运营管理_Charpt10_生产作业计划与控制ppt课件

1、消费与运作管理Operations Management主讲: 周清华工业工程系 桂林电子科技大学 商学院第十讲:消费作业方案与控制一、引言二、消费作业方案三、消费作业控制四、最优消费技术五、制造执行系统一、引言消费作业方案与控制的意义消费作业方案与控制的内容体系构造运营目的综合消费方案消费大纲主消费方案MPS物料需求方案MRP自制件投入出产方案外购件需求方案才干需求方案粗才干需求方案战略层管理层操作层预测现有资源车间消费作业方案作业统计与控制采购订单供货单位信息反响库存状态文件产品结构文件控制层方案层分解战术层消费方案平衡才干与负荷协调资源与义务消费义务静态排序消费义务动态调度资源实时动态分

2、派执行设备系统形状实时数据采集数据分析与方案形状存在偏向PAC决策支持作业方案层消费调度层消费活动控制层存在严重偏向反响至战术层否是二、消费作业方案根本概念作业排序的方法机器：表示“提供效力者。如机床、维修工、任务地等工件：表示“接受效力者，或“效力对象。如一个零件、一批零件、作业(Job)等加工道路/工艺道路：工件加工在技术上的约束，由工件加工的工艺过程所决议加工顺序：每台机器(共m台)加工n个工件的先后顺序正是作业排序所要处理的问题1. 根本概念1根本术语作业排序(Sequencing)：确定工件在机器上的加工顺序。作业方案编制/排产(Scheduling)：不仅要确定工件的加工顺序，而且

3、还包括确定机器加工每个(批)工件的开场时间和完成时间。正向排产(Forward Scheduling)、反向排产(Backward Scheduling)派工(Dispatching)：按作业方案的要求，将详细的消费义务安排到详细的机床上加工。调度(Scheduling)：执行消费方案控制才采取的详细行动。 “派工属于“调度的范围， “调度属于“控制的范围。控制(Controlling)：保证消费进程按方案执行，或当实践的消费进度偏离消费方案，或出现例外事件时所采取的行动。“调度是实行“控制所采取的行动之一。外延：控制 调度 派工；排产 排序2作业排序问题分类和表示法分类按领域：消费作业排序

4、VS 劳动力作业排序按工件到达：静态排序 VS 动态排序按参数：确定型排序VS 随机型排序按目的函数：单目的排序 VS 多目的排序按机器数量：单台机器排序 VS 多台机器排序按工艺道路：单件作业排序(Job-shop) VS 流水作业排序( Flow-shop)排序问题表示方法：n/m/A/Bn工件数m机器数A车间类型F：流水作业排序问题；P：流水作业陈列排序问题 (Permutation)； G：单件作业排序问题B目的函数，通常为最小化例如： n/3/P/Cmax表示： n个工件在3台机器上加工的流水作业陈列排序问题, 目的函数是使最长完工时间Cmax最短。调度问题的表示法 代数方式图论方式

5、3假设条件和符号阐明一个工件不能同时在几台不同的机器上加工；每台机器同时只能加工一个工件；工件在加工过程中采用平行挪动方式即当上道工序完工后立刻送至下道工序加工；不允许中断一个工件一旦开场加工必需不断进展到完工，不得中途插入其它工件；每道工序只在一台机器上完成；工件数、机器数和加工时间知，加工时间与加工顺序无关。符号阐明Ji工件ii=1,2, , nMj机器jj=1,2, , mpijJi在Mj上的加工时间Ji的总加工时间Pi= pijwijJi在Mj上加工之前的等待时间Ji的总等待时间Wi= wijriJi的到达时间Ji从外部进入车间，可以开始加工的最早时间diJi的完工期限CiJi的完工时

6、间Ci = ri +(pij + wij ) = ri +Pi + Wi Cmax作业最长完工时间Cmax = maxCiFiJi的流程时间Fi = Ci ri =Pi + Wi Fmax作业最长流程时间Fmax = maxFiaiJi的允许停留时间ai = di ri LiJi的延迟时间Li = Ci di = ri + Pi + Wi di = Fi ai (+/ /0)Lmax作业最长延迟时间Lmax = maxLi4作业排序方案的评价规范满足顾客交货期或者下游工序的交货期。最长流程时间最短全部完工时间最短、加工周期最短。延迟最小顾客等待时间最小。可以用时间表示，也可以用工件数表示。在制

