第九章制造业作业计划与控制

9.3 流水作业排序
一、最长流程时间的计算：加工时间矩阵 1、第一行第一列把加工时间的数值作为完工时间标在 其加工时间的右上角，第一行其他元素，从左至右依次 将前一列右上角数字加上本列的加工时间，将结果填在 该列加工时间的右上角。 2、第二行到m行第一列算法相同。 3、第二行到m行第二列到第n列，从本行前一列和本列 上一行右上角数字两者中选大的，再和本列加工时间相 加，结果写在右上角。 4、最后一行最后一列右上角数字即为所求。
排序问题的应用和分类
服务业-----主要是人力的排序 制造业---- 主要是加工件在设备上的排序 对于工艺专业化按排设备的车间：
分类: n 工件到1台机器---- n/1
n 工件到m台机器 ----n/m
静态和动态排序
排序的重要性
在排序不恰当的车间，经常会出现作业等待时 间占总生产周期的 95%，从而造成一个较长的 工作流周期，再加上库存时间和其他时间，就 会使现金流周期长
2 _ _ _ _ _ 2 _ _ _ _ 3 2 5 _ _ _ 3 2 5 _ _ 4 3
2. 余下加工时间中最小者为2， 它出现在M2上，相应的工件 （工件3）应将它排到最后一 位。划去工件3的加工时间。
3. 继续按Johnson算法安排余下 工件的加工顺序。 答案：最优加工顺序为 S=(2,5,6,1,4,3)
9.3 流水作业排序
二、 n / 2 /F / Fmax问题的最优算法
S.M.Johnson于1954年提出了一个排序方法，其 目的是极小化从第一个作业开始到最后一个作业 为止的全部流程时间。约翰逊规则包含下列几个 步骤（n/2)： A. 列出每个作业在两台工作中心上的作业时间表 ； B. 找出最短的作业时间； C. 如果最短的作业时间来自第一台工作中心，则将它 排到前面；如果最短的作业时间来自第二个工作中 心，则将该作业排到最后； D. 对剩余作业重复进行步骤 A和 B，直到排序完成。
批量和生产间隔期
以期定量法 以期定量法是根据标准的生产间隔来确定 批量的一种方法。当产品的年产量确定以后， 生产间隔期和批量关系可用以下公式表示： 批量＝生产运作间隔期×平均日产量
生产周期
毛坯加 工周期 保险期 机械加工周期 源自文库险期 装配周期
装配投入 提前期 机械加工投入提前期 毛坯加工出产提前期 毛坯加工投入提前期 产品生命周期
生产作业计划的期量标准
生产作业计划工作由作业计划编制与作业计 划控制两部分组成。 作业计划编制：包括制定期量标准、开展生 产运作能力核算与平衡、编制各种形式的生 产作业计划等 作业计划控制包括生产运作调度、生产运作 作业统计与分析等内容。
生产作业计划的期量标准
期量标准：为了合理的组织企业生产活动，在生 产产品或零件的期限和生产数量方面的所规定的 标准数据。
调度：是作业计划编制以后是实行生产控制的一切行动。
排序中的几个概念
工件（Job）：服务对象
机器（Machine、Process）:服务者
如： n个零件在机器上加工，则零件是工件，设备是 机器；
工人维修设备，出故障的设备是工件，工人是 机器。
排序中的几个概念
工序
对不允许中断加工的情况来说，一个工件 (Jj,j=1,2,…n)在一台机器（Mi，i=1,2,…m）上连续加工 的过程称为工序（Operation）。
9.2作业排序概念
排序的基本概念：
排序：就是要将不同的工作任务安排一个执行的顺序， 使预定的目标最优化。实际上就是要解决如何按时间的先 后，将有限的人力、物力分配给不同工作任务，使预定目 标最优化的问题。 派工：在作业计划制定以后，按照作业计划的要求，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。 赶工：是在实际季度已经落后于计划进度时采取的行动。
交货最大延误时间： Dmax 0
N个作业单台工作中心的排序
例：n个作业单台工作中心排序问题。在一周的开始，有5位顾客提交了
