时间导向的66n（2）减少顾客参与影响的办法n通过服务标准化减少服务品种n通过自动化减少同顾客的接触n将部分操作与顾客分离67四、影响需求类型的策略n固定时间表n对于处于服务特征矩阵第III部分的服务业采用n使用预约系统n对于处

19、于服务特征矩阵第I和II部分的服务业采用n推迟服务n家用电器故障修理n为低峰时的需求提供优惠n电话夜间半价68五、处理非均匀需求的策略n转移需求可减少需求的不均匀性，但不能消除n处理非均匀需求的策略n改善人员班次安排n利用半时工作人员（钟点工）n由顾客选择不同的服务n利用外单位设施n雇佣多技能工人n采用生产线方法69第二节 随机服务系统n研究排队现象有助于确定服务能力，控制队长，发挥发挥设施能力到达顾客到达顾客 服务内容服务内容 服务机构服务机构病病 人人 诊断诊断/ /手术手术 医生医生/ /手术台手术台进港的货船进港的货船 装货装货/ /卸货卸货 码头泊位码头泊位到港的飞机到港的飞机 降落

20、降落 机场跑道机场跑道电话拨号电话拨号 通话通话 交换台交换台故障机器故障机器 修理修理 修理技工修理技工修理技工修理技工 领取修配零件领取修配零件 仓库管理员仓库管理员上游河水上游河水 入库入库 水闸管理员水闸管理员 70（1 1）由于顾客到达和服务时间的）由于顾客到达和服务时间的随机性随机性， 现实中的排队现象几乎不可避免；现实中的排队现象几乎不可避免；（2 2）排队过程，通常是一个）排队过程，通常是一个随机过程随机过程， 排队论又称排队论又称“随机服务系统理论随机服务系统理论”；71对于排队问题的建议n为顾客确定一个可以接受的等待时间n在等待过程中尽量分散顾客注意力n及时告诉顾客他们期望

21、了解的情况n决不能让顾客看到雇员未在工作n对顾客进行分类n对服务员进行培训n鼓励顾客在非高峰时间到达n制定可以改善顾客服务的计划72排队系统排队系统顾客源顾客源排队结构排队结构顾客到来顾客到来排队规则排队规则服务规则服务规则顾客离去顾客离去服务机构服务机构。73一、随机服务系统的构成排队规则顾客排队方式：顾客排队方式：等待制等待制/ /即时制即时制( (损失制损失制) ); ;排队系统容量：排队系统容量：有限制有限制/ /无限制无限制; ; 排队队列数目排队队列数目: : 单列单列/ /多列多列; ;是否中途退出是否中途退出: : 允许允许/ /禁止禁止; ;是否列间转移是否列间转移: : 允

22、许允许/ /禁止禁止; ; ( (仅研究禁止退出和转移的情形仅研究禁止退出和转移的情形) )74服务台服务台( (员员) )为顾客服务的顺序为顾客服务的顺序: : a) a)先到先服务先到先服务(FCFS);(FCFS); b) b)后到先服务后到先服务(LCFS);(LCFS); c) c)随机服务随机服务; ; d) d)优先服务优先服务; ;75n单队单服务台单阶段的服务排队系统单队单服务台单阶段的服务排队系统n多队多服务台单阶段的服务排队系统多队多服务台单阶段的服务排队系统n单队多服务台单阶段的服务排队系统单队多服务台单阶段的服务排队系统n单队单服务台多阶段的服务排队系统单队单服务台多阶段的服务排队系统n单队多服务台多阶段的服务排队系统单队多服务台多阶段的服务排队系统767778798081二、最简单的随机服务系统模型分布服务阶段顾客源到达人数排队规则服务时间队列长度1单通道单一无限泊松FCFS 指数无限2单通道单一无限泊松FCFS 常数无限3多通道单一无限泊松FCFS 指数无限4单通道单一有限泊松FCFS 指数无限82n最简单的随机服务系统是单队单阶段，按先到先服务规则的等待制系统83n设到达率服从泊松分布，则单位随机到达x个顾客的概率为：!)(xxpex式中，e为自然对数的底，e=2.71828;为