7、品库存最小。可以用工件数、货币价值表示。利用率最大。机器的有效消费时间占总任务时间的百分比。总本钱最小。综合思索在制品库存、加工本钱与加工时间。2. 作业排序的方法(1)工艺导向的排序方法工艺导向的任务环境(又称间歇性或单件车间环境)是产出种类多、数量少，在消费和效力组织中较多采用的系统。它是一个按订货来制造产品的消费系统。消费的各产品在运用的物料、操作顺序、操作要求、操作时间及消费预备要求等方面有很大差别，排序会非常复杂。(1)工艺导向的排序方法续对未来订货消费的排序应不违背每个任务中心的消费才干限制。也就是说，应该进展有限负荷(Finite Loading)排序。在分配一项订货给一部门前，

8、要检查一下所需工具及物料的供应情况。确定每件任务的到期时间并检查一下相对所需日期及订货消费时间的任务进度。当各任务流经车间时检查进展中的任务情况。提供关于工厂及消费活动的反响信息。提供消费效率统计及检查消费时间，为工资及劳动力分配分析提供根据。(2)任务中心导向的排序方法 n/1问题排序n/1问题是n项作业的单机排序。可以采用规那么调度方法来排序。规则名英文全名含义适用目标SPTShortest Processing Time优先选择加工时间最短的工序WIP最少（平均流程时间最短）FCFSFirst Come First Served优先选择最早进入可排工序集合的工序公平对待工件EDDEarl

9、iest Due Date优先选择完工期限最紧的工件保证交货期（工件最大延迟时间最小）MWKRMost Work Remaining优先选择余下加工时间最长的工件工件完工时间尽量接近LWKRLeast Work Remaining优先选择余下加工时间最短的工件工作量小的工件尽快完成MOPNRMost Operations Remaining优先选择余下工序数最多的工件与MWKR类似（主要减少转运排队时间）SCRSmallest Critical Ratio优先选择临界比最小的工件工件允许停留时间/工件余下加工时间RANDOMRandom随机地挑选一个工件(2)任务中心导向的排序方法 n /2/

10、F/Fmax问题排序，如Johnson算法 n/m/P/Fmax问题排序，如CDS法Johnson算法Johnson法那么：假设min(pi1, pj2) pi2的工件按pi2不增的顺序排成一个序列B。将A放到B之前，就构成最优加工顺序。A = 2,5,6,1B = 4,3S = A + B = 2,5,6,1,4,3最长流程时间Fmax的计算设：n个工件的加工顺序为S = (S1,S2, , Si , Sn)Csimk 表示工件Si在机器Mk上的完工时间i=1,2,n)psimk 表示工件Si在机器Mk上的加工时间k=1,2,m)那么：Csim1 = Csi-1m1 + psim1Csim2

11、 = maxCsim1 ，Csi-1m2 + psim2Csimk = maxCsimk-1 ，Csi-1mk + psimkCsnmm = maxCsnmm-1 ，Csn-1mm + psnmm递推公式当ri = 0时i=1,2,n) ： Fmax = Csnmm (即排在末位加工的工件在车间的停留时间)S = (S1,S2, , Si-1 , Si , Sn)mk-1mkmmm1psimkPsimk-1psim1psimmCsi-1mkCsi-1mk-1Csi-1m1Csi-1mmCsimkCsimk-1Csim1CsimmCsimk = maxCsimk-1 ，Csi-1mk + psi

12、mk本工件在上工序机器上的完工时间前工件在本机器上的完工时间算例有一个6/4/P/Fmax问题，加工时间矩阵如下表。当工件的加工顺序为S=(6,1,5,2,4,3)时，求最长流程时间Fmax 。i123456pi1423142pi2456745pi3587555 pi4424331加工时间矩阵解：i615243pi12( 2)4( 6)4(10)2(12)1(13)3(16)pi25( 7)4(11)4(15)5(20)7(27)6(33)pi35(12)5(17)5(22)8(30)5(35)7(42) pi41(13)4(21)3(25)2(32)3(38)4(46)顺序S=(6,1,5,

