生产调度考试试卷及答案

生产调度考试试卷及答案一、单项选择题（本大题共15小题，每小题2分，共30分）1.在生产调度中，将作业分配到具体的机器上并确定作业开始时间和结束时间的决策被称为（）。A.路径安排B.负荷平衡C.排程D.跟踪与控制2.以下哪种调度规则通常能使作业的平均流程时间最短？（）A.先到先服务（FCFS）B.最短加工时间（SPT）C.最早交货期（EDD）D.关键比（CR）3.在作业车间调度问题中，假设有n个作业和m台机器，且所有作业的加工路线各不相同，这类问题属于（）。A.流水车间调度问题B.开放车间调度问题C.一般作业车间调度问题D.混合流水车间调度问题4.约束理论（TOC）中，决定整个生产系统产出的关键因素是（）。A.非瓶颈资源的利用率B.瓶颈资源的产能C.原材料的供应速度D.市场需求量5.关于调度中的“最长加工时间”（LPT）规则，以下描述正确的是（）。A.它通常用于最小化最大延期时间B.它通常用于最小化平均流程时间C.它常用于并行机调度中以最小化最大完工时间（Makespan）D.它比SPT规则更能保证交货期6.某工件的加工时间为5小时，其交货期为10小时，当前时间为0，则该工件的关键比（CR）为（）。A.0.5B.2.0C.1.5D.5.07.下列指标中，用于衡量生产任务完成及时性的指标是（）。A.最大完工时间（）B.平均流程时间（¯FC.平均延期时间（¯LD.设备利用率8.在单机调度问题中，SPT规则能保证（）指标最优。A.最大延期量B.平均延期量C.平均流程时间D.最大完工时间9.派工单是生产调度中常用的工具，其主要作用是（）。A.长期产能规划B.指导车间操作工进行作业优先级的排序C.计算产品的标准成本D.采购原材料10.在考虑机器调整时间的调度中，如果调整时间与加工顺序无关，则该调整时间被称为（）。A.序相关调整时间B.序无关调整时间C.随机调整时间D.模糊调整时间11.甘特图是生产调度中最直观的图形工具，在作业排序中，横轴通常表示（）。A.机器编号B.作业编号C.时间D.操作工编号12.漏斗模型是生产控制中的一个重要模型，它通过（）来描述车间的生产过程。A.输入输出曲线B.库存成本曲线C.质量控制图D.网络图13.在无限能力负荷计划中，当计算出的负荷超过了实际可用能力时，通常采取的措施是（）。A.增加机器数量（这是物理限制，在排程软件中通常表现为调整）B.调整作业进度或进行外协C.强制压缩作业加工时间D.忽略超出的负荷14.对于以minimizing（最大延期时间）为目标调度问题，最优的启发式规则通常是（）。A.SPTB.EDDC.LPTD.FCFS15.在生产调度系统中，滚动计划法的主要优点是（）。A.计划一旦制定就不再改变，保持稳定性B.能够适应市场需求的波动，增强计划的适应性C.计算工作量极小D.不需要计算机系统支持二、多项选择题（本大题共10小题，每小题3分，共30分。多选、少选、错选均不得分）1.生产调度问题的基本要素包括（）。A.资源（机器/设备）B.作业（工件/任务）C.目标函数D.约束条件E.车间温度2.常见的作业排序目标有（）。A.最小化最大完工时间（Makespan）B.最小化平均流程时间C.最小化最大延期时间D.最小化在制品库存（WIP）E.最大化设备利用率3.常用的优先权调度规则包括（）。A.先到先服务（FCFS）B.最短加工时间（SPT）C.最早交货期（EDD）D.随机（RANDOM）E.后到先服务（LCFS）4.关于瓶颈资源的描述，正确的有（）。A.瓶颈资源是实际生产能力小于生产负荷的资源B.非瓶颈资源的利用率应由瓶颈资源的生产节奏来决定C.瓶颈资源损失一小时，等于整个系统损失一小时D.瓶颈资源决定了系统的产出和有效产出E.运输批次可以等于加工批次5.按照生产调度的时间跨度分类，可以将调度分为（）。A.长期调度（战略层）B.中期调度（战术层，如主生产计划）C.短期调度（作业层，如车间作业计划）D.实时调度（动态重调度）E.超长期调度6.下列哪些情况下需要进行生产重调度？（）。A.机器突发故障B.紧急订单插入C.原材料供应延迟D.关键操作人员缺勤E.产品设计发生重大变更7.在两台机器的流水车间调度中，应用Johnson法则（约翰逊法则）的条件包括（）。A.所有作业在两台机器上的加工顺序相同B.作业数量有限C.目标是最小化最大完工时间D.机器之间有无限缓冲区E.加工时间可以是负数8.生产控制在生产调度中的作用主要体现在（）。A.监控生产进度B.纠正偏差C.确保计划按时完成D.