生產(chǎn)與運(yùn)作管理制造業(yè)作業(yè)計(jì)劃概述

第11章制造業(yè)作業(yè)計(jì)劃與控制SchedulingandControllingforManufacturing11.1作業(yè)計(jì)劃問題的基本概念11.2流水作業(yè)排序問題11.3單件作業(yè)的排序問題11.4生產(chǎn)作業(yè)控制

111.1作業(yè)計(jì)劃問題的基本概念編制作業(yè)計(jì)劃要解決的問題編制作業(yè)計(jì)劃實(shí)質(zhì)上是要將資源分配給不同的任務(wù)，按照既定的優(yōu)化目標(biāo)，確定各種資源利用的時(shí)間問題。由于每臺(tái)機(jī)器都可能被分配了多項(xiàng)任務(wù)，而這些任務(wù)受到加工路線的約束，就帶來了零件在機(jī)器上加工的順序問題。211.1作業(yè)計(jì)劃問題的基本概念（續(xù)）有關(guān)的名詞術(shù)語編制作業(yè)計(jì)劃或日程安排(Scheduling)排序(Sequencing)派工(Dispatching)控制(Controlling)趕工(Expediting)“調(diào)度”是作業(yè)計(jì)劃編制后實(shí)施生產(chǎn)控制所采取的一切行動(dòng)，“編制作業(yè)計(jì)劃”是加工制造發(fā)生之前的活動(dòng)311.1作業(yè)計(jì)劃問題的基本概念（續(xù)）“機(jī)器”，可以是工廠里的各種機(jī)床，也可以是維修工人；可以是輪船要停靠的碼頭，也可以是電子的計(jì)算機(jī)中央處理單元、存貯器和輸入、輸出單元。一句話，表示“服務(wù)者”“零件”代表“服務(wù)對(duì)象”。零件可以是單個(gè)零件，也可以是一批相同的零件“加工路線”是零件加工的工藝過程決定的，它是零件加工在技術(shù)上的約束“加工順序”則表示每臺(tái)機(jī)器加工n個(gè)零件的先后順序，是排序和編制作業(yè)計(jì)劃要解決的問題411.2流水作業(yè)排序問題流水車間(Flowshop):工件的加工路線都一致，典型的如流水線11.2.1最長(zhǎng)流程時(shí)間的計(jì)算11.2.2兩臺(tái)機(jī)器排序問題的最優(yōu)算法11.2.3多臺(tái)機(jī)器排序問題的啟發(fā)式算法Work

Center#1WorkCenter#2Output511.2.1最長(zhǎng)流程時(shí)間的計(jì)算工件代號(hào)i146352Pi1453486Pi2391375Pi3768259Pi4563924491216243071819223136142432343948193035444652611.2.2兩臺(tái)機(jī)器排序問題的最優(yōu)算法約翰森法則如果Min(ai,bj)<Min(aj,bi),則工件i應(yīng)該排在工件j之前。約翰森算法（1）從加工時(shí)間矩陣中找出最短加工時(shí)間；（2）若最短加工時(shí)間出現(xiàn)在機(jī)器M1

上，則對(duì)應(yīng)工件應(yīng)該盡可能往前排；若最短加工時(shí)間出現(xiàn)在機(jī)器M2上，則對(duì)應(yīng)工件應(yīng)該盡可能往后排。711.2.2兩臺(tái)機(jī)器排序問題的最優(yōu)算法（續(xù)）然后從加工時(shí)間矩陣中劃去已排序工件的加工時(shí)間。若最短加工時(shí)間有多個(gè)，則任挑一個(gè)。（3）若所有工件都已排序，停止。否則，轉(zhuǎn)步驟（1）。8將工件2排在第1位