他们的订单。原始数据为： 订单（以到达的顺序） A B C D E 加工时间（天） 3 4 2 6 1 交货期（天） 5 6 7 9 2
方案一：FCFS规则
方案一
加工顺序 A
生产作业计划的作用 保证主生产计划规定的生产运作任务的完成。 保证企业获取更好的经济效益。
编制生产作业计划的内容
1。制定或修改期量标准 2。编制生产作业计划 3。进行设备和生产面积的核算和平衡 4。生产现场管理 （1）生产作业准备和服务 （2）生产现场的布置 （3）日常生产派工（4）生产任务的临时调整 （5）鼓励职工的劳动热情 5。生产控制
生产提前期计算
前后车间生产批量相同的时候：
某车间的出产提前期=后续车间投入提前期+保险期 某车间的投入提前期=该车间出产提前期+该车间生产周期 计算过程按工艺过程反顺序进行
当不同的工艺阶段的批量不同的时候：
某车间的出产提前期=后续车间投入提前期+保险期+ （本车间生产间隔期-后车间生产间隔期）
生产提前期
生产提前期
当不同的工艺阶段的批量不同的时候：
某车间的出产提前期=后续车间投入提前期+保险期+ （本车间生产间隔期-后车间生产间隔期） 车 间 批 量 生产周期 20 50 30 间隔期 60 30 10
毛 坯 机加工 装 配
240 120 40
生产提前期
毛坯周期 1～240
保险期
机加工周期 1～120
第九章 制造业作业计划与控制
9.1 生产作业计划
9.2 作业排序概念
9.3 流水作业排序
9.4 单件作业排序
9.5 生产作业控制
9.1生产作业计划
生产作业计划的概念
生产作业计划：是生产计划的具体实施计划。把 生产计划规定的任务，具体地分配到每个生产单 元，以及每个工作中心和每个操作工人，确定他 们在月、周、日以及每个轮班中的具体任务。
交货最大延误时间： Dmax max(0, L4 ) F4 d4 7
N个作业单台工作中心的排序
按照EDD规则：
零件加工顺序
工序时间
D
5
C
1
E
4
B
7
A
3
实际通过时间Fi
5 6 要求交货日期di 6 8 10 14 17
20
23
20
1 n 1 F Fi (5 6 10 17 20) 11.6 平均通过设备时间： n i 1 5
机械加工 60 装配 10
12
6 1
6
12 3
3
3 0
生产提前期
计算提前期：
D装出=0天；
D装入=T装=3天； D机出= D装入+T保+（R机-R装）=[3+3+（6-1）]=11 （天） D机入= D机出+T机=（11+12）=23（天） D毛出= D机入+T保+（R毛-R机）=[23+3+（126）]=32（天） D毛入= D毛出+T毛=32+6=38（天）
零件 加工时间 交货时间 A 3 23 B 7 20 C 1 8 D 5 6 E 4 14
N个作业单台工作中心的排序
按照SPT规则：
零件加工顺序
工序时间
C
1
A
3
E
4
D
5
B
7
实际通过时间Fi
要求交货日期di
1
8
4 23
8 14
13 6
20
20
1 n 1 F Fi (1 4 8 13 20) 9.2 平均通过设备时间： n i 1 5
交货最大延误时间： Dmax 0
N个作业单台工作中心的排序
混合规则： 如果存在在延误期为0的情况下，通过排序使平均通过时间最小 D A E B 零件加工顺序 C 工序时间 1 5 3 4 7
实际通过时间Fi
1 要求交货日期di 6 9 23 13
20
20
8
6
14
平均通过设备时间：
1 n 1 F Fi (1 6 9 13 20) 9.8 n i 1 5
期量标准按每种产品分别制定：
大量流水线：节拍、在制品定额； 成批生产：批量、生产间隔期、生产周期、提前期、 在制品定额； 单件生产：产品生产周期、提前期
批量和生产间隔期
在成批生产的企业中，按批量来组织生产是
一个非常重要的特征。生产批量大，在生产组 织的轮番次数就越少，生产过程相对稳定，产 品品种更换次数相应减少。然而批量大，每批 产品的生产周期比较长，生产中占用的生产面 积、仓库面积增加等。因此，必须用科学的方 法来确定生产批量 生产间隔期又称生产运作重复期，是指相邻 两批相同制品投入或出产的时间间隔。