仅仅负责数据记录E.仅仅负责打印报表9.影响生产调度复杂度的因素包括（）。A.作业数量的规模B.机器数量的规模C.工艺路线的复杂性（如回流、重入）D.约束条件的多少（如释放时间、交货期）E.调度员的个人喜好10.以下关于高级计划与排程（APS）系统的描述，正确的有（）。A.APS基于约束理论（TOC）和运筹学算法B.APS能够同时考虑无限能力和有限能力C.APS生成的计划不可修改D.APS通常具有实时重排程功能E.APS完全替代了ERP系统中的财务模块三、判断题（本大题共10小题，每小题1分，共10分。正确的打“√”，错误的打“×”）1.在单机环境下，SPT规则不仅能最小化平均流程时间，也能最小化平均延期时间。（）2.EDD规则在单机调度中能保证最大延期时间（）最小化。（）3.作业车间调度问题比流水车间调度问题更为复杂，因为工件的加工路径不一致。（）4.在生产调度中，提高所有机器的利用率一定能提高整个车间的产出效率。（）5.关键比（CR）规则中，当CR<1时，表示作业进度落后于计划，应该优先安排。（）6.漏斗模型中的输出曲线通常由输入曲线和库存水平决定。（）7.如果最小化最大完工时间是唯一目标，那么FCFS规则通常比SPT规则表现更好。（）8.有限能力排程认为机器的能力是无限的，通过加班或外协来满足需求。（）9.调度问题中的“最大完工时间”是指最后一个工件离开车间的时刻。（）10.在无限能力计划下，可能会出现同一时间段内任务负荷超过100%的情况。（）四、填空题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）1.衡量调度方案优劣的函数称为______，常见的包括最大完工时间、平均流程时间等。2.在单机调度中，若目标是使______最小，应采用SPT规则。3.约束理论（TOC）中，DBR排程法是指鼓-______-绳。4.若某作业在机器上的加工时间=10，交货期=15，到达时间=0，当前时间t5.对于n/m/P/6.在生产调度中，如果机器之间存在缓冲区限制，即缓冲区容量有限，这被称为______调度问题。7.将调度问题区分为静态调度和动态调度的依据是______是否随时间变化且全部已知。8.甘特图分为______甘特图和作业甘特图，前者以机器为纵轴，后者以作业为纵轴。9.为了保证生产过程的连续性，减少等待时间，调度中常采用______策略，即一个工件在一台机器上加工完毕后，立即转移到下一台机器。10.生产控制中的“输入/输出控制”旨在监控______的负荷情况，防止车间内积压过多的在制品。五、简答题（本大题共4小题，每小题10分，共40分）1.请简述SPT（最短加工时间）规则和EDD（最早交货期）规则的适用场景及其优缺点。2.简述约束理论（TOC）在生产调度中的应用原理，特别是“DBR”系统的含义及其运作逻辑。3.什么是无限能力计划和有限能力计划？两者在制定生产排程时的主要区别是什么？4.简述生产重调度的触发机制，并列举至少三种常见的动态调度策略。六、计算与分析题（本大题共3小题，共70分）1.（20分）某加工中心有一台关键设备，现有5个作业等待加工，其加工时间和交货期如下表所示。假设所有作业在时刻0均已到达。作业加工时间(天)$p_i$交货期(天)$d_i$J135J2710J313J458J546(1)请分别使用SPT（最短加工时间）规则和EDD（最早交货期）规则进行排序。(2)计算两种排序方式下的最大完工时间（）、平均流程时间（¯F）和最大延期时间（）。（注：流程时间=−，延期时间=−，若提前完工则为负值；为完工时间）(3)如果目标是优先保证交货（即最小化最大延期时间），应选择哪种规则？如果目标是提高设备利用效率和加快流转速度，应选择哪种规则？2.（25分）设有4个作业（J1,J2,J3,J4）需经过两台机器（M1,M2）加工，所有作业的工艺路线均为先M1后M2。各作业在机器上的加工时间如下表所示。作业M1上的加工时间M2上的加工时间J138J264J356J472(1)请利用Johnson法则（约翰逊法则）求出最优的加工顺序，使得最大完工时间（Makespan）最小。(2)画出该最优顺序下的甘特图。(3)计算该最优顺序下的最大完工时间及机器M1、M2的空闲时间。3.（25分）某工厂生产车间有三个工作中心（WC1,WC2,WC3），其中有瓶颈资源。现有三个订单（A,B,C）需要生产，其工艺路线、工时定额及利润如下表。