生产排程

Chapter 8.

生产排程

Operations Scheduling

生产排程的架构

定义:将各个生产作业,根据其顺序限制,作业时间以及所需的设备资源,完成一系列的排序步骤或路径.

目标:

安排作业进度

确保准时交货

确保生产时能获得必要的材料,零件和设备

预知瓶颈,及早解决

使作业负荷平衡,生产线平衡

排程需考虑的要点

评估标准:对於排程问题管理人员主要关心的目标为交期,流程时间与工作中心产能的利用,但这三个目标通常都是相互冲突的.

工厂结构:流程型工厂之排程的复杂度和限制与零工工厂是不同的.

产品结构:单一工件或组装型工件,作业是否可重叠与批量是固定还是变动,都是排程时需考虑的重点.

工作中心产能:生产设备,员工以及瓶颈工作中心的产能是固定还是可变动的.

排程问题的种类

根据作业时间的特性,可排程问题分为以下两类:

静态(Static)排程问题:所有工件同时到达生产系统,并且所有的机器在工件到达时都是可以加工处理的.

动态(Dynamic)排程问题:所有工件并非一次全部同时到达,而是陆续的到达生产系统.

根据工件抵达生产系统的特性,可排程问题分为以下两类:

确定性(Deterministic)排程问题:所有的作业加工时间皆已知且固定.

随机性(Stochastic)排程问题:所有的作业加工时间呈现某一机率分配.

根据工厂现场可用的机器数目来分类,分类如下:

单机(Single Machine)排程问题:只有一台机器,且所有工件皆必须在此机器上加工.

多机(Multiple Machines)排程问题:多机排程问题又可根据工件在机台的加工作业流程分为平行机台(Parallel Machines)排程问题,流程型工厂(Flow Shop)排程问题以及零工型工厂(Job Shop)排程问题.

平行机台

生产环境中平行机台依照机器的性质可分成三类:

完全相同的机台(Identical Machine):每一部机器的功能或速度都完全相同,即相同的订单在任一机台上所需的加工时间皆相等.

等效机台(Uniform Machine):相同的订单在平行机台上的加工时间,会随著每一机台的速率参数不同而有变化.

非等效平行机台(Unrelated Parallel Machine):即相同的订单在任一机台上加工的时间均不相关且成不均匀的比例.

平行机台

流程型工厂

每一工件均必须以相同的作业顺序经过M部机器加工,而根据加工时间是否可以为零可以将流程型工厂区分为纯流程型工厂(Pure Flow-Shop)和一般流程型工厂(General Flow-Shop)两

种.

零工型工厂

每个工件可以有不同的生产途程.

排程符号介绍

排程绩效衡量准则

1. —总完工时间(Maximum Completion Time; Makespan)

总完工时间又称最大完工时间,即全部工件皆完成加工所花费的时间,亦即最后一个工件在最后一部机器上的完工时间.总完工时间通常被使用来衡量机器设备之利用率,总完工时间的缩短,除了可以提高机器的利用率及生产效率之外,亦可预留更多的弹性时间,来预防生产线的突发状况.

排程绩效衡量准则

2. —总流程时间(Total Flowtime)

流程时间指工件从到达现场后开始加工到其完工时,其在系统中所花费的时间,而总流程时间即为所有工件之流程时间的总和,亦即所有工件之完工时间之总和.因此总流程时间希望减至最低,也就是工厂之在制品库存希望减至最低,以降低存货成本.

排程绩效衡量准则

3. —总延迟时间(Total Tardiness)

延迟时间是指工件之完工时间大於工件交期所产生的工件延误状况,总延迟时间即为所有工件延迟时间之总和.总延迟时间代表系统延迟交货的程度,假如延迟交货情况严重,将使顾客对於厂商失去信心,造成厂商商誉的损失与订单的流失.

排程绩效衡量准则

4. —最大延迟时间(Maximum Tardiness)

最大延迟时间指在所有工件中,交货延误程度最大的工件延迟时间.最大延迟时间与总延误时间的差别在於最大延迟时间能够控制系统中各别工件的延迟交货状况,不至於产生对於部份顾客产生严重的延迟交货情形;而总延迟时间只能控制所有工件的总延迟交货状况,无法控制单一工件的延迟交货状况.

排程绩效衡量准则

5. —平均流程时间

6. —平均延迟时间

7. —总延迟工件数

排序法则

假如n个工件要被安排於m台机器上加工,则将有(n!)m种排列方法,因此很难在有效的时间内找到最佳排程,因此会使用一些较简单的启发式方法,以在短时间内找到绩效不错的排程.一般常用的启发式方法包括:

FCFS(First Come First Serve):先抵达机台的工件优先处理,此法则以时被认为是公平的.

SPT(Shortest Processing Time):处理时间较短的工件优先被处理,此法则有助於降低WIP存量,平均工件完成时间和平均工件延迟.

EDD(Earliest Due Date):到期日较短的工件优先被处理,此法则在减少工件的延迟上有很好的效果.

排序法则

CR(Critical Ratio):距到期日所剩之时间除以完成工作所需时间,值愈小的优先处理,此法则在实务界广被使用.

LWR(Least Work Remaining):SPT法则的一种扩充,此法则考虑到处理工件所剩余的未处理时间,每一工件剩下未完成工作时间总和最小的优先处理.