第11章作业计划与控制
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[管理学]第十一、十二章作业计划
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A B
C D E
2 6 1
7 9 2
9 15 16
2 6 14
平均流程时间=（3+7+9+15+16）/5=50/5=10（天）
平均延误时间=（0+1+2+6+14）/15=23/5=4.6(天)
(2)按最短加工时间规则进行排序,这样,该彩扩
部加工订单的顺序为E-C-A-B-D,下表为按最短加 工时间规则排序后的流程时间和延误情况。
3、作业排序
一般来说，作业计划(scheduling)与排序 (sequencing)不是同义语，作业排序是编制作业 计划时经常遇到的一个问题，也是一个十分重要的 问题。 排序只是确定工件在机器上的加工顺序。合理 的作业排序对提高设备或工作地的效率、减少在制 品占用量、缩短生产运作周期具有重要作用。 作业计划不仅包括确定工件的加工顺序，还包 括确定机器加工每个工件的开始时间和完成时间。
台机器上加工，则可能的排序方案共有 (n！)m种。例如，3种零件在两台机器上加 工，共有36种可能的排序方案。由于工艺 上的限制以及零件间的相互关系，有些排 序不可行，但仍有相当数量的可能方案。 在选择方案时，首先要确定选择、评价的 标准。下面是常用的标准。
（二）作业排序规则的评价标准
(1) 平均流程时间 ——在每个车间作业任务的 平均滞留时间 (2)平均延迟时间——作业任务实际完成时间超 过承诺完成时间的平均值
C
A
B
D
E
机器1
机器2
3
5
4
6
5
8
10
7
2
1
C
A
B
D
E
第11章制造业作业计划与控制
第十一章 制造业作业计划与控制通过MRP确定各车间的零部件投入出产计划，将全厂性的生产计划变成了各车间的生产任务。
各车间要完成既定的生产任务，还必须将零部件投入出产计划转化成车间生产作业计划，将车间的生产任务变成各个班组、各个工作地的任务。
只有将计划安排到工作地，任务才算真正落到实处。
每个工作地生产作业计划的完成，保证了车间生产作业计划的完成，从而保证了厂级生产作业计划的完成；厂级生产作业计划的完成，又保证了全厂生产计划的完成。
但是，单靠计划和作业计划并不能保证生产任务的按期完成，还必须实行生产控制。
排序的理论与方法是编制车间作业计划的基础。
本章将介绍排序问题的基本概念，重点介绍流水作业排序问题、单件作业排序问题和用于输入/输出控制的漏斗模型。
第一节排序问题的基本概念一、名词术语在生产管理中，常用到“编制作业计划”(Scheduling)、“排序”(Sequencing)、“派工”(Dispatching)、“控制”(Controlling)和“赶工”(Expediting)这些名词。
一般说来，编制作业计划与排序不是同义语。
排序只是确定工件在机器上的加工顺序。
而编制作业计划，则不仅包括确定工件的加工顺序，而且还包括确定机器加工每个工件的开始时间和完成时间。
因此，只有作业计划才能指导每个工人的生产活动。
由于编制作业计划的主要问题是确定各台机器上工件的加工顺序，而且，在通常情况下都是按最早可能开(完)工时间来编排作业计划的。
因此，当工件的加工顺序确定之后，作业计划也就确定了。
所以，人们常常不加区别地使用“排序”与“编制作业计划”这两个术语。
在本章里，讲排序的时候就暗指相应的作业计划是最早时间作业计划。
只有在需要的时候，才将这两个术语区别使用。
“派工”是按作业计划的要求，将具体生产任务安排到具体的机床上加工，属于我们经常说的“调度”范围。
“赶工”是在实际进度已落后于计划进度时采取的行动，也属于“调度”范围。
第11章制造业作业计划
11.1.2 编制作业计划的假设条件
①一个零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零件; ②零件在加工过程中采取平行移动方式,即 上一道工序完工后,立即送下道工序加工; ③不允许中断,零件一旦开始加工,须一直 进行到完工,不得中途停止插入其它零件; ④每道工序只在一台机器上完成; ⑤零件数,机器数和加工时间已知.
T = nt 1 + nt 2 + ...nt m = n ∑ ti
i =1 m
2,平行移动方式
工 序1 2 3 4 时间 加工周期
T平 =
m
∑
i =1
ti + ( n 1)t L
tL为最长的单件工序时间
3,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.
