生产运作管理-作业计划与生产控制概述

实时 状态
生产活 动控制
偏差的评价：
实际生产状态与生
修正措施
产任务（单）比较
实时状态反馈及控制
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二、生产作业控制方法 （一）生产进度控制 （二）生产调度 （三）漏斗模型 （四）面向产能瓶颈的生产控制（约束理论）
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（一）生产进度控制 1、内容 （1）投入进度控制 对产成品（或零部件）的投入日期、数量，以及对原 材料、零部件投入提前期的控制。 （2）工序进度控制 对产成品（或零部件）在生产过程中每道工序上的加 工进度的控制。 （3）出产进度控制 对产成品的出产日期、出产数量的控制。
5 7
装配顺序为A→B→C→D，总装配时间为48小时 装配顺序为C→B→D→A，总装配时间为45小时 装配顺序为D→C→A→B，总装配时间为51小时
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学习目标—— 知识点
理解作业计划和排序的涵义； 掌握优先调度规则； 掌握常用的作业排序方法； 掌握生产调度和生产进度控制的含义和内容； 了解服务作业排序的方法。
10
M1
M2
M3
M4
n = 4, t1 = 10, t2 = 5, t3 = 15, t4 = 10 T平 =∑ti +(n-1)tL
= (10+5+15+10) +(4-1) × 15 = 85
5 15
10
T平
0 20 40 60 80 100 120 140 160
3、平行顺序移动：两者结合
10
n = 4, t1 = 10, t2 = 5, t3 = 15, t4 = 10
T顺 = n∑ti
= 4×（10+5+15+10）
10
M1
M2
M3
M4
= 160
5 15 10
T顺
0 20 40 60 80 100 120 140 160
2、平行移动：单件移动
周期短，运输频繁，管理复杂。 零件等待时间短，设备有停歇。
D 0 3 3 3 18
18
15
B 3 6 9 9 12
12
3
A 9 8 17 17 10
17
7
E 17 12 29 29
22
29
7
C 29 15 44 44 20
44
24
总数
102
120 18 38
平均
20.4
3.6 7.6
平均在制品库存 平均总库存
102/44=2.32（个） 120/44=2.78（个）
完成加工时间 4 16 31 41 46
机床2 开始加工时间 4 16 38 54 62
完成加工时间 9 38 54 62 65
A2 4／4 5 ／9
A1 12 ／16 22 ／38
A4
A5
A3
15 ／31 10 ／41 5 ／46
16 ／54 8 ／62 3 ／65
（三）n项作业在m台机床上的排序 要求最优，计算量相当大，甚至连计算机也难以求解 ——无法用于实际生产中。
Due Date
投入
铸造 接单日
铸造
反向排序法 加工
热处理
加工
正向排序法 热处理
装配
装配 交货日
4、按目标函数的性质 平均流程时间最短的排序问题 使误期完工的工件数最少的排序问题 ……
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排序的目标
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三、优先调度规则
1、FCFS（First Come First Served）规则 （先到先服务规则）
M1
M2
5
M3
M4
T平顺
n = 4, t1 = 10, t2 = 5, t3 = 15, t4 = 10 T平顺 =n∑ti +(n-1) ∑ min(tj ,tj+1 )
= 4 ×(10+5+15+10) + (4-1) × (5+5+10)
= 100
15 10
0 20 40 60 80 100 120 140 160
F1max =28
2
3
1
4
