制造业作业计划与控制教材(共40页).ppt

1、1第11章 制造业作业方案与控制Scheduling and Controlling for Manufacturing11.1 作业方案问题的根本概念11.2 流水作业排序问题11.3 单件作业的排序问题11.4 生产作业控制 211.1作业方案问题的根本概念编制作业方案要解决的问题编制作业方案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。3 11.1作业方案问题的根本概念续有关的名词术语编制作业方案或日程安排(Scheduling)排序(Sequenci

2、ng)派工(Dispatching)控制(Controlling)赶工(Expediting) “调度是作业方案编制后实施生产控制所采取的一切行动，“编制作业方案是加工制造发生之前的活动411.1作业方案问题的根本概念续n“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“效劳者n“零件代表“效劳对象。零件可以是单个零件，也可以是一批相同的零件n“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 n“加工顺序那么表示每台机器加工n个零件的先后顺序，是排序和编制作业方案要解决的问题511.

3、2 流水作业排序问题流水车间(Flow shop):工件的加工路线都一致，典型的如流水线11.2.1 最长流程时间的计算 11.2.2 两台机器排序问题的最优算法 11.2.3 多台机器排序问题的启发式算法Work Center #1Work Center #2Output611.2.1 最长流程时间的计算工件代号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 34 39 4819 30 35 44 46 52711.

4、2.2 两台机器排序问题的 最优算法约翰森法那么如果Min(ai, bj) pim 那么按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。1311.2.3 多台机器排序问题的 启发式算法续 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：2,1,3,41411.2.4 相同零件不同移动方 式下加工周期的计算当n个零件相同，那么无排序问题。但不同移动方式下的加工周期不同三种典型的移动方式顺序移动方式：一批零件全部加工完成后，整批移动到下道工序加工平行移动方式：单个零件加

5、工完成后，立即移动到下道工序加工平行顺序移动方式：两者混合15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16 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. 那么该批零件的加工周期为： it121.mimiTntntntnt顺序移动方式续17平行移动方式工序 1 2 34时间 加工周期18平行移动方式续零件平行移动的加工周期 为： T平12111.(1)mmiiTttntnttnt平19平行顺序移动方式 特点：既保持一批零件顺序加工，有尽可能使相邻工序加工时间

6、平行进行。如下图： 时间工序1234 加工 周期20平行顺序移动方式续平行顺序移动加工周期计算 111(1)mmiiiiTtnt平 顺=n2111.3 单件作业排序问题11.3.1 问题的描述11.3.2 两种作业方案的构成11.3.3 求解一般n/m/G/Fmax问题的启发式方法2211.3.1 问题的描述D=1,1,1 1,2,3 1,3,22,1,3 2,2,1 2,3,2T=2 4 13 4 5加工描述矩阵D和加工时间矩阵T对应2311.3.2 两种作业方案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局部作业方案；Ot:t步可排序工序的集合；Tk为Ot中工序Ok

7、的最早可能开始时间；Tk为Ot中工序Ok的最早可能完成时间。2411.3.2 两种作业方案的构成能动作业方案的构成1设t=1,S1为空集，O1为各工件第一道工序的集合。2求T* = minTk,并求出T*所出现的机器M*。如果M*有多台，那么任选一台。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假设还有未安排的工序，转步骤2；否那么，停止。25能动作业方案的构成tOtTkTkT*M*Oj11,1,12,1,300232M11,1,121,2,32,1,320633M32,1,

8、331,2,32,2,133777M3M11,2,341,3,22,2,173877M12,2,151,3,22,3,2778128M21,3,262,3,281313M22,3,226能动作业方案的甘特图2,3,21,1,1 2,2,11,3,22,1,3 1,2,3 3 7 7 8 13 2 3 70时间时间机器 M1M2M32711.3.2 两种作业方案的构成续无延迟作业方案的构成1设t=1,S1为空集，O1为各工件第一道工序的集合。2求T* = minTk,并求出T*所出现的机器M*。如果M*有多台，那么任选一台。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* 。

9、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假设还有未安排的工序，转步骤2；否那么，停止。28无延迟作业方案的构成tOtTkTkT*M*Oj11,1,12,1,3002300M1M31,1,121,2,32,1,320630M32,1,331,2,32,2,1337733M3M11,2,341,3,22,2,173873M12,2,151,3,22,3,27781277M2M22,3,261,3,2121312M21,3,229无延迟作业方案的甘特图2,3,21,1,1 2,2,12,1,3 1,2,3 3 7 7 12 13 2 3 70时间时

10、间机器 M1M2M31,3,23011.3.3 三类启发式算法1优先调度法那么构成两种作业方案的第3步一般都有多道工序可以满足，按不同的优先调度法那么来选择工序，可以得出满足不同目标函数的作业方案计算量小已经提出100多种优先调度法那么31优先调度法那么FCFSfirst come, first served选择最早进入可排序集合的工序SPT( shortest processing time选择加工时间最短的工序EDDearliest due date选择完工期限最紧的工序SCR(smallest critical ratio)选择临界比最小的工件MWKR(most work remaini

11、ng)选择余下加工时间最长的工件LWKR(least work remaining)选择余下加工时间最短的工件MOPNR(most operations remaining)选择余下工序数最多的工件RANDOM 随机挑选一个工件RushTop Priority3211.3.3 三类启发式算法续2随机抽样法从全部能动方案或无延迟方案中随机抽样，得出多个作业方案，从中取优。3概率调度法将优先调度法那么与随机抽样法结合对不同工件将优先调度法那么分配不同的挑选概率，效果较好3311.4 生产作业控制实行生产作业控制的原因生产环境的变化方案的失误执行的原因：执行过程中，有可能会出现操作人员执行不力、效率

12、不高和工作态度等现象，造成方案完不成执行因素的影响3411.4 生产作业控制续 生产作业控制的程序制定生产作业监控体系监控实际生产过程 评估偏差情况 采取纠偏措施3511.4 生产作业控制续 生产作业控制的功能为每个车间的工单指派优先级维护车间在制品数量将车间工单信息传送到相应办公室提供实际产出数据来为能力控制效劳根据车间工单对机位的要求，为在制品库存管理提供数量信息测量人员和设备的效率、利用率和产量。363711.4 生产作业控制续 生产作业控制的主要工具实际生产中，有不少工具可以用来进行生产作业控制，这些工具容易通过运用适当的软件来生成，主要包括：调度单日报、月报例外报告、异常报告输入/输

13、出Input/output control，I/O报告3811.4 生产作业控制续 漏斗模型模型介绍德国汉诺威大学的Bechte和Wiendall等人于20世纪80年代初在实施输入/输出控制时提出了漏斗模型Funnel Model。漏斗模型的根本原那么：工作中心的输入永远不能超过工作中心的输出。当工作中心的输入超过输出，就会拖欠订单，结果将会出现作业推迟、客户不满、下游作业或相关作业的延期。39注：曲线图的垂直段表示某天到达或完成的一个或多个工件之间所包含的工作量；水平段表示相邻两个到达或完成的任务之间的时间间隔。如果运输时间不变，输入曲线与上道工序的输出曲线相对应。4011.4 生产作业控制续 控制规那么在一段较长的时间内如数周内，假设工况稳定，输入