第十章 制造業(yè)企業(yè)生產(chǎn)作業(yè)計劃

1、第十章 制造業(yè)企業(yè)生產(chǎn)作業(yè)計劃第一節(jié)第一節(jié) 基本概念基本概念第二節(jié)第二節(jié) 作業(yè)排序的表示方法和優(yōu)先原則作業(yè)排序的表示方法和優(yōu)先原則第三節(jié)第三節(jié) 制造業(yè)中生產(chǎn)作業(yè)排序的方法制造業(yè)中生產(chǎn)作業(yè)排序的方法第四節(jié)第四節(jié) 生產(chǎn)作業(yè)控制生產(chǎn)作業(yè)控制 第一節(jié)第一節(jié) 基本概念基本概念一、概念解釋一、概念解釋排序（Sequencing）是確定零件在機器上的加工順序或服務人員的工作順序。編制作業(yè)計劃（Scheduling）不僅包括確定工件的加工順序或服務人員的工作順序，而且還包括加工任務的分配、確定機器加工每個零件或人員服務的的開始時間和完成時間?！罢{(diào)度”是作業(yè)計劃編制后實施生產(chǎn)控制所采取的一切行動，編制作業(yè)計劃是

2、加工制造發(fā)生之前的活動。“派工”（Dispatching）是在作業(yè)計劃制定以后，按照作業(yè)計劃的要求，將具體生產(chǎn)任務通過工票或施工單的形式下達到具體的機床和工人，屬于通常所說的“調(diào)度”范圍。“趕工”（Expediting）是在實際進度已落后于計劃進度時采取的行動，也屬于通常所說的“調(diào)度”范圍?！皺C器”代表“服務者”，它可以是工廠里的各種機床，也可以是維修工人；可以是輪船要?？康拇a頭，也可以是電子的計算機中央處理單元、存貯器和輸入、輸出單元。“零件”代表“服務對象”，零件可以是單個零件，也可以是一批相同的零件。“加工路線”是零件加工經(jīng)過不同機器構成的路線。“加工順序”表示每臺機器加工n個零件的先后

3、順序，是排序要解決的問題。二、作業(yè)排序的分類二、作業(yè)排序的分類制造業(yè)的生產(chǎn)作業(yè)排序可以按機器、工件和目標函數(shù)的特征分類等進行分類。（1）按照機器的種類和數(shù)量不同，可以分為單臺機器的排序問題和多臺機器的排序問題。對于多臺機器的排序問題，按工件加工的路線特征，可以分成單件車間（job-shop）排序問題和流水車間（flow-shop）排序問題。工件的加工路線不同，是單件車間排序問題的基本特征；而所有工件的加工路線完全相同，則是流水車間排序問題的基本特征。（2）按參數(shù)的性質(zhì)不同，可以劃分為確定型排序和隨機型排序。隨機型排序問題指加工時間和有關參數(shù)為隨機變量，而確定型排序問題指加工時間和有關參數(shù)為已知

4、確定的量。這兩種排序問題的解法存在著本質(zhì)的區(qū)別。（3）按工件到達車間的情況不同，可以分成靜態(tài)排序問題和動態(tài)排序問題。當進行排序時，所有工件都已到達，可以依次對他們進行排序，這是靜態(tài)排序問題；若工件是陸續(xù)到達，要隨時安排它們的加工順序，這是動態(tài)排序問題。（4）按目標函數(shù)的性質(zhì)不同，也可劃分不同的排序問題。例如，同是單臺設備的排序，目標是使平均流程時間最短和使誤期完工的工件數(shù)最少，實質(zhì)上是兩種不同的排序問題。按目標函數(shù)的情況，還可以劃分為單目標排序問題和多目標排序問題。由此可見，由機器、工件和目標函數(shù)的不同特征以及其它因素上的差別，構成了多種多樣的排序問題及相應的排序方法。三、作業(yè)排序的目標和任務