2將工件3排在第6位

2

3將工件5排在第2位

2

5

3將工件6排在第3位

2

5

6

3將工件4排在第5位

2

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6

4

3將工件1排在第4位

2

5

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1

4

3最優(yōu)加工順序?yàn)镾=(2,5,6,1,4,3),Fmax=28I123456Ai518534Bi72247411.2.2兩臺(tái)機(jī)器排序問題的最優(yōu)算法（續(xù)）911.2.2兩臺(tái)機(jī)器排序問題的最優(yōu)算法（續(xù)）Johnson算法的改進(jìn)1.將所有ai≤

bi的工件按ai值不減的順序排成一個(gè)序列A；2.將ai＞bi的工件按bi值不增的順序排成一個(gè)序列B；3.將A放到B之前，就構(gòu)成了一個(gè)最優(yōu)加工順序。1011.2.2兩兩臺(tái)機(jī)機(jī)器排序序問題的的最優(yōu)優(yōu)算法（（續(xù)）舉舉例例工件號(hào)123456ai518534bi722474工件最優(yōu)優(yōu)順序：：2561431345582747424813182631115222628aibi最優(yōu)順序下下的加工周周期為281111.2.3多臺(tái)臺(tái)機(jī)器排序序問題的啟啟發(fā)式算算法關(guān)鍵工件法法1.計(jì)算算每個(gè)工件件的總加工工時(shí)間，將將加工時(shí)間間最長(zhǎng)的工工件作為關(guān)關(guān)鍵工件C；2.對(duì)于于余下的工工件，若pi1≤pim則按pi1不減的順序序排成一個(gè)個(gè)序列Sa,若pi1>pim則按pim不增的順序序排成一個(gè)個(gè)序列Sb;3.順序序（Sa,C,Sb）即為所求求順序。1211.2.3多臺(tái)臺(tái)機(jī)器排序序問題的啟啟發(fā)式算算法（續(xù)））舉例工件i1234Pi12163Pi24829Pi3548211131614CSa(2,1)Sb(4)所求順序：：（2,1,3,4））1311.2.4相同同零件不同同移動(dòng)方式式下加工工周期的計(jì)計(jì)算當(dāng)n個(gè)零件件相同，則則無排序問問題。但不不同移動(dòng)方方式下的加加工周期不不同三種典型的的移動(dòng)方式式順序移動(dòng)方方式：一批批零件全部部加工完成成后，整批批移動(dòng)到下下道工序加加工平行移動(dòng)方方式：?jiǎn)蝹€(gè)個(gè)零件加工工完成后，，立即移動(dòng)動(dòng)到下道工工序加工平行順序移移動(dòng)方式：：兩者混合合14順序移動(dòng)方方式加工周期時(shí)間工序1234順序移動(dòng)方式15設(shè)零件批量量為n（件件），工序序數(shù)目為m，一批零零件不計(jì)算算工序間運(yùn)運(yùn)輸時(shí)間，，只考慮加加工時(shí)間，，設(shè)其加工工的周期為為T（分鐘鐘），零件件在i道工工序的單件件工時(shí)為（（分鐘/件件），i=1.2……n.則該批零件件的加工周周期為：順序移動(dòng)方方式（續(xù)））16平行移動(dòng)方方式工序1234時(shí)間加工周期17平行移動(dòng)方方式（續(xù)））零件平行移移動(dòng)的加工工周期為為：18平行順序移移動(dòng)方式特點(diǎn)：既保保持一批零零件順序加加工，有盡盡可能使相相鄰工序加加工時(shí)間平平行進(jìn)行。。如圖所示示：時(shí)間工序1234加工周期期19平行順序移移動(dòng)方式（（續(xù)）平行順序移移動(dòng)加工周周期計(jì)算2011.3單單件作業(yè)業(yè)排序問題題11.3.1問題題的描述11.3.2兩種種作業(yè)計(jì)劃劃的構(gòu)成11.3.3求解解一般n/m/G/Fmax問題的啟發(fā)發(fā)式方法2111.3.1問題題的描述D=1,1,11,2,31,3,22,1,32,2,12,3,2T=241345加工描述矩矩陣D和加加工時(shí)間矩矩陣T對(duì)應(yīng)應(yīng)2211.3.2兩種種作業(yè)計(jì)劃劃的構(gòu)成符號(hào)說明每安排一道道工序稱為為一“步””{St}:t步之之前已排序序工序構(gòu)成成的部分作作業(yè)計(jì)劃；；{Ot}:t步可可排序工序序的集合；；Tk為{Ot}中工序Ok的最早可能能開始時(shí)間間；T’k為{Ot}中工序Ok的最早可能能完成時(shí)間間。