Pi1 3/3 6/9 1/10 3/13 Pi2 4/7 2/11 8/19 9/28 Pi3 5/12 8/23 4/27 2/30
F2max =30
最后排序方案： 1-2-3-4
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五、相同零件的移动方式 1、顺序移动方式：整批移动
管理简单，设备充分负荷。 有等待现象，加工周期长。
控制过程与类型
同期控制 （问题发生时进行纠正）
信息流向 纠Biblioteka Baidu措施
投入 （生产要素）
转换 （生产过程）
产出 （生产结果）
前馈控制 （对预计问题采取预防措施）
反馈控制 （问题发生后再加以纠正）
MRP 生产控制
实际生产进度 统计分析结果
作业计划编制 （计划调整）
生产进度单 生产任务单
制造加工 装配过程
（二）n个作业两台机床的排序（n/2/P/Fmax） 约翰逊规则——目标函数是使最长流程时间最小
最长流程时间Fmax——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。
约翰逊规则
如果
min(ai,bj) < min(aj,bi)
则工件i应该排在j之前。
工件 A1 A2 A3 A4 A5 机床1 12 4 5 15 10 机床2 22 5 3 16 8
A3
A2
A3
A2
A5 A3
A2 A1
A5 A3
A2 A1 A4 A5 A3
A2 A1 A4 A5 A3 4 12 15 10 5 5 22 16 8 3
零件号
A2 A1 A4 A5 A3
机床1 开始加工时间 0 4 16 31 41
4、MWKR（Most Work Remaining）规则 优先选择余下加工时间最长的工件
——使不同工作量的工件完工时间尽量接近。
5、LWKR（Least Work Remaining ）规则
优先选择余下加工时间最短的工件 ——使工作量小的工件尽快完成
6、 SST（ Smallest Slack Time）规则 ST=交货期前所剩余时间 - 工件余下加工时间 ST最短的任务最先完成——最小松弛时间规则。
7、SCR（Smallest Critical Ratio）规则
优先选择临界比最小的工件 ——使工件延误时间最小 临界比=交货期前所剩余时间/工件余下加工时间
8、LCFS（后到先服务）规则 经常作为默认规则使用。
9、RANDOM规则 随机地挑选下一个
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FCFS SPT 服务业排队规则 预定优先 紧急优先 其他
生产厂调度 生产厂调度 生产厂调度 生产厂调度
生产厂
生产厂
生产厂
生产厂
辅助厂调度
车间 调度
车间 调度
车间 调度
车间 调度
车间 调度
车间 调度
如果中间为等号，工件i既可以在工件j之前，也 可在之后。
约翰逊规则的基本步骤： 1、列出每个作业在两台机床上的作业时间； 2、选择最短的作业时间； 3、如果最短的作业时间来自于第一台机床，则首先进 行该作业；
如果最短的作业时间来自于第二台机床，则该作业 最后完成。 4、对剩余的作业重复进行步骤2和3，直到排序完成。
按订单的先后顺序进行加工（优先选择最早进入可 排工序集合的工件） ——来自排队论，对工件较公平
2、SPT（Shortest Processing Time）规则 （最短加工时间规则）
优先选择加工时间最短的工件 ——使工件的平均流程时间最短，减少在制品量。
3、EDD（Earliest Due Date）规则 优先选择完工期限最紧的工件 ——使工件延误时间最少
EDD规则
加工 开始 加工 结束 流程 预计取 实际取 提前小 拖延 顺序 工作 时间 工作 时间 货时间 货时间 时数 时间
A 08
8 8 10
10
2
B 8 6 14 14 12
14
2
D 14 3 17 17 18
18
C 17 15 32 32 20
32
1 12
E 32 12 44 44 22 44
作业计划（Scheduling）：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 与完成时间。
为什么要排队?