工序 1 2 3 4 加工周期 时间
11.2 流水作业排序问题
11.2.1 n项工作在两台机器上的排序问题
排序问题的提出: 零件 加工 总完成时间 号 工时 1 1.5 1.5 2 3 4 0.25 1.5+0.25=1.75 0.5 1.75+0.5=2.25 1.2 2.25+1.2=3.45 零件 加工 总完成时间 号 工时 2 0.25 0.25 3 5 4 0.5 0.25+0.5=0.75 0.6 0.75+0.6=1.35 1.2 1.35+1.2=2.55
排序后的生产周期 0 J2 J4 J5 机器1 J2 J4 机器2
J1 J3
11.2.2 最长流程时间Fmax的计算方法
步骤:①按排序结果列出加工时间矩阵,右上角数为完工时间; ②第1行第1列元素:完工时间=加工时间 ③第1行其它元素:前列完工时间+本列加工时间=本列完工时间 ④第1列其它元素:上行完工时间+本行加工时间=本行完工时间 ⑤第2行到第m行,第2列到第n列:将加工时间与上行前列完工时 间最大值相加. 工件代号i Pi1 Pi2 Pi3 Pi4 1 4 3
作业计划与控制
器和输入、输出单元。表示“服务者”。 • “零件”则代表“服务对象”。零件可以是 单个零件，也可以是一批相同的零件。
17
• “加工路线”是零件加工经过不同机器构成
的路线。比如，某零件要经过车、铣、钻、
磨的路线加工，我们可以用M1，M2，M3，M4
来表示。 • “加工顺序”则表示每台机器加工n个零件的
作业排序是基于前向排序还是后向排序，在前 向排序和后向排序中，最常用的是前向排序。
13
（三）作业排序的主要功能 典型的作业排序和控制功能主要包括下面一些 内容： (1)分配订单、设备和人员到各工作中心或其 它规定的地方。实质上，这是短期能力计划。 (2)决定订单顺序（即建立订单优先级）。 (3)对已排序作业开始安排生产，通常称之为 调度。 (4)车间作业控制（或生产作业控制）。
第11章 作业计划与控制
1
本章内容
第11章 作业计划与控制
11.1 作业计划概述
11.2 作业排序
2
学习要点及学习指导
• 掌握作业计划的概念、内容，排序问题有 关名词和概念；理解作业计划的编制，作 业排序方法，生产作业控制方法，不同生 产类型企业生产作业控制的特点；了解生
产作业控制的条件。
3
导入案例
计划的要求，将具体生产任务通过工票或施工
单的形式下达到具体的机床和工人，属于通常 所说的“调度”范围。 • “赶工”是在实际进度已落后于计划进度时采 取的行动，也属于通常所说的“调度”范围。
16
• “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
生产作业计划的主要目标如下：
1）保证主生产计划中产品、数量、交货期等 指标的完成； 2）实现均衡生产；
17
• “加工路线”是零件加工经过不同机器构成
的路线。比如，某零件要经过车、铣、钻、
磨的路线加工，我们可以用M1，M2，M3，M4
来表示。 • “加工顺序”则表示每台机器加工n个零件的
作业排序是基于前向排序还是后向排序，在前 向排序和后向排序中，最常用的是前向排序。
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（三）作业排序的主要功能 典型的作业排序和控制功能主要包括下面一些 内容： (1)分配订单、设备和人员到各工作中心或其 它规定的地方。实质上，这是短期能力计划。 (2)决定订单顺序（即建立订单优先级）。 (3)对已排序作业开始安排生产，通常称之为 调度。 (4)车间作业控制（或生产作业控制）。
第11章 作业计划与控制
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本章内容
第11章 作业计划与控制
11.1 作业计划概述
11.2 作业排序
2
学习要点及学习指导
• 掌握作业计划的概念、内容，排序问题有 关名词和概念；理解作业计划的编制，作 业排序方法，生产作业控制方法，不同生 产类型企业生产作业控制的特点；了解生
产作业控制的条件。
3
导入案例
计划的要求，将具体生产任务通过工票或施工
单的形式下达到具体的机床和工人，属于通常 所说的“调度”范围。 • “赶工”是在实际进度已落后于计划进度时采 取的行动，也属于通常所说的“调度”范围。
16
• “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
生产作业计划的主要目标如下：
1）保证主生产计划中产品、数量、交货期等 指标的完成； 2）实现均衡生产；
生产运作管理 苏大 陆旦CHap11作业计划与控制
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2010-7-14
§2
流水作业计划问题
流水车间作业计划问题基本上就是流水作 业排序问题.而且一旦加工顺序确定, 业排序问题.而且一旦加工顺序确定,就 可以重复进行,形成循环作业计划. 可以重复进行,形成循环作业计划.