订单工艺路线（工时：小时）单件利润（元）市场需求（件）AWC1(2)$\to$WC2(3)$\to$WC3(1)50100BWC1(1)$\to$WC3(4)40200CWC2(3)$\to$WC1(2)$\to$WC3(3)60150各工作中心每周的可用产能如下：WC1:800小时/周WC2:1000小时/周WC3:900小时/周(1)请计算各工作中心的负荷需求，并识别出该系统的瓶颈资源（负荷率最高的资源）。(2)基于约束理论（TOC）的思维，企业应优先安排哪种产品的生产以实现利润最大化？（需计算各产品的单位瓶颈工时利润贡献）(3)假设除了市场需求外没有其他约束，请制定该周最优的生产计划（即各产品生产多少件），并计算总利润。(4)如果通过技术革新，瓶颈资源的产能提高了10%，新的总利润将是多少？（假设需求无限，仅受限于其他资源的产能提升后的平衡，或直接按原瓶颈提升后计算最大可能产出，这里简化为按步骤3计算剩余产能是否足够）。注：此小问若步骤3未满产，则需重新计算。参考答案与解析一、单项选择题1.C解析：路径安排是确定工艺路线；负荷平衡是分配工作量；排程是确定时间；跟踪是监控。2.B解析：SPT（ShortestProcessingTime）规则优先加工时间最短的作业，数学上可证明其在单机环境下能使平均流程时间最小。3.C解析：流水车间路线一致；开放车间无固定路线；一般作业车间路线各不相同且复杂。4.B解析：TOC认为瓶颈资源的产出决定了整个系统的产出。5.C解析：LPT（LongestProcessingTime）在并行机调度中，通常作为SPT的对偶，用于平衡负荷，有助于最小化最大完工时间。6.B解析：关键比CR7.C解析：延期时间直接反映了任务是否按时完成。8.C解析：SPT规则的最优性指标是平均流程时间和平均在制品库存。9.B解析：派工单用于车间层，指示操作工下一步做什么。10.B解析：序无关指调整时间只与工件有关，与先后顺序无关。11.C解析：甘特图横轴一律表示时间。12.A解析：漏斗模型通过监控输入输出流来控制库存和提前期。13.B解析：无限能力计划下，超负荷需要人工或系统调整进度（如加班、外协、挪单）。14.B解析：Jackson法则证明，在单机最小化最大延期时间问题上，EDD规则是最优的。15.B解析：滚动计划法根据近期执行情况修订未来计划，适应性强。二、多项选择题1.ABCD解析：调度问题的基本组成要素。2.ABCDE解析：这些都是企业追求的运营目标。3.ABCD解析：这些都是常见的静态或动态优先规则。4.ABCD解析：TOC核心观点。E选项在TOC中建议运输批次不等于加工批次以减少WIP，所以E是错误的描述（题目问正确描述）。5.ABC解析：一般分为长期、中期、短期。实时调度通常归类于短期的执行控制。6.ABCDE解析：所有干扰生产计划正常执行的事件都触发重调度。7.ACD解析：Johnson法则应用条件：n作业2机器，流程式，目标Makespan，无限缓冲。8.ABC解析：控制具有监控和纠偏功能，不仅仅是记录。9.ABCD解析：问题规模和约束复杂度决定算法难度。10.ABD解析：APS基于约束和算法，考虑有限能力，实时重排。C错，可修改；E错，APS与ERP集成，不替代财务。三、判断题1.×解析：SPT最小化平均流程时间，但不能保证最小化平均延期时间，因为短作业可能插队导致长作业严重延期。2.√解析：EDD规则是针对的最优启发式规则。3.√解析：路径不一致导致有阻塞（Blocking）和空闲（Idle），更复杂。4.×解析：提高非瓶颈利用率只会增加库存，不能提高产出。5.√解析：CR<1说明剩余时间小于剩余工作量，落后于计划。6.√解析：Output=Input+Inventory_Change。7.×解析：SPT通常在Makespan上优于FCFS（在单机Makespan等于总工时，与顺序无关，但多机或并行机不同。在单机下Makespan是常数，FCFS和SPT一样；但在平均流程时间上SPT优。题目语境未指明多机，但单机下Makespan与顺序无关，故FCFS并无优势。若指多机并行，SPT更优。故判定为错）。8.×解析：无限能力计划假设能力无限；有限能力才考虑实际限制。9.√解析：Makespan定义。10.√解析：无限能力计划允许超负荷。四、填空题1.目标函数2.平均流程时间3.缓冲4.3解析：15−5.NP解析：m≥3的流水车间问题是NP难，6.有限缓冲或Blocking7.作业信息8.机器9.平行移动10.工作中心五、简答题1.SPT与EDD规则对比SPT规则：适用场景：追求高设备利用率、低在制品库存、快速完成大量订单的场景。