2311.3.2兩種種作業(yè)計(jì)劃劃的構(gòu)成能動(dòng)作業(yè)計(jì)計(jì)劃的構(gòu)成成（1）設(shè)t=1,{S1}為空集，，{O1}為各工件件第一道工工序的集合合。（2）求T*=min{T’k},并求出T*所出現(xiàn)的機(jī)機(jī)器M*。如果M*有多臺(tái)，則則任選一臺(tái)臺(tái)。（3）從{Ot}中選出滿滿足以下兩兩個(gè)條件的的工序Oj：需要M*加工，且Tj<T*。（4）將選定的工工序Oj放入{St},從{Ot}中消去Oj,并將Oj的緊后工序序放入{Ot}，使t=t+1.（5）若還還有未安排排的工序，，轉(zhuǎn)步驟（（2）；否否則，停止止。24能動(dòng)作業(yè)計(jì)計(jì)劃的構(gòu)成成t{Ot}TkT`kT*M*Oj11,1,12,1,300232M11,1,121,2,32,1,320633M32,1,331,2,32,2,133777M3M11,2,341,3,22,2,173877M12,2,151,3,22,3,2778128M21,3,262,3,281313M22,3,225能動(dòng)作業(yè)計(jì)計(jì)劃的甘特特圖2,3,21,1,12,2,11,3,22,1,31,2,33778132370時(shí)間機(jī)器M1M2M32611.3.2兩種種作業(yè)計(jì)劃劃的構(gòu)成（（續(xù)）無延遲作業(yè)業(yè)計(jì)劃的構(gòu)構(gòu)成（1）設(shè)t=1,{S1}為空集，，{O1}為各工件件第一道工工序的集合合。（2）求T*=min{Tk},并求出T*所出現(xiàn)的機(jī)機(jī)器M*。如果M*有多臺(tái)，則則任選一臺(tái)臺(tái)。（3）從{Ot}中選出滿滿足以下兩兩個(gè)條件的的工序Oj：需要M*加工，且Tj=T*。（4）將選定的工工序Oj放入{St},從{Ot}中消去Oj,并將Oj的緊后工序序放入{Ot}，使t=t+1.（5）若還還有未安排排的工序，，轉(zhuǎn)步驟（（2）；否否則，停止止。27無延遲作業(yè)業(yè)計(jì)劃的構(gòu)構(gòu)成t{Ot}TkT`kT*M*Oj11,1,12,1,3002300M1M31,1,121,2,32,1,320630M32,1,331,2,32,2,1337733M3M11,2,341,3,22,2,173873M12,2,151,3,22,3,27781277M2M22,3,261,3,2121312M21,3,228無延遲作業(yè)業(yè)計(jì)劃的甘甘特圖2,3,21,1,12,2,12,1,31,2,337712132370時(shí)間機(jī)器M1M2M31,3,22911.3.3三類類啟發(fā)式算算法（1）優(yōu)先先調(diào)度法則則構(gòu)成兩種作作業(yè)計(jì)劃的的第（3））步一般都都有多道工工序可以滿滿足，按不不同的優(yōu)先先調(diào)度法則則來選擇工工序，可以以得出滿足足不同目標(biāo)標(biāo)函數(shù)的作作業(yè)計(jì)劃計(jì)算量小已經(jīng)提出100多種種優(yōu)先調(diào)度度法則30優(yōu)先調(diào)度法法則FCFS（（firstcome,firstserved）選擇最最早進(jìn)入可可排序集合合的工序SPT(shortestprocessingtime）選擇加加工時(shí)間最最短的工序序EDD（earliestduedate）選擇完完工期限最最緊的工序序SCR(smallestcriticalratio)選選擇臨界比比最小的工工件MWKR(mostworkremaining)選擇余下下加工時(shí)間間最長(zhǎng