一,加工周期的计算
n个不同零件按相同的加工路线经过m台机 个不同零件按相同的加工路线经过m 器加工, 器加工,目标是使这批零件的加工周期最 短. 加工周期又称作最长流程时间Fmax 加工周期又称作最长流程时间F
2010-7-14
最长流程时间F 最长流程时间Fmax=28
19
2,关键零件法求近优解举例
表 11-5 加工时间矩阵 i Pi1 Pi2 Pi3 1 1 8 4 2 2 4 5 3 6 2 8
余下的零件, 4 余下的零件,若Pi1≤Pim,则 按Pi1不减的顺序排成一个序 3 则按P 列Sa;若Pi1>Pim,则按Pi1不 9 增的顺序排列成序列S ,顺 增的顺序排列成序列Sb 2 序(Sa,C,Sb)为所求顺序
3 3 6 7 4
4 1 7 5 3
5 4 4 5 3
6 2 5 5 1
8
表 11-2 i Pi1 Pi2 Pi3 Pi4 6 2 5 5 1
2 7 12 13
顺序 S 下的加工时间矩阵 1 4 4 5 4
6 11
5 4 4 5 3
10
2 2 5 8 2
12
4 1 7 5 3
13
3 3 6 7 4
2010-7-14 7
例题 6/4/p/ Fmax问题,当按顺序S= Fmax问题 当按顺序S 问题, 6,1,5,2,4,3)加工时 加工时, ( 6,1,5,2,4,3)加工时,求Fmax.
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§2
流水作业计划问题
流水车间作业计划问题基本上就是流水作 业排序问题.而且一旦加工顺序确定, 业排序问题.而且一旦加工顺序确定,就 可以重复进行,形成循环作业计划. 可以重复进行,形成循环作业计划.
一,加工周期的计算
n个不同零件按相同的加工路线经过m台机 个不同零件按相同的加工路线经过m 器加工, 器加工,目标是使这批零件的加工周期最 短. 加工周期又称作最长流程时间Fmax 加工周期又称作最长流程时间F
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最长流程时间F 最长流程时间Fmax=28
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2,关键零件法求近优解举例
表 11-5 加工时间矩阵 i Pi1 Pi2 Pi3 1 1 8 4 2 2 4 5 3 6 2 8
余下的零件, 4 余下的零件,若Pi1≤Pim,则 按Pi1不减的顺序排成一个序 3 则按P 列Sa;若Pi1>Pim,则按Pi1不 9 增的顺序排列成序列S ,顺 增的顺序排列成序列Sb 2 序(Sa,C,Sb)为所求顺序
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5 4 4 5 3
6 2 5 5 1
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表 11-2 i Pi1 Pi2 Pi3 Pi4 6 2 5 5 1
2 7 12 13
顺序 S 下的加工时间矩阵 1 4 4 5 4
6 11
5 4 4 5 3
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2 2 5 8 2
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4 1 7 5 3
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3 3 6 7 4
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例题 6/4/p/ Fmax问题,当按顺序S= Fmax问题 当按顺序S 问题, 6,1,5,2,4,3)加工时 加工时, ( 6,1,5,2,4,3)加工时,求Fmax.