13、2,4,3)时的加工时间矩阵Fmax=max(38,42)+4=46本工件在前机器上的完工时间前工件在本机器上的完工时间CDS法将Johnson算法用于普通n/m/P/Fmax问题求解。详细做法：对前述算例用CDS法求解当l=1时按Johnson算法得到加工顺序：(1，2，3，4) Fmax=28当l=2时按Johnson算法得到加工顺序：(2，3，1，4) Fmax=29取顺序1，2，3，4i1234l=1pi11263pi34582l=2pi1 + pi296812pi2 + pi31291011其他启发式算法随机抽样法概率调度法三、消费作业控制引言甘特图输入/输出控制引言实行消费控制的缘

14、由和条件不同消费类型消费控制的特点消费控制的主要功能2. 甘特图作业进度图2. 甘特图甘特机器图3.输入/输出 (Input /Output control, I/O) 控制 输入/输出控制，也称投入/产出控制，是指对任务中心的作业流和序列程度进展控制。 主要原那么：任务中心的输入永远不能超越任务中心的输出。 目的：分析输入与输出之间的差别，找到问题的来源，采取适当的控制措施。四、最优消费技术最优消费技术(Optimized Production Technology, OPT)是由以色列物理学家Eli Goldratt于70年代末首创的。OPT最初被称作最优消费时间表(Optimized P

15、roduction Timetable)，20世纪80年代才改称为最优消费技术。后来，Goldratt又进一步将它开展成为约束实际(Theory of Constraints)。OPT的倡导者强调，任何制造企业的真正目的只需一个，即在如今和未来都能赚钱。要实现这个目的，必需在添加产销率的同时，减少库存和运转费。OPT的根本思想是识别企业的瓶颈资源/非瓶颈资源，消费管理与控制基于瓶颈资源约束。OPT九条原那么主张平衡物流，而不平衡才干。非瓶颈资源的利用程度不取决于其本身潜力，而是由系统的约束决议的。资源的“利用(Utilization)和“活力(Activation)不是同义词。瓶颈上一小时的损

16、失就是整个系一致小时的损失。非瓶颈资源获得的一小时毫无意义，由于只能添加一小时的闲置时间。瓶颈控制了库存和产销率。转运批量可以不等于在许多时候应该不等于加工批量。加工批量应是可变的，而不是固定的。安排作业方案应同时兼顾一切的约束，提早期是作业方案的结果，而不应是预定值。OPT方案与控制的DBR实现 识别瓶颈。 基于瓶颈约束，建立产品出产方案。 经过“绳索控制进入非瓶颈的物料，坚持消费的平衡。OPT与MRP的集成五、制造执行系统1. MES 是什么？MES是“Manufacturing Execution System的英文缩写，中文翻译为“制造执行系统、“消费实施系统等。简单地讲，MES是面向

17、车间的消费过程管理与实时信息系统。它主要处理车间消费义务的执行问题。MES开展大事记20世纪80年代末，美国先进制造研讨机构(AMT)首先提出MES的概念；1992年，美国成立以宣传MES思想和产品为目的的贸易结合会MES国际结合会MESA International；1997年，MESA发布修订后的6个关于MES的白皮书，对MES的定义与功能、MES与相关系统间的数据流程、运用MES的效益、MES软件评价与选择以及MES开展趋势等问题进展了详尽的论述；1999年，美国国家规范与技术研讨所NIST在MESA白皮书的根底上，发布有关MES模型的报告，将MES有关概念规范化。 MES 的定义美国先

18、进制造研讨机构(AMR)： MES是位于上层方案管理系统与底层工业控制之间、面向车间层的管理信息系统。它为操作人员、管理人员提供方案的执行、跟踪以及一切资源(人、设备、物料、客户需求等)的当前形状信息。MES 国际结合会(MESA International)： MES 是一些可以完成车间消费活动管理及优化的硬件和软件的集合，这些消费活动覆盖从订单发放到出产废品的全过程。它经过维护和利用实时准确的制造信息来指点、教授、呼应并报告车间发生的各项活动，同时向企业决策支持过程提供有关消费活动的义务评价信息。Michael McClellan (曾任MESA主席)： MES是一个集成的计算机化的系统，

