运营管理--作业计划

1、运营管理-作业计划作业方案的目的作业方案的目的作业方案作业方案(Scheduling) 作业方案作业方案(Scheduling):作业方案是安排零部件作业、活动作业方案是安排零部件作业、活动的出产数量、设备及人工使用、投入时间及出产时间。的出产数量、设备及人工使用、投入时间及出产时间。 满足交货期要求满足交货期要求 使在制品库存最小使在制品库存最小 使平均流程时间最小使平均流程时间最小 提供准确的工件状态信息提供准确的工件状态信息 提高机器提高机器/工人的时间利用率工人的时间利用率 减少调整准备时间减少调整准备时间 使生产和人工本钱最低使生产和人工本钱最低普利茅斯普利茅斯福特福特庞蒂亚克庞蒂亚

2、克任务任务4/204/224/234/244/254/264/214/174/184/19计划时间计划时间实际进度实际进度活动开始活动开始活动结束活动结束非工作时间非工作时间医院手术室医院手术室制定作业方案的主要原那么制定作业方案的主要原那么 工件流动工件流动(物流物流)带来价值带来价值 = 现金流现金流 物流通过车间的速度物流通过车间的速度 = 效率效率 将工件流安排成一连续过程将工件流安排成一连续过程 流程上一步接一步流程上一步接一步 防止工作中断防止工作中断 动态安排作业方案动态安排作业方案 未完成任务要能够及时反响未完成任务要能够及时反响 投入工作地的任务与能力要匹配投入工作地的任务与

3、能力要匹配 发现瓶颈发现瓶颈 动态特征动态特征 找出工程设计与制造执行过程之间的不相容性找出工程设计与制造执行过程之间的不相容性 大量生产类型的作业方案大量生产类型的作业方案 成批生产类型的作业方案成批生产类型的作业方案 单件小批生产类型作业方案单件小批生产类型作业方案 另外，还有其他分类：另外，还有其他分类： 车间作业方案车间作业方案 人力方案人力方案 设施方案设施方案 车辆调度方案车辆调度方案 供给商方案供给商方案 工程工程方案工程工程方案 动态方案和静态方案动态方案和静态方案作业方案的种类作业方案的种类 排序的根本概念排序的根本概念 (Sequencing) 在编制作业方案过程中在编制作

4、业方案过程中,有一个问题需要管理人有一个问题需要管理人员注意员注意,即投入生产过程的作业顺序的安排即投入生产过程的作业顺序的安排. 排序排序: 给出零部件在一台或一组设备上加工的给出零部件在一台或一组设备上加工的先后顺序的工作。先后顺序的工作。 编制作业方案的主要工作之一就是要确定出最正确编制作业方案的主要工作之一就是要确定出最正确的作业顺序。的作业顺序。 根据机器数的多少根据机器数的多少 单台机器的排序问题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根据加工路线的特征根据加工路线的特征 单件车间排序单件车间排序(JobShop);流水型排序流水型排序(FlowShop)根据工件到

5、达系统的情况根据工件到达系统的情况 静态排序静态排序;动态排序动态排序根据参数的性质根据参数的性质确定型排序确定型排序;随机型排序随机型排序根据要实现的目标根据要实现的目标单目标排序单目标排序;多目标排序多目标排序 排序问题的分类排序问题的分类 Ji-工件工件i，i=1,2,.n di-工件工件i的交货期的交货期 Pi-工件工件i的加工时间的加工时间, , pij-工件工件i在机器在机器j上的加工时上的加工时间间,j=1,m mjijipP1mjijiwW1Wi-工件工件i在系统内的等待时间在系统内的等待时间, , wij-工件工件i在机器在机器j前的前的等待时间等待时间, j=1,m Ci-

6、工件工件i的完成时间的完成时间, 在工件都已到达的情况下在工件都已到达的情况下, Ci= Pi+ Wi Fi-工件工件i的流程时间的流程时间，在工件都已到达的情况下在工件都已到达的情况下, Fi= Pi+ Wi Li-工件工件i的延误时间的延误时间, Li= Ci- di , Li0 延误延误 Ti-工件工件i的延期量的延期量, Ti=max0, Li Ei-工件工件i提前完成的时间提前完成的时间 排序常用的符号排序常用的符号单台机器的排序问题单台机器的排序问题 单台机器排序问题单台机器排序问题 n个工件全部经由一台机器处理个工件全部经由一台机器处理 J1 J2 J3 Jn 机器机器到达系统工