生产运作管理 第11章 制造业作业计划与控制
第11章 制造业作业计划与控制 Scheduling and Controlling for Manufacturing
11.1 11.2 11.3 11.4 基本概念 流水作业排序 单件作业排序 生产作业控制
2014-6-30
CHAPT11 制造业作业计划与控制
1
本章重点
1.作业计划编制目标 2.最长流程时间Fmax计算 3.约翰逊排序法及应用 4.生产作业控制的原因
2014-6-30 CHAPT11 制造业作业计划与控制 23
11.2.3 一般n/m/P/Fmax问题的启发式算法
(一)关键工件法
关键工件法属于一般n/m/P/Fmax问题的启 发式算法，是一种实用的简化排序法。 基本步骤 1.计算每个工件的总加工时间pi，将加工时间最 长的工件作为关键工件C； 2.对于余下的工件，若pi1≤pim则按pi1不减的顺 序排成一个序列Sa；若pi1>pim 则按pim不增的 顺序排成一个序列Sb； 3.顺序为Sa-C-Sb，即为所求排序。
Pi3
Pi4
2014-6-30
7
5
6
6
8
3
2
9
5
2
9
4
16
CHAPT11 制造业作业计划与控制
11.2.1 最长流程时间Fmax的计算（续）
工件i
工序k
Pi1
1 4 7 5
4
4 5 6 6
9
6 3 8 3
12
3 4 2 9
16
5 8 5 2
24
2 6 9 4
30
Pi2
Pi3 Pi4
3 7
14
918
11.2.4 相同零件不同移动方式下 加工周期的计算（略）
11.1 11.2 11.3 11.4 基本概念 流水作业排序 单件作业排序 生产作业控制
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CHAPT11 制造业作业计划与控制
1
本章重点
1.作业计划编制目标 2.最长流程时间Fmax计算 3.约翰逊排序法及应用 4.生产作业控制的原因
2014-6-30 CHAPT11 制造业作业计划与控制 23
11.2.3 一般n/m/P/Fmax问题的启发式算法
(一)关键工件法
关键工件法属于一般n/m/P/Fmax问题的启 发式算法，是一种实用的简化排序法。 基本步骤 1.计算每个工件的总加工时间pi，将加工时间最 长的工件作为关键工件C； 2.对于余下的工件，若pi1≤pim则按pi1不减的顺 序排成一个序列Sa；若pi1>pim 则按pim不增的 顺序排成一个序列Sb； 3.顺序为Sa-C-Sb，即为所求排序。
Pi3
Pi4
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6
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3
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CHAPT11 制造业作业计划与控制
11.2.1 最长流程时间Fmax的计算（续）
工件i
工序k
Pi1
1 4 7 5
4
4 5 6 6
9
6 3 8 3
12
3 4 2 9
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Pi2
Pi3 Pi4
3 7
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11.2.4 相同零件不同移动方式下 加工周期的计算（略）
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•
30
11.3
生产作业控制
11.3.1 生产作业控制概述
生产运作控制是指对生产运作全过程进行监
督、检查、调节和控制。它是生产与运作 管理的重要职能之一，是实现生产运作主 生产计划和生产作业计划的手段。
31
• 生产运作控制的受控客体是生产运作过程， 其预定目标是主生产计划与生产作业计划的 目标值。为了实现生产运作过程的控制，需 要在辅出端设置测量机构，以检测输出结果， 井把结果反馈给决策机构；决策机构在把收 到的输出结果与目标值进行比较后，作出决 策，并把决策结果(如即将采取什么措施)传 达给执行机构，由执行机构采取实际措施， 以实现控制，达到目标。
33
• 实施作业控制有三个条件：一是要有—个标准。 标准就是生产计划和生产作业计划，没有标准就 无法衡量实际情况是否发生偏离。二是要取得实 际生产进度与计划偏离的信息。控制离不开信息， 只有取得实际生产进度偏离计划的信息，才知道 两者发生了不一致。计算机辅助生产管理信息系 统能有效的提供实际生产与计划偏离的信息，通 过生产作业统计模块，每天都可以取得各个零部 件的实际加工进度和每台机床负荷情况的信息。 三是要能采取纠正偏差的行动。纠正偏差是通过 调度来实行的。
11.1 作业计划概述
11.1.1 作业计划的有关概念
(1)生产作业计划的概念
• 生产作业计划是企业综合计划与主生产计划
的执行计划，是将企业生产任务在空间上与 时间上分解，并具体分配给各生产单位的安
排。
6
它是协调企业日常生产活动的中心环节，它