)的工工件LWKR(leastworkremaining)選擇余余下加工時(shí)時(shí)間最短的的工件MOPNR(mostoperationsremaining)選選擇余下工工序數(shù)最多多的工件RANDOM隨機(jī)機(jī)挑選一個(gè)個(gè)工件RushTopPriority3111.3.3三類類啟發(fā)式算算法（續(xù)））（2）隨機(jī)機(jī)抽樣法從全部能動(dòng)動(dòng)計(jì)劃或無無延遲計(jì)劃劃中隨機(jī)抽抽樣，得出出多個(gè)作業(yè)業(yè)計(jì)劃，從從中取優(yōu)。。（3）概率率調(diào)度法將優(yōu)先調(diào)度度法則與隨隨機(jī)抽樣法法結(jié)合對(duì)不同工件件將優(yōu)先調(diào)調(diào)度法則分分配不同的的挑選概率率，效果較較好3211.4生生產(chǎn)作業(yè)業(yè)控制實(shí)行生產(chǎn)作作業(yè)控制的的原因生產(chǎn)環(huán)境的的變化計(jì)劃的失誤誤執(zhí)行的原因因：執(zhí)行過過程中，有有可能會(huì)出出現(xiàn)操作人人員執(zhí)行不不力、效率率不高和工工作態(tài)度等等現(xiàn)象，造造成計(jì)劃完完不成執(zhí)行因素的的影響3311.4生生產(chǎn)作業(yè)業(yè)控制（續(xù)續(xù)）生產(chǎn)作業(yè)控控制的程序序制定生產(chǎn)作作業(yè)監(jiān)控體體系監(jiān)控實(shí)際生生產(chǎn)過程評(píng)估偏差情情況采取糾偏措措施3411.4生生產(chǎn)作業(yè)業(yè)控制（續(xù)續(xù)）生產(chǎn)作業(yè)控控制的功能能為每個(gè)車間間的工單指指派優(yōu)先級(jí)級(jí)維護(hù)車間在在制品數(shù)量量將車間工單單信息傳送送到相應(yīng)辦辦公室提供實(shí)際產(chǎn)產(chǎn)出數(shù)據(jù)來來為能力控控制服務(wù)根據(jù)車間工工單對(duì)機(jī)位位的要求，，為在制品品庫(kù)存管理理提供數(shù)量量信息測(cè)量人員和和設(shè)備的效效率、利用用率和產(chǎn)量量。353611.4生生產(chǎn)作業(yè)業(yè)控制（續(xù)續(xù)）生產(chǎn)作業(yè)控控制的主要要工具實(shí)際生產(chǎn)中中，有不少少工具可以以用來進(jìn)行行生產(chǎn)作業(yè)業(yè)控制，這這些工具容容易通過運(yùn)運(yùn)用適當(dāng)?shù)牡能浖砩?，主要要包括：調(diào)度單日?qǐng)?bào)、月報(bào)報(bào)例外報(bào)告、、異常報(bào)告告輸入/輸出出（Input/outputcontrol，I/O）報(bào)告告3711.4生生產(chǎn)作業(yè)業(yè)控制（續(xù)續(xù)）漏斗模型模型介紹德國(guó)漢諾威威大學(xué)的Bechte和Wiendall等人人于20世世紀(jì)80年年代初在實(shí)實(shí)施輸入/輸出控制制時(shí)提出了了漏斗模型型（FunnelModel）。漏斗模型的的基本原則則：工作中中心的輸入入永遠(yuǎn)不能能超過工作作中心的輸輸出。當(dāng)工工作中心的的輸入超過過輸出，就就會(huì)拖欠訂訂單，結(jié)果果將會(huì)出現(xiàn)現(xiàn)作業(yè)推遲遲、客戶不不滿、下游游作業(yè)或相相關(guān)作業(yè)的的延期。38注：曲線圖圖的垂直段段表示某天天到達(dá)或完完成的一個(gè)個(gè)或多個(gè)工工件之間所所包含的工工作量；水水平段表示示相鄰兩個(gè)個(gè)到達(dá)或完完成的任務(wù)務(wù)之間的時(shí)時(shí)間間隔。。如果運(yùn)輸輸時(shí)間不變變，輸入曲曲線與上道道工序的輸輸出曲線相相對(duì)應(yīng)。