5、三、作業(yè)排序的目標和任務一個企業(yè)應該有一個行之有效的作業(yè)排序系統(tǒng)，這樣才能保證生產(chǎn)計劃的順利執(zhí)行。因此，作業(yè)排序系統(tǒng)的設計必須滿足各種不同功能的要求，反映企業(yè)以及運用該系統(tǒng)的工作過程的需要。具體而言，有效的作業(yè)排序系統(tǒng)應該能夠做到：（1）對將要做的工作進行優(yōu)先權設定，以使工作任務按最有效順序排列。（2）針對具體設備分配任務及人力，通常以可利用和所需的能力為基礎。（3）以實施為目標分配工作，以使工作任務如期完成。（4）不斷監(jiān)督以確保任務的完成，周期性檢查是保證已分配的工作能夠如期完成的最常用方法。（5）對實施過程中出現(xiàn)的問題或異常情況進行辨識，這些問題或異常情況有可能改變已排序工作的狀況，需要探

6、索、運用其它解決問題的方法。（6）基于現(xiàn)存狀況或訂單變化情況對目前的作業(yè)排序進行檢查和修改。作業(yè)排序的主要目標是：（1）滿足交貨日期；（2）極小化提前期；（3）極小化準備時間或成本；（4）極小化在制品庫存；（5）極大化設備或勞動力的利用?？傊?，作業(yè)系統(tǒng)的設計應當能夠處理計劃的偏離、糾正操作中的問題，并盡快返回原計劃狀態(tài)，以便維護計劃和作業(yè)排序系統(tǒng)的有效性。四、影響作業(yè)排序的因素四、影響作業(yè)排序的因素（1）生產(chǎn)任務的到達方式。實際生產(chǎn)過程中，生產(chǎn)任務訂單的到達方式主要有兩種：一種是成批到達，另一種是在一個時間段中按照統(tǒng)計分布規(guī)律到達。到達方式不同，作業(yè)排序就不同。（2）設備種類和數(shù)量。設備數(shù)量的

7、多少對作業(yè)排序有明顯的影響。如果只有一臺機器，作業(yè)排序并不難。倘若設備數(shù)量增多，各種生產(chǎn)任務就要在多臺設備上加工，則排序問題就會復雜很多，有時候甚至找不到最佳的排序方法。（3）工作人員數(shù)量。生產(chǎn)任務不僅需要機器設備參與完成，還需要人員操作。因此，工作人員的數(shù)量也是影響排序的因素。（4）生產(chǎn)工藝流程方式。在單件小批量生產(chǎn)條件下，生產(chǎn)任務在車間內(nèi)的流動路線是多種多樣的。如果所有工件的流動路線相同，則稱為流水線車間。如果所有工件的流動路線不完全相同，則稱為非流水線車間。對于非流水線車間的排序問題，關鍵是按照概率分布從一臺設備流向滿足加工需要的另一臺設備，將其轉化為流水線車間或隨機路線車間，這類排隊問

8、題在醫(yī)院中是常見的。第二節(jié)第二節(jié) 作業(yè)排序的表示方法和優(yōu)先原則作業(yè)排序的表示方法和優(yōu)先原則一、排序問題的假設和表示方法一、排序問題的假設和表示方法為了便于分析研究，建立排序問題數(shù)學模型，有必要提出一些假設條件。（1）一個工件不能同時在幾臺不同的機器上加工。（2）每臺機器同時只能加工一個工件。（3）不允許中斷。當一個工件一旦開始加工，必須一直進行到完工，不得中途停止插入其它工件。（4）每道工序只在一臺機器上完成。（5）工件數(shù)、機器數(shù)和加工時間已知，加工時間與加工順序無關。（6）工件在加工過程中采取平行移動方式，即當上一道工序完工后，立即送下道工序加工。在下面的討論中，如不作特別說明，都是遵循以上

9、假設條件的。我們將用Conway等人提出的方法來表示排序問題。這個方法只用四個參數(shù)就可以表示大多數(shù)不同的排序問題。四參數(shù)表示方法為:工件數(shù)n /機器數(shù)m /車間類型A /目標函數(shù)B。其中，若在A 的位置若標以“F”，則代表流水作業(yè)排序問題。若標以“P”，則表示流水作業(yè)排列排序問題。若標以“G”，則表示一般單件作業(yè)排序問題。當m1，則A 處為空白。因為對于單臺機器的排序問題來說，無所謂加工路線問題，當然也就談不上是流水作業(yè)還是單件作業(yè)的問題了。B為目標函數(shù)，通常是使其值最小。有了這四個符號，就可以簡明地表示不同的排序問題。例如，n/3/p/Cmax 表示n個工件經(jīng)3臺機器加工的流水作業(yè)排列排序問