根据生产计划规定的产品品种、数量及大致
的交货期的要求对每个生产单位，在每个具 体时期内的生产任务做出详细规定，使生产 计划得到落实。与生产计划相比，生产作业 计划具有计划期短、计划内容具体、计划单 位小等三个特点。
25
11.2.5 流水线作业排序问题
• 一般说来，对于流水作业排序问题，工件在 不同机器上的加工顺序不尽一致。但本节要 讨论的是一种特殊情况，即所有工件在各台 机器上的加工顺序都相同的情况。这就是排 列排序问题。流水作业排列排序问题常被称 作“同顺序”排序问题。对于一般情形，排
26
• 列排序问题的最优解不一定是相应的流水作 业排序问题的最优解，但一般是比较好的解；
生产作业计划的主要目标如下：
1）保证主生产计划中产品、数量、交货期等 指标的完成； 2）实现均衡生产；
3）提高生产的效率与效益。
9
11.1.2 作业计划的基本任务
（1）保证实现综合生产计划
（2）合理组织生产过程
（3）实现均衡生产，建立正常的生产秩序和 管理秩序 （4）提高经济效益
10
11.2 作业排序 11.2.1 作业计划与作业排序
36
(2)投入／产出控制方法 • 投入／产出控制方法的作用就在于控制在车 间里排队等待加工件的数量，并由此控制工 序生产周期。投入产出方法的实施可以保证 整个生产过程的平稳进行，没有过多的积压 和等待加工时间。投入产出的着眼点在于生 产工序的两头，对工序中投入量和产出量进 行控制，主要内容包括：一方面，将实际投 入的数量和计划应当投入的数量进行比较， 控制投入某一工序的零部件数量；另一方面， 比较实际产出与计划规定产出的数量，控制 从某一工序流出的零件数量． 37
34
11.3.3 不同生产类型生产控制特点
35
11.3.4 生产作业控制的方法
(1)优先控制方法 • 最常用的是临界比率法。 临界比率法是零部件 与计划交货期之间的间隔与零部件到完工时的 间隔之比，根据临界比率可以确定哪些零件滞 后于计划，哪些零件超前于计划，临界比率大 于1，说明零件超前于计划要求的交货期；临界 比率等于1，说明零件正好符合计划要求的交货 期；临界比率小于l，说明零件滞后于计划要求。 因此，临界比率越小，该批零件加工越紧迫， 应该将生产资源优先安排在这批零件上。
作业排序是基于前向排序还是后向排序，在前 向排序和后向排序中，最常用的是前向排序。
14
（三）作业排序的主要功能 典型的作业排序和控制功能主要包括下面一些 内容： (1)分配订单、设备和人员到各工作中心或其 它规定的地方。实质上，这是短期能力计划。 (2)决定订单顺序（即建立订单优先级）。 (3)对已排序作业开始安排生产，通常称之为 调度。 (4)车间作业控制（或生产作业控制）。
24
11.2.4 作业排序中的甘特图
• 甘特图是作业排序中最常用的一种工具， 最早由Henry L.Gantt于1917年提出。这 种方法是基于作业排序的目的，将活动与 时间联系起来的最早尝试之一。有两种基 本形式的甘特图：作业进度图和机器图。
作业进度图表示一项工作的计划开始日期、
计划完成日期以及现在的进度。
计划的要求，将具体生产任务通过工票或施工
单的形式下达到具体的机床和工人，属于通常 所说的“调度”范围。 • “赶工”是在实际进度已落后于计划进度时采 取的行动，也属于通常所说的“调度”范围。
17
• “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
对于仅有 2 台和3 台机器的特殊情况，可以证
明，排列排序问题下的最优解一定是相应流 水作业排序问题的最优解。
27
（一）最长流程时间Fmax的计算 • 这里所讨论的是 n ／ m ／ P /Fmax ，问题，其 中 n 为工件数， m 为机器数， P 表示流水线作 业排列排序问题， Fmax 为目标函数。目标函 数是使最长流程时间最短。最长流程时间又 称作加工周期，它是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 后一台机器上完成加工时为止所经过的时间。 由于假设所有工件的到达时间都为零(ri =0， i= 1，2，„，n)，所以Fmax等于排在末位加 工的工件在车间的停留时间，也等于一批工 件的最长完工时间Cmax 。 28
22
• 迄今为止,人们已经提出了100多个优先调 度规则，上面仅介绍了其中最常见的9种。
这9种优先规则各有特色。有时，运用一个
优先规则还不能惟一地确定下一个应选择 的工件，这时刻使用多个优先规则的组合。
23
11.2.3 排序问题的分类和表示方法
• 排序问题有不同的分类方法。在制造业领 域和服务业领域中，有两种基本形式的作 业排序： （1）劳动力作业排序，主要是确定人员何 时工作； （2）生产作业排序，主要是将不同工件安 排到不同设备上，或安排不同的人做不同 的工作。在制造业和服务业企业中，有时 两种作业排序问题都存在。
32
11.3.2 实行生产作业控制的原因和条件
生产计划和生产作业计划都是在生产活动 发生之前制订的，尽管制订计划时充分考 虑了现有的生产能力，但计划在实施过程 中由于以下原因，往往造成实施情况与计 划要求偏离。 (1)加工时间估计不准确
