生产与运作管理11教案

第十一章制造业作业计划与控制学时数： 2

教学目的：了解和掌握作业计划和排序问题的基本概念，流水作业排序问题、单件作业计划

问题、生产作业控制的思想和方法。

教学重点和难点：

流水作业排序问题、单件作业计划问题、生产作业控制的思想和方法。

主要教学内容及要求：

（1）了解和掌握作业计划和排序问题的基本概念；

（2）了解和掌握流水作业排序问题、单件作业计划问题、生产作业控制的思想和方法。

第一节作业计划和排序问题的基本概念

编制作业计划要解决的问题

编制作业计划实质上是要将资源分配给不同的任务，按照既定的优化目标，

确定各种资源利用的时间问题。

由于每台机器都可能被分配了多项任务，而这些任务受到加工路线的约束，

就带来了零件在机器上加工的顺序问题。

有关的名词术语

编制作业计划或日程安排(Scheduling)

排序 (Sequencing)

派工 (Dispatching)

控制 (Controlling)

赶工 (Expediting)

“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

“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、存贮器和输入、输出单

元。一句话，表示“服务者”

“零件”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

“加工路线”是零件加工的工艺过程决定的，它是零件加工在技术上的约束“加

工顺序”则表示每台机器加工 n 个零件的先后顺序，是排序和编制作业计划要

解决的问题

第二节流水作业排序问题

流水车间 (Flow shop): 工件的加工路线都一致，典型的如流水线

1、最长流程时间的计算

工件代号 i146352

P i14 P i23 P i37 P i45

491216

534

7

9 181 193 22

146 248322 34

19

6 303359 44

8

7

5

2

2430

6

315 36

39 948

46 452

2、两台机器排序问题的最优算法

约翰森法则

如果 Min(a i, b j) < Min (a j, b i),则工件 i 应该排在工件j 之前。

约翰森算法

（1）从加工时间矩阵中找出最短加工时间；

（2）若最短加工时间出现在机器 M 1上，则对应工件应该尽可能往前排；若

最短加工时间出现在机器 M 2上，则对应工件应该尽可能往后排。

然后从加工时间矩阵中划去已排序工件的加工时间。若最短加工时间有多个，则任

挑一个。

（3）若所有工件都已排序，停止。否则，转步骤（1）。

I123456

Ai518534

Bi722474

将工件 2排在第 1位2

将工件 3排在第 6位23

将工件 5排在第 2位253

将工件 6排在第 3位2563

将工件 4排在第 5位25643

将工件 1排在第 4位256143

最优加工顺序为 S=(2,5,6,1,4,3),F max =28

Johnson 算法的改进

1.将所有 a i≤ b i的工件按 a i值不减的顺序排成一个序列 A ；

2.将 a i＞ b i的工件按 b i值不增的顺序排成一个序列 B ；

3.将 A 放到 B 之前，就构成了一个最优加工顺序。

3、多台机器排序问题的启发式算法

关键工件法

1.计算每个工件的总加工时间，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 p i1≤ p im则按 p i1不减的顺序排成一个序列S a ,若

p i1>p im则按 p im不增的顺序排成一个序列S

b;

3.顺序（ S a,C,S b）即为所求顺序。

C

工件 i1234

P i12163

S a (2,1)

P i24829S b(4)

P i35482

所求顺序：

11131614（ 2,1,3,4 ）

4、相同零件不同移动方式下加工周期的计算

当n 个零件相同，则无排序问题。但不同移动方式下的加工周期不同

三种典型的移动方式

顺序移动方式：一批零件全部加工完成后，整批移动到下道工序加工

平行移动方式：单个零件加工完成后，立即移动到下道工序加工

平行顺序移动方式：两者混合

顺序移动方式

工序

1

2

3

4

时间

加工周期

顺序移动方式

设零件批量为n（件），工序数目为m，一批零件不计算工序间运输时间，只考虑加工时间，设其加工的周期为 T（分钟），零件在 i 道工序的单件工时为t i m（分钟 /件），i=1.2 ⋯ n.

则该批零件的加工周期为：T nt1 nt 2 ...nt m n t i

i 1

平行移动方式

工序

1

2

3

4

时间

加工周期

m

T 平 t1 t 2 nt1 ... nt m t i (n 1)t 1零件平行移动的加工周期T 平

i 1

平行顺序移动方式

特点：既保持一批零件顺序加工，有尽可能使相邻工

序加工时间平行进行。如图所示：

工序

1

2

3

4

加工周期时间

平行顺序移动加工周期计算

m m 1

T 平顺=n t i(n 1) t i

i 1i 1

第三节单件作业计划问题

1、问题的描述