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i 1 4 6 3 5 2

P i1 4 5 3 4 8 6

P i2

3 9 1 3 7 5P i37 6 8 2 5 9P i4

5 6 3 9 2 4

4 9 12 16 24 30

7 18 19 22 31 3614 24 32 34 39 4819 30 35 44 46 52

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）。

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 2 563将工件4排在第5位 2 5643将工件1排在第4位 2

5

6

1

4

3

最优加工顺序为S=(2,5,6,1,4,3), F max =28

I 1 2 3 4 5 6Ai 5 1 8 5 3 4Bi 7 2 2 4 7 4

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。

工件i 1 2 3 4P i1 2 1 6 3P i2

4 8 2 9

P i3 5 4 8 2

11 13 16 14

C

S a (2,1)S b (4)

所求顺序：

（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

加工周期

时间

12

34

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 （分钟/件），i=1.2…n. 则该批零件的加工周期为：

i t

121

...m i

m

i T nt nt nt n t ==++=∑

平行移动方式

工序1

234

零件平行移动的加工周期 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

234

平行顺序移动加工周期计算

第三节单件作业计划问题

1、 问题的描述

T 平

1211

1

(1)m m

i i nt t n t ==+-∑平1

1

1

(1)m m i i

i i T t n t -==+-∑∑平顺=n