10、題，目標函數(shù)是使最長完工時間Cmax 最短。二、作業(yè)排序的優(yōu)先規(guī)則二、作業(yè)排序的優(yōu)先規(guī)則在進行作業(yè)排序時，需用到優(yōu)先調(diào)度規(guī)則。這些規(guī)則可能很簡單，僅需根據(jù)一種數(shù)據(jù)信息對作業(yè)進行排序。這些數(shù)據(jù)可以是加工時間、交貨日期或到達的順序等。其它的規(guī)則，盡管也同樣簡單但可能需要更多的信息，通常是需要一個指標，比如最小松弛時間規(guī)則和關鍵比率規(guī)則。還有另外的規(guī)則，比如約翰遜規(guī)則，在一個機器序列上應用作業(yè)排序，并需要一個計算程序來規(guī)定作業(yè)的順序。下面列出了幾個常用的優(yōu)先調(diào)度規(guī)則：（1）FCFS（First Come First Served先到先服務）規(guī)則：按訂單送到的先后順序進行加工。（2）SPT（Short

11、est Processing Time最短加工時間）規(guī)則：優(yōu)先選擇加工時間最短的工件。（3）EDD（Earliest Due Date）規(guī)則：優(yōu)先選擇完工期限最緊（即交貨期最短）的工件。（4）SCR（Smallest Critical Ratio最小臨界比率）規(guī)則：優(yōu)先選擇臨界比最小的工件。臨界比為工件允許停留時間與工件余下加工時間之比。（5）LWKR（Most Work Remaining余下加工時間最短）規(guī)則：優(yōu)先選擇余下加工時間最短的工件。（6）MWKR（Least Most Work Remaining余下加工時間最長）規(guī)則：優(yōu)先選擇余下加工時間最長的工件。（7）MOPNR（Most

12、Operations Remaining余下工序數(shù)最多）規(guī)則：優(yōu)先選擇余下工序數(shù)最多的工件。（8）STR（剩余松弛時間）規(guī)則：剩余松弛時間短的作業(yè)優(yōu)先加工。其中，STR=交貨期前所剩余時間剩余的加工時間（9）CR（關鍵比率）規(guī)則：關鍵比率最小的任務先執(zhí)行。其中，關鍵比率是用交貨日期減去當前日期的差值除以剩余的工作日數(shù)。（10）QR（排隊比率）規(guī)則：排隊比率最小的任務先執(zhí)行。排隊比率是用計劃中剩余的松弛時間除以計劃中剩余的排隊時間， （11）LCFS（后到先服務）規(guī)則：該規(guī)則經(jīng)常作為缺省規(guī)則使用。因為后來的工單放在先來的上面，操作員通常是先加工上面的工單。第三節(jié)第三節(jié) 制造業(yè)中生產(chǎn)作業(yè)排序的方法

13、制造業(yè)中生產(chǎn)作業(yè)排序的方法（一）單臺設備的排序問題（一）單臺設備的排序問題單臺設備排序是指由一臺設備（一個工作地或一個加工單位）完成n項加工任務，它實際上是n項任務的一個全排列問題，是最簡單的排序問題。在單臺設備上不論做何種安排，n項任務中最大流程時間總是一個定值。所以，作業(yè)計劃的目標優(yōu)化，通常使平均流程時間趨向于最小，或是最大延期量為零或最小。 （四）一般（四）一般nmPF max 問題的啟發(fā)式算法問題的啟發(fā)式算法第四節(jié)第四節(jié) 生產(chǎn)作業(yè)控制生產(chǎn)作業(yè)控制 一、生產(chǎn)作業(yè)控制概述一、生產(chǎn)作業(yè)控制概述生產(chǎn)作業(yè)控制，是指在執(zhí)行生產(chǎn)計劃和生產(chǎn)進度計劃過程中，對生產(chǎn)運作全過程進行監(jiān)督、檢查、分析和調(diào)整等一

14、系列工作，以確保計劃目標的實現(xiàn)。它是生產(chǎn)與運作管理的重要職能之一，是實現(xiàn)生產(chǎn)計