19、它是用来完成车间消费义务的各种方法和手段的集合。2. MES 产生的背景车间层消费管理系统本身开展的需求MRPII/ERP进一步开展的需求其它先进制造及管理方式开展的需求相关技术的开展为MES提供了技术支撑在MES出现之前, 车间消费管理依赖假设干独立的单一功能软件，如车间作业方案系统、工序调度、工时管理、设备管理、库存控制、质量管理、数据采集等软件来完成。这些软件之间缺乏有效的集成与数据共享，难以到达车间消费过程的总体优化。为了提高车间消费过程管理的自动化与智能化程度，必需对车间消费过程进展集成化管理，实现信息集成与共享，从而到达车间消费过程整体全局优化的目的。1车间层消费管理系统本身开展的

20、需求MRPII/ERP强调企业的方案性，好的方案应该建立在实时、准确、全面信息的根底之上。MRPII/ERP无法及时获取车间消费现场的实时信息，呵斥“消费方案与“消费信息不同步，使得方案的合理性大打折扣。因此，必需把“消费与“方案实时关联起来。但MRPII/ ERP本身无法直接与消费现场的控制层相联络，作为衔接两者的桥梁，MES应运而生。2 MRPII/ERP进一步开展的需求MES填补了方案与控制之间的鸿沟计算机集成制造系统CIMS：对车间层制造过程及管理自动化以及与其它分系统集成的需求； JIT/精益消费：对消费现场实施“零库存控制的需求；网络化制造：对车间消费过程及数据管理信息化、集成化、

21、网络化的需求；矫捷制造：对车间消费过程集成化、智能化、柔性化的需求。3 其它先进制造与管理方式开展的需求计算机网络、数据库及计算机软件技术的开展：Internet /Intranet/LAN/Field Bus/MAP，大型分布式数据库，分布式对象计算、软总线及组件技术等；自动控制与传感检测技术：PLC/DCS/SCADA， 智能仪表，数字传感器，网络数控技术等；计算机辅助消费管理技术的普及与开展：消费方案与控制，设备管理，工具管理，质量管理与控制，过程管理及任务流技术等。4 相关技术的开展为MES提供了技术支撑3. MES 的功能与作用Controls车间设备控制SCM供应链管理MRPII/

22、ERP企业资源规划SSM效力销售管理MES制造执行系统P/PE产品及工艺设计MES定位及功能模型MES功能概述序功能项目英文全称功能概述备注1资源分配与状态Resource Allocation and Status管理车间资源状态及分配信息MESA /NIST2操作/详细调度Operations/Detail Scheduling生成操作计划，提供作业排序功能M/N3分派生产单位Dispatching Production Units管理和控制生产单位的流程M/N4文档管理Document Control / Specification Management管理、控制与生产单位相关的记录M/

23、N5数据采集/获取Data Collection/Acquisition采集生产现场中各种必要的数据M/N6人力管理Labor Management提供最新的员工状态信息M/N7质量管理Quality Management记录、跟踪和分析产品及过程特性M/N8过程管理*Process Management监视生产，纠偏或提供决策支持MESA9维护管理Maintenance Management跟踪和指导设备及工具的维护活动M/N10产品跟踪和谱系Product Tracking and Genealogy提供工件在任意时刻的位置及其状态信息M/N11性能分析Performance Analys

24、is提供最新的实际制造过程及对比结果报告M/N12物料管理*Material management管理物料的运动、缓冲与储存NISTMES功能详解资源分配与形状：该功能跟踪资源形状并维护一个详细的历史记录。它保证设备可以适时地安装调整以及其它资源如文档可以及时获取。对上述资源的管理包括对操作/详细调度功能的支持。操作/详细调度：提供基于优先级、属性、特性以及制造方法与工艺等的作业排序功能，担任生成工序方案即详细方案以满足用户定义的运转目的。分派消费单位：根据消费方案和详细排程，指点作业、订单、批次、任务指令等方式的消费单位的任务流程。以适当的顺序分派信息，使在正确的时间到达正确的地点。它具有变卦预定排程/消费方案、以及经过缓冲管理来控制在制品数量的才干。文档管理：控制、管理与交付与消费单位关联的信息包，包括任务指令、制造方法、图纸、规范操作规程、零件加工程序、批次记录、工程更改通知以及交班信息等。它支持编辑预定信息和维护