(2)随机因素的影响
(3)加工路线的多样性
(4)企业环境的动态性
12
（二）作业排序系统的特征 在工艺专业化情况下，工件需按规定路线在各 个按功能组织的工作中心之间移动。当一个工 件到达一个工作中心时，作业排序设计决定工
件加工顺序以及分配相应的机器来对这些工件
进行加工。
13
一个作业排序系统区别于另一个作业排序系统 的特征是：在进行作业排序时是如何考虑生产
能力的。区分作业排序系统的另一个特征是看
导入案例
甘特图发明人
• 亨利·劳伦斯·甘特是泰勒创立和推广科学管理制 度的亲密的合作者，也是科学管理运动的先驱者之 一。甘特非常重视工业中人的因素，因此他也是人 际关系理论的先驱者之一。其对科学管理理论的重 要贡献是：提出了任务和奖金制度；强调对工人进 行教育的重要性，重视人的因素在科学管理中的作 用，其在科学管理运动先驱中最早注意到人的因素： “工业的习惯”；制定了甘特图——生产计划进度 图，这在当时是管理思想的一次革命。如今甘特图 不单单被应用到生产管理领域，随着生产管理的发 展、项目管理的扩展，它被应用到了各个领域，如： 建筑、IT软件、汽车等等。 5
7
(2)作业计划的目标
• 生产作业计划的制定既依赖于企业的生产技
术条件，如操作特征及生产加工的复杂程度、
库存状况、生产效率等；又受企业外部因素
制约，如订货量、交货期等。生产作业计划
的要求主要有：准时生产；“零”库存；反
应时间最短；响应速度最快；设备和劳动利
用率最大化，闲置时间最短；作业延迟最短。
8
15
பைடு நூலகம்
(四 )排序问题的有关名词术语
• “排序”是确定零件在机器上的加工顺序。
• “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。火车时刻表是作业计划。火
车时刻表制定后，对火车运行的安排，包括发
生晚点后的处理，都属于调度。
16
•
“派工”是在作业计划制定以后，按照作业
（二）n/2/F/ F max 问题的最优算法
•
对于n/2/F/Fmax 问题，F表示流水线作
业排序问题。S．M．Johnson于1954年提出 了一个有效算法，那就是著名的Johnson算 法。为了叙述方便，ai以Ji表示 在M1上的 加工时间，以bi 表示Ji 在M2上的加工时间。
29
（三）一般n／m／P／F max 问题的启发式算法 • 对于3台机器的流水车间排序问题，只有几种 特殊类型的问题找到了有效算法。对于一般的流 水车间排列排序问题，可以用分支定界法。用分 支定界法可以保证得到一般n／m／P／F max 问题 的最优解。但对于实际生产中规模较大的问题， 计算量相当大，以至用计算机也无法求解。同时， 还需考虑经济性。如果为了求最优解付出的代价 超过了这个最优解所带来的好处，也是不值得的。 为了解决生产实际中的排序问题，人们提出了各 种启发式算法。启发式算法以小的计算量得到足 够好的结果，因而比较实用。下面介绍用Palmer 法求一般n／m／P／F max问题近优解(Near optimal solution)的启发式算法。
30
11.3
生产作业控制
11.3.1 生产作业控制概述
生产运作控制是指对生产运作全过程进行监
督、检查、调节和控制。它是生产与运作 管理的重要职能之一，是实现生产运作主 生产计划和生产作业计划的手段。
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• 生产运作控制的受控客体是生产运作过程， 其预定目标是主生产计划与生产作业计划的 目标值。为了实现生产运作过程的控制，需 要在辅出端设置测量机构，以检测输出结果， 井把结果反馈给决策机构；决策机构在把收 到的输出结果与目标值进行比较后，作出决 策，并把决策结果(如即将采取什么措施)传 达给执行机构，由执行机构采取实际措施， 以实现控制，达到目标。
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• 实施作业控制有三个条件：一是要有—个标准。 标准就是生产计划和生产作业计划，没有标准就 无法衡量实际情况是否发生偏离。二是要取得实 际生产进度与计划偏离的信息。控制离不开信息， 只有取得实际生产进度偏离计划的信息，才知道 两者发生了不一致。计算机辅助生产管理信息系 统能有效的提供实际生产与计划偏离的信息，通 过生产作业统计模块，每天都可以取得各个零部 件的实际加工进度和每台机床负荷情况的信息。 三是要能采取纠正偏差的行动。纠正偏差是通过 调度来实行的。
11.1 作业计划概述
11.1.1 作业计划的有关概念
(1)生产作业计划的概念
• 生产作业计划是企业综合计划与主生产计划
的执行计划，是将企业生产任务在空间上与 时间上分解，并具体分配给各生产单位的安
排。
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它是协调企业日常生产活动的中心环节，它
根据生产计划规定的产品品种、数量及大致
的交货期的要求对每个生产单位，在每个具 体时期内的生产任务做出详细规定，使生产 计划得到落实。与生产计划相比，生产作业 计划具有计划期短、计划内容具体、计划单 位小等三个特点。