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二、制造业作业排序问题的分类
1、按机器的种类和数量
单台机器的排序问题 单件作业（Job-shop）
多台机器的排序问题 流水作业（Flow-shop）
J1
22
总数
115
118
3
36
平均
23
0.6 7.2
平均在制品库存 平均总库存
115/44=2.61（个） 118/44=2.68（个）
SPT规则：平均流程时间最短，在制品库存量更少。 EDD规则：平均延迟时间较少，可以给顾客提供更好
的服务，也提供了更低的总库存水平。
从数学上可以证明：SPT规则是最优的方案。
1、生产调度的主要任务 （1）检查生产作业的准备情况； （2）检查生产作业计划的执行情况； （3）根据生产需要合理调配生产资源； （4）组织厂级和车间级的调度会议。
公司调度系统的设置
公司总调
（生产部）
炉料调度 销售调度 质量调度
运输调度 设备调度
炉料公司 销售公司 技术、质检部门 铁、汽运公司 设备部
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主要内容
第一节 制造业作业计划的理论与方法 第二节 制造业生产控制 第三节 服务作业计划
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第一节 制造业作业计划的理论与方法 一、作业计划与排序 二、制造业作业排序问题的分类 三、优先调度规则 四、作业排序方法 五、相同零件的移动方式
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一、作业计划与排序 排序（Sequencing）：确定工件在机器上的加工顺序。
第六章 作业计划与生产控制
引言 学习目标 主要内容 训练
综合计划 主生产计划（MPS）
物料需求计划（MRP） 生产作业计划 ——将MRP转化为各个车间、班组、工作地的任务
混流生产线的物料顺序供应原理图
四种型号的电视机的装配工时定额
型号 部装定额工时
（小时）
A
15
B
8
C
6
D
12
总装定额工时 （小时） 4 10
人们提出了多种启发式算法，以便以最小的计算 量得到足够好的结果。
一般n/m/P/Fmax问题的启发式算法——CDS法 坎贝尔等人于1970年把Johnson算法用于一般的 n/m/P/Fmax问题，得到 了一个启发式算法，简称CDS法。 1、取首末两道工序，用约翰逊排序，求Fmax 2、取首两道工序及尾两道工序的和，求Fmax 3、取首三道工序的和和尾三道工序的和，求Fmax 依次类推，直到所有的情况（m-1）种都考虑后，比较 得到的Fmax，找出其中最小的那个排序方案为所求方案。
例：4个工件在3个机器上作业
1
Pi1 1 Pi2 8 Pi3 4
234 363 429 582
1 234
方案1 Pi1
1 363
Pi3
4 582
方案2 Pi1 +Pi2 9 7 8 12
Pi2+ Pi3 12 9 10 11
方案1排序结果：1-2-3-4 方案2排序结果：2-3-1-4
1
2
3
4
Pi1 1/1 3/4 6/10 3/13 Pi2 8/9 4/13 2/15 9/24 Pi3 4/13 5/18 8/26 2/28
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四、作业排序方法
在理论方面，排序问题的难度随着机床数量的增加而 增大，而不是随需加工的作业数量的增加而增大。
（一）n个作业单台机床的排序
零件 所需标准加工时间（h） 顾客预计取货时间（h）
A
8
10
B
6
12
C
15
20
D
3
18
E
12
22
用SPT规则得出的作业排序
加工 开始 加工 结束 流程 预计取 实际取 提前小 拖延 顺序 工作 时间 工作 时间 货时间 货时间 时数 时间
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第二节 制造业生产控制
一、生产作业控制的内涵 二、生产作业控制方法
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一、生产作业控制的内涵
生产计划 实际运行
调度和协调
调度和协调
生产作业控制——将实际生产完成情况与计划标准进 行比较，根据偏差状况对生产作业进行不同程度的实 时修改与调整，保证生产计划的完成。
麦当劳规定
面包厚度1.7cm； 牛肉饼一律重47.32克； 直径9.85cm，厚6.65cm； 烤面包55秒，煎肉饼1分45秒， 可乐和芬达的温度为4℃； 所有的柜台都是92cm； 炸薯条超过7分钟，汉堡包超过10分钟便毫不犹豫地扔掉； 顾客从点膳到取走食品的标准时间为32秒； 工作人员用清洁消毒剂洗手，双手揉搓时间最少是20秒。
J2
J3
设备
J4
…
到达系统工件的集合
离开机器
J1
J2
J3
设备1 设备2
J4
…
到达系统工件的集合
……..
离开机器
2、按工件到达的情况
静态 动态
3、按排序顺序
前向排序 后向排序
Forward Scheduling BE
Backward Scheduling BE
Today
Due Date Today
Q 累计
日计划 T
生产进度坐标图
日期 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26
作业 品种1
品种2
品种3
图中：
计划时间；
实际进度；
甘特图
2、工作步骤 （1）生产进度统计 （2）进度差异分析 （3）作业调整
①改变作业顺序 ②安排加班 ③向其他生产环节求援 ④利用外协
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（二）生产调度 下达生产作业计划，发现生产进度偏离预定计划而采 取的调配资源的行动。