7、到达系统工件的集合件的集合离开系统离开系统（机器）（机器）根据排序目标的不同，可以选择不同的排序规那么，有根据排序目标的不同，可以选择不同的排序规那么，有时又称为确定优先权时又称为确定优先权(Priorities)。常见的优先权规那么常见的优先权规那么(Priorityrules)有：有：最短加工时间最短加工时间SPT-ShortestProcessTime,最早交付时间最早交付时间EDD-EarliestDueDate先到先得先到先得FCFS-FirstComeFirstServedCR关键比例关键比例-CriticalRate排序规那么排序规那么平均流程时间最短的排序问题平均流程时间最短的

8、排序问题 求平均流程时间最短的作业顺序，采用求平均流程时间最短的作业顺序，采用SPT原那么。原那么。 按工件加工时间的长短，按不减的顺序从小到大安排各项作业。按工件加工时间的长短，按不减的顺序从小到大安排各项作业。 例：一个车间有一台加工中心，现有例：一个车间有一台加工中心，现有5个工件需要该机器加工。个工件需要该机器加工。相关的加工时间和要求完成时间交货期如下表所示，求平均相关的加工时间和要求完成时间交货期如下表所示，求平均流程时间最短的作业顺序。流程时间最短的作业顺序。 J1J2J3J4J5加工时间11293112交货期6145313332解：根据解：根据SPT原那么，得出：原那么，得出：

9、 J4 -J5 -J1 -J2 -J3 有关工程的计算：有关工程的计算： 加工时间完成时间交货期延迟J411330J523320J11114610J2294345031743143J3最大延期量最小的排序问题最大延期量最小的排序问题 求最大延期量最小的作业顺序采用求最大延期量最小的作业顺序采用EDD原那么。原那么。 EDD(Earliest Due Date): Jobs are sequenced in increasing order of their due dates. 例：借用上面的例子，求最大延期量最小的作业顺序。例：借用上面的例子，求最大延期量最小的作业顺序。 解：根据解：根据E

10、DD原那么，得出：原那么，得出： J3 -J5 -J4-J2 -J1 加工时间完成时间交货期延迟J33131310J5233321J4134331J229634518J111746113平均延迟=33/5=6.6FnFiin_/.1235 54701Tmax=18进一步考虑：在最大延期量不变的情况下，如何使平均流程时进一步考虑：在最大延期量不变的情况下，如何使平均流程时间缩短？如果想同时满足这两个目标，就是多目标排序。间缩短？如果想同时满足这两个目标，就是多目标排序。综合原那么综合原那么例例: 在一台设备上安排在一台设备上安排6个工件的加工任务，每项任务的作业个工件的加工任务，每项任务的作业时

11、间和交货期如下表所示。时间和交货期如下表所示。J1J2 J3 J4 J5 J6 作业时间作业时间324865交货期要求交货期要求6310202830在满足在满足Tmax最小的情况下，使平均流程时间最小。最小的情况下，使平均流程时间最小。1、首先使用、首先使用EDD规那么排序规那么排序 J2J1 J3 J4 J5 J6 2、求出所有作业的总操作时间、求出所有作业的总操作时间T T=28 3、求出交货期不小于、求出交货期不小于T的任务项，然后按其加工时间的大小的任务项，然后按其加工时间的大小调整，将加工时间上的任务调整到后面。调整，将加工时间上的任务调整到后面。 如本例，如本例， J5 ， J6满

12、足要求，因为满足要求，因为t5 t6, 所以：所以：J2J1 J3 J4 J6 J5 4、去掉已调整的任务，重复、去掉已调整的任务，重复2-4步。步。 最后得最优解：最后得最优解： J2J1 J3 J4 J6 J5 F=13.67n项任务在两台机器的排序问题项任务在两台机器的排序问题Scheduling n Jobs on Two Machines 两台机器排序问题的含义两台机器排序问题的含义 n个工件都必须经过机器个工件都必须经过机器1和机器和机器2的加工，即工艺路线是一致的。的加工，即工艺路线是一致的。 机器机器1到达系统工到达系统工件的集合件的集合离开系统（离开系统（机器）机器）J1 J