“n个作业——单台工作中心的问题”或“n/1”，理论上，排序 问题的难度随着工作中心数量的增加而增大，而不是随着作业 数量的增加而增大，对n的约束是其必须是确定 的有限的数 例：同类型5个工件A、B、C、D、E，要在一台设备上加工， 用STP、EDD规则及二者混合规则排序。已知单件加工时间 和交货期要求见下表：
示例
例 求表所示，6/2问题的最优解 i ai bi 1 5 7 2 1 2 3 8 2 4 5 4 5 3 7 6 4 4 1. 从矩阵中找出最短加工时间， 它出现在M1上，所以，相应 的工件（工件2），将工件2排 在第1位。划去工件2的加工时 间。
将工件2排第1位 将工件3排第6位 将工件5排第2位 将工件4排第5位
将工件6排第3位
将工件1排第4位
2 5 6 _ 4 3
2 5 6 1 4 3
9.3 流水作业排序
三、 n / m /F / Fmax问题的最优算法
1、Palmer法
2、关键工件法
3、CDS法
9.4 单件作业排序
•作业排序的优先规则：详细说明所做工作的次序
1 FCFS（先到优先）：按订单送到的先后顺序进行加工.
生产周期与生产提前期的关系
生产提前期
生产提前期是指产品（毛坯、零件）在各生产环节
出产（或投入）的时间，比成品出产时间所要提前的 时间安量。
生产提前期是成批生产企业编制生产作业计划不可 或缺的期量标准。
生产提前期的制定，分为：
前后车间生产批量相等情况下提前期的制定 前后工序车间生产批量不等时生产提前期的制定
工作流相当于现金流，而作业排序是整个过程 的核心。作业排序是安排作业的活动、资源使 用或配置设施的时间表。
排序问题的表示方法
n / m /A / B n表示工件数目 m表示机器数目 A表示车间类型： F流水作业排序P流水作业排列排序G单件 当m=1A空 B表示目标函数 例如: n /3 /p /Cmax表示n个工件经3台机器加工的 流水作业排序问题
利用FCFS规则，其流程时间的结果如下：
加工时间 3 交货日期 5 流程时间 0+3=3
B
C D
4
2 6
6
7 9
3+4=7
7+2=9 9+6=15
保险期 装配周期
121～240
1～40 41～80 81～120 121～160 161～200 201～240
装配投入提前期
机加工出产提前期
机加工投入提前期 毛坯出产提前期 毛坯投入提前期
生产提前期
例某产品部分期量标准
期量 标准 工艺阶段
批量Q
生产间 隔期R
生产周 期T
保险期 T保
毛坯准备 120
7、 CR（临界比） 计算出距离到期日所剩的时间与还需的工作时间的 比率， 按照比率递增的次序安排工作进度。
评价优先规则的标准
平均完成时间
利用率
=
=
流程总时间
任务数
处理时间
流程总时间 = 流程总时间 处理时间
系统中平均 任务数 任务平均延迟 时间
=
延迟总时间 任务数
N个作业单台工作中心的排序
批量和生产间隔期
批量和生产间隔期的确定常用法有：
以量定期法
以量定期法有经济生产批量和最小批量 法两种。最小批量法是以保证设备的合理利 用和提高生产率为主要目标的一种批量计算 方法。 最小批量＝更换品种的设备调整时间/(设 备调整允许损失系数×单件工序加工时间) 设备调整允许损失系数一般去0.02－0.12 之间，主要根据经验确定。
2 SPT （最短作业时间优先）：优先选择最短加工时 间的任务。 3 EDD(交货期优先)：最早交货期最早加工。
4. SST（剩余时间最短优先）或LS（最短松弛时间）：
剩余时间（松弛时间）是指距交货期前所剩余时间减去加工时 间所得的差值。优先权给剩余时间最短的任务。
作业排序的优先规则
5、RAN（随机规则） 主管或操作工通常随意选择一件他们喜欢的进行加工 6 LCFS（后到优先）：该规则经常作为缺省规 则使用。因为后来的工单放在先来的上面，操 作人员通常是先加工上面的工单。