3911.4生生產(chǎn)作業(yè)業(yè)控制（續(xù)續(xù)）控制規(guī)則在一段較長(zhǎng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)內(nèi)（如數(shù)周周）內(nèi)，若若工況穩(wěn)定定，輸入輸輸出兩條曲曲線可以近近似地用兩兩條直線來來表示，其其斜率（平平均生產(chǎn)率率）等于平平均在制品品庫(kù)存/平平均通過時(shí)時(shí)間實(shí)際實(shí)踐中中，可以采采用四個(gè)規(guī)規(guī)則來調(diào)整整輸入、輸輸出、在制制品庫(kù)存和和通過時(shí)間間：若希望保持持在制品庫(kù)庫(kù)存量，可可暫時(shí)增加加或減少輸輸入。若希望改變變?cè)谥破穾?kù)庫(kù)存量，可可暫時(shí)增加加或減少輸輸入。若希望平均均通過時(shí)間間在所控制制的范圍內(nèi)內(nèi)，則適當(dāng)當(dāng)調(diào)整平均均在制品庫(kù)庫(kù)存與生產(chǎn)產(chǎn)率的比例例。要使各個(gè)工工件的平均均通過時(shí)間間穩(wěn)定，可可以采用FIFO規(guī)規(guī)則來安排排各工件的的加工順序序。409、靜夜四無無鄰，荒居居舊業(yè)貧。。。2022/12/252022/12/25Sunday,December25,202210、雨中黃葉葉樹，燈下下白頭人。。。2022/12/252022/12/252022/12/2512/25/20228:59:10AM11、以以我我獨(dú)獨(dú)沈沈久久，，愧愧君君相相見見頻頻。。。。2022/12/252022/12/252022/12/25Dec-2225-Dec-2212、故故人人江江海海別別，，幾幾度度隔隔山山川川。。。。2022/12/252022/12/252022/12/25Sunday,December25,202213、乍乍見見翻翻疑疑夢(mèng)夢(mèng)，，相相悲悲各各問問年年。。。。2022/12/252022/12/252022/12/252022/12/2512/25/202214、他鄉(xiāng)生白發(fā)發(fā)，舊國(guó)見青青山。。25十二月月20222022/12/252022/12/252022/12/2515、比不了得就就不比，得不不到的就不要要。。。十二月222022/12/252022/12/252022/12/2512/25/202216、行動(dòng)出成果果，工作出財(cái)財(cái)富。。2022/12/252022/12/2525December202217、做前，能夠夠環(huán)視四周；；做時(shí)，你只只能或者最好好沿著以腳為為起點(diǎn)的射線線向前。。2022/12/252022/12/252022/12/252022/12/259、沒有有失敗敗，只只有暫暫時(shí)停停止成成功！！。2022/12/252022/12/25Sunday,December25,202210、很多多事情情努力力了未未必有有結(jié)果果，但但是不不努力力卻什什么改改變也也沒有有。。。2022/12/252022/12/252022/12/2512/25/20228:59:10AM11、成功功就是是日復(fù)復(fù)一日日那一一點(diǎn)點(diǎn)點(diǎn)小小小努力力的積積累。。。2022/12/252022/12/252022/12/25Dec-2225-Dec-2212、世間成事事，不求其其絕對(duì)圓滿滿，留一份份不足，可可得無限完完美。。2022/12/252022/12/252022/12/25Sunday,December25,202213、不知香積積寺，數(shù)里里入云峰。。。2022/12/252022/12/252022/12/252022/12/2512/25/202214、意志堅(jiān)強(qiáng)強(qiáng)的人能把把世界放在在手中像泥泥塊一樣任任意揉捏。。25十二二月20222022/12/252022/12/252022/12/2515、楚塞三三湘接，，荊門九九派通。。。。十二月222022/12/252022/12/252022/12/2512/25/202216、少年十十五二十十時(shí)，步步行奪得得胡馬騎騎。。2022/12/252022/12/2525December202217、空山新新雨后，，天氣晚晚來秋。。。2022/12/252022/12/252022/12/25202