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11.2.5 流水线作业排序问题
• 一般说来，对于流水作业排序问题，工件在 不同机器上的加工顺序不尽一致。但本节要 讨论的是一种特殊情况，即所有工件在各台 机器上的加工顺序都相同的情况。这就是排 列排序问题。流水作业排列排序问题常被称 作“同顺序”排序问题。对于一般情形，排
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• 列排序问题的最优解不一定是相应的流水作 业排序问题的最优解，但一般是比较好的解；
生产作业计划的主要目标如下：
1）保证主生产计划中产品、数量、交货期等 指标的完成； 2）实现均衡生产；
3）提高生产的效率与效益。
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11.1.2 作业计划的基本任务
（1）保证实现综合生产计划
（2）合理组织生产过程
（3）实现均衡生产，建立正常的生产秩序和 管理秩序 （4）提高经济效益
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11.2 作业排序 11.2.1 作业计划与作业排序
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(2)投入／产出控制方法 • 投入／产出控制方法的作用就在于控制在车 间里排队等待加工件的数量，并由此控制工 序生产周期。投入产出方法的实施可以保证 整个生产过程的平稳进行，没有过多的积压 和等待加工时间。投入产出的着眼点在于生 产工序的两头，对工序中投入量和产出量进 行控制，主要内容包括：一方面，将实际投 入的数量和计划应当投入的数量进行比较， 控制投入某一工序的零部件数量；另一方面， 比较实际产出与计划规定产出的数量，控制 从某一工序流出的零件数量． 37
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11.3.3 不同生产类型生产控制特点
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11.3.4 生产作业控制的方法
(1)优先控制方法 • 最常用的是临界比率法。 临界比率法是零部件 与计划交货期之间的间隔与零部件到完工时的 间隔之比，根据临界比率可以确定哪些零件滞 后于计划，哪些零件超前于计划，临界比率大 于1，说明零件超前于计划要求的交货期；临界 比率等于1，说明零件正好符合计划要求的交货 期；临界比率小于l，说明零件滞后于计划要求。 因此，临界比率越小，该批零件加工越紧迫， 应该将生产资源优先安排在这批零件上。
作业排序是基于前向排序还是后向排序，在前 向排序和后向排序中，最常用的是前向排序。
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（三）作业排序的主要功能 典型的作业排序和控制功能主要包括下面一些 内容： (1)分配订单、设备和人员到各工作中心或其 它规定的地方。实质上，这是短期能力计划。 (2)决定订单顺序（即建立订单优先级）。 (3)对已排序作业开始安排生产，通常称之为 调度。 (4)车间作业控制（或生产作业控制）。
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11.2.4 作业排序中的甘特图
• 甘特图是作业排序中最常用的一种工具， 最早由Henry L.Gantt于1917年提出。这 种方法是基于作业排序的目的，将活动与 时间联系起来的最早尝试之一。有两种基 本形式的甘特图：作业进度图和机器图。
作业进度图表示一项工作的计划开始日期、
计划完成日期以及现在的进度。
计划的要求，将具体生产任务通过工票或施工
单的形式下达到具体的机床和工人，属于通常 所说的“调度”范围。 • “赶工”是在实际进度已落后于计划进度时采 取的行动，也属于通常所说的“调度”范围。
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• “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
对于仅有 2 台和3 台机器的特殊情况，可以证
明，排列排序问题下的最优解一定是相应流 水作业排序问题的最优解。
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（一）最长流程时间Fmax的计算 • 这里所讨论的是 n ／ m ／ P /Fmax ，问题，其 中 n 为工件数， m 为机器数， P 表示流水线作 业排列排序问题， Fmax 为目标函数。目标函 数是使最长流程时间最短。最长流程时间又 称作加工周期，它是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 后一台机器上完成加工时为止所经过的时间。 由于假设所有工件的到达时间都为零(ri =0， i= 1，2，„，n)，所以Fmax等于排在末位加 工的工件在车间的停留时间，也等于一批工 件的最长完工时间Cmax 。 28