常用于车间底层作业排序。优点：能够最小化平均流程时间，从而最小化在制品（WIP）数量，提高系统的平均效率。缺点：由于优先处理短作业，长作业可能会长时间等待，导致长作业严重延期，影响客户满意度。EDD规则：适用场景：对交货期要求严格，旨在避免严重拖期的场景。优点：能够最小化最大延期时间（），保证最紧急的订单优先完成，减少违约风险。缺点：通常会导致较大的平均流程时间和较高的在制品库存，整体流转速度不如SPT快。2.TOC与DBR系统原理：TOC认为企业是一个通过链条链接的系统，强度取决于最弱的一环（瓶颈）。生产调度的核心是围绕瓶颈资源进行安排。DBR含义：鼓：指系统的瓶颈资源。瓶颈的产出节奏决定了整个系统的产出节奏，排程应以瓶颈为基准。缓冲：为了保护瓶颈资源不受前道工序波动的影响，需要在瓶颈前设置时间或库存缓冲，确保瓶颈不缺料。绳子：指信息传递机制。通过绳子将投料信息（瓶颈的产出节奏）反馈给投料点，控制原材料的投放速度，防止非瓶颈生产过快导致库存积压。3.无限能力计划与有限能力计划定义：无限能力计划在做排程时，不考虑工作中心实际能力的限制，假设能力总是足够的；有限能力计划则严格考虑每台机器/工作中心的实际可用能力，分配任务时不能超过能力上限。区别：计算逻辑：无限计划可能会在同一时间段内安排超过100%的负荷，随后由计划员人工干预（加班、外协）；有限计划在遇到超负荷时会自动将任务移至其他时间段或分配给其他资源。适用性：无限计划适用于长期规划或粗能力计划（RCCP）；有限计划适用于详细的作业车间排程。4.生产重调度触发与策略触发机制：(1)设备故障或不可用；(2)紧急订单插入或订单取消；(3)物料短缺或延迟；(4)工艺变更或质量问题返工。常见策略：(1)右移：将受影响的任务整体向后推迟，保持原有顺序。(2)完全重调度：从当前时刻开始，对所有未完成的任务重新进行全局优化排序。(3)局部重调度：仅对受影响区域（如特定时间窗口或特定机器）内的任务进行重排，保持其他任务不变，以减少系统震荡。六、计算与分析题1.解：(1)排序结果SPT规则：按加工时间3,顺序：J3→J1→J5→J4→J2EDD规则：按交货期5,顺序：J3→J1→J5→J4→J2(注：本题巧合SPT和EDD排序结果一致)(2)计算指标SPT/EDD顺序：J3(1)→J1(3)→J5(4)→J4(5)→J2(7)作业加工时间$p_i$完工时间$C_i$交货期$d_i$流程时间$F_i$延期时间$L_i$J31131-2J13454-1J548682J45138135J2720102010最大完工时间()：20天平均流程时间(¯F)：=最大延期时间()：max(3)选择分析保证交货：应选择EDD规则。虽然本题中顺序相同，但在逻辑上EDD旨在最小化最大延期。流转速度：应选择SPT规则。它最小化了平均流程时间，使工件在车间内停留时间最短。2.解：(1)利用Johnson法则排序列表：J1:(3,8)J2:(6,4)J3:(5,6)J4:(7,2)步骤1：找出最小值。最小值为2（J4在M2上的时间）。步骤2：最小值在M2，将J4排在序列末尾。序列：[,,,J4]。步骤3：排除J4，剩余J1(3,8),J2(6,4),J3(5,6)。最小值为3（J1在M1上的时间）。步骤4：最小值在M1，将J1排在序列首位。序列：[J1,,,J4]。步骤5：排除J1，剩余J2(6,4),J3(5,6)。最小值为4（J2在M2上的时间）。步骤6：最小值在M2，将J2排在剩余位置（倒数第二）。序列：[J1,J3,J2,J4]。步骤7：最后剩下J3，放入中间。序列：[J1,J3,J2,J4]。最优顺序为：J1→J3→J2→J4(2)甘特图绘制（文字描述）MachineM1:0--3:J13--8:J3(3+5)8--14:J2(8+6)14--21:J4(14+7)MachineM2:0--3:Idle(WaitJ1)3--11:J1(3+8)11--17:J3(Waituntil11,then11+6)17--21:J2(Waituntil17,then17+4)21--23:J4(Waituntil21,then21+2)(3)计算最大完工时间()：23天(J4在M2结束时间)M1空闲时间：0(从0一直工作到21)M2空闲时间：3(开始前)+[11-(3+8)=0]+[17-(11+6)=0]+[21-(17+4)=0]=3天。(注：M2等待时间分别为3,