13、2 J3 Jn 机器机器2两台机器排序问题的目标两台机器排序问题的目标 两台机器排序的目标是使最大完成时间总加工周期两台机器排序的目标是使最大完成时间总加工周期Fmax最最短。短。 Fmax的含义见如下的甘特图的含义见如下的甘特图(Gantt Chart)。多台机器排序的目标一般也是使最大完成时间总加工周期多台机器排序的目标一般也是使最大完成时间总加工周期 Fmax最短。最短。Fmax 时间 机器AB在机器A上的作业时间总加工周期总加工周期的计算方法总加工周期的计算方法工件在两台设备上的加工时间工件在两台设备上的加工时间 工件编号工件编号 J1 J2 J3 J4 J5 设备设备A 3 6 7

14、1 5 设备设备B 2 8 6 4 3 例例: 在设备在设备A和和B上安排上安排5个工件的加工任务，每项任务的作业时间如下表所示。个工件的加工任务，每项任务的作业时间如下表所示。求求: 该顺序的总加工周期该顺序的总加工周期Fmax 。图解法：图解法：30AB0实现两台机器排序的最大完成时间实现两台机器排序的最大完成时间Fmax最短的目标，一优化最短的目标，一优化算法就是著名的约翰逊法算法就是著名的约翰逊法(JohnsonsLaw)。其具体求解过。其具体求解过程如下例所示。程如下例所示。约翰逊法解决这种问题分为约翰逊法解决这种问题分为4个步骤：个步骤：(1)列出所有工件在两台设备上的作业时间。列

15、出所有工件在两台设备上的作业时间。(2)找出作业时间最小者。找出作业时间最小者。(3)如果该最小值是在设备如果该最小值是在设备1上，将对应的工件排在前面，如上，将对应的工件排在前面，如果该最小值是在设备果该最小值是在设备2上，那么将对应的工件排在后面。上，那么将对应的工件排在后面。(4)排除已安排好的工件，在剩余的工件中重复步骤排除已安排好的工件，在剩余的工件中重复步骤(2)和和(3)，直，直到所有工件都安排完毕。到所有工件都安排完毕。两台机器排序问题两台机器排序问题Eliminate M3 from consideration. The next shortest time is M2 at

16、 Workstation 1, so schedule M2 first.Eliminate M5 from consideration. The next shortest time is M1 at workstation #1, so schedule M1 next.Eliminate M1 and the only job remaining to be scheduled is M4.约翰逊法那么约翰逊法那么 at the Morris Machine Co. Shortest time is 3 hours at workstation 2, so schedule job M3

17、 last. Eliminate M2 from consideration. The next shortest time is M5 at workstation #2, so schedule M5 next to last.WorkstationM2(4)M1(12)M4(15)M5(10)M3(5)Idleavailableforfurtherwork051015202530Day35404550556065Idle2M2(5)M1(22)M4(16)M5(8)M3(3)Idle1GanttChartfortheMorrisMachineCompanyRepairSchedule约翰

18、逊法那么约翰逊法那么 at the Morris Machine Co. 例：某一班组有例：某一班组有A、B两台设备，要完成两台设备，要完成5个工件的加工任务。每个工个工件的加工任务。每个工件在设备上的加工时间如下表所示。求总加工周期最短的作业顺序。件在设备上的加工时间如下表所示。求总加工周期最短的作业顺序。 工件在两台设备上的加工时间工件在两台设备上的加工时间 工件编号工件编号 J1 J2 J3 J4 J5 设备设备A 3 6 7 1 5 设备设备B 2 8 6 4 3 解：由约翰逊法可知，表解：由约翰逊法可知，表5-8中最小加工时间值是中最小加工时间值是1个时间单位，个时间单位，它又是出现在设备它又是出现在设备1上，根据约翰逊法的规那么，应将对应的工上，根据约翰逊法的规那么，应将对应的工件件4排在第一位，即得：排在第一位，即得： J4-*-*-*-* 去掉去掉J4，在剩余的工件中再找最小值，不难看出，最小值是，在剩余的工件中再找最小值，不难看出，最小值是2个时间单位，它是出现在设备个时间单位，它是出现在设备2上的，所以应将对应的工件上的，所以应将对应的工件J1排在最后一位，即：排在最后一位，即： J4-*-*-*-J1 再去掉再去掉J1，在剩余的，在剩余的J2、J3、J5中