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• 迄今为止,人们已经提出了100多个优先调 度规则，上面仅介绍了其中最常见的9种。
这9种优先规则各有特色。有时，运用一个
优先规则还不能惟一地确定下一个应选择 的工件，这时刻使用多个优先规则的组合。
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11.2.3 排序问题的分类和表示方法
• 排序问题有不同的分类方法。在制造业领 域和服务业领域中，有两种基本形式的作 业排序： （1）劳动力作业排序，主要是确定人员何 时工作； （2）生产作业排序，主要是将不同工件安 排到不同设备上，或安排不同的人做不同 的工作。在制造业和服务业企业中，有时 两种作业排序问题都存在。
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11.3.2 实行生产作业控制的原因和条件
生产计划和生产作业计划都是在生产活动 发生之前制订的，尽管制订计划时充分考 虑了现有的生产能力，但计划在实施过程 中由于以下原因，往往造成实施情况与计 划要求偏离。 (1)加工时间估计不准确
(2)随机因素的影响
(3)加工路线的多样性
(4)企业环境的动态性
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（二）作业排序系统的特征 在工艺专业化情况下，工件需按规定路线在各 个按功能组织的工作中心之间移动。当一个工 件到达一个工作中心时，作业排序设计决定工
件加工顺序以及分配相应的机器来对这些工件
进行加工。
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一个作业排序系统区别于另一个作业排序系统 的特征是：在进行作业排序时是如何考虑生产
能力的。区分作业排序系统的另一个特征是看
导入案例
甘特图发明人
• 亨利·劳伦斯·甘特是泰勒创立和推广科学管理制 度的亲密的合作者，也是科学管理运动的先驱者之 一。甘特非常重视工业中人的因素，因此他也是人 际关系理论的先驱者之一。其对科学管理理论的重 要贡献是：提出了任务和奖金制度；强调对工人进 行教育的重要性，重视人的因素在科学管理中的作 用，其在科学管理运动先驱中最早注意到人的因素： “工业的习惯”；制定了甘特图——生产计划进度 图，这在当时是管理思想的一次革命。如今甘特图 不单单被应用到生产管理领域，随着生产管理的发 展、项目管理的扩展，它被应用到了各个领域，如： 建筑、IT软件、汽车等等。 5
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(2)作业计划的目标
• 生产作业计划的制定既依赖于企业的生产技
术条件，如操作特征及生产加工的复杂程度、
库存状况、生产效率等；又受企业外部因素
制约，如订货量、交货期等。生产作业计划
的要求主要有：准时生产；“零”库存；反
应时间最短；响应速度最快；设备和劳动利
用率最大化，闲置时间最短；作业延迟最短。
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பைடு நூலகம்
(四 )排序问题的有关名词术语
• “排序”是确定零件在机器上的加工顺序。
• “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。火车时刻表是作业计划。火
车时刻表制定后，对火车运行的安排，包括发
生晚点后的处理，都属于调度。
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•
“派工”是在作业计划制定以后，按照作业
（二）n/2/F/ F max 问题的最优算法
•
对于n/2/F/Fmax 问题，F表示流水线作
业排序问题。S．M．Johnson于1954年提出 了一个有效算法，那就是著名的Johnson算 法。为了叙述方便，ai以Ji表示 在M1上的 加工时间，以bi 表示Ji 在M2上的加工时间。
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（三）一般n／m／P／F max 问题的启发式算法 • 对于3台机器的流水车间排序问题，只有几种 特殊类型的问题找到了有效算法。对于一般的流 水车间排列排序问题，可以用分支定界法。用分 支定界法可以保证得到一般n／m／P／F max 问题 的最优解。但对于实际生产中规模较大的问题， 计算量相当大，以至用计算机也无法求解。同时， 还需考虑经济性。如果为了求最优解付出的代价 超过了这个最优解所带来的好处，也是不值得的。 为了解决生产实际中的排序问题，人们提出了各 种启发式算法。启发式算法以小的计算量得到足 够好的结果，因而比较实用。下面介绍用Palmer 法求一般n／m／P／F max问题近优解(Near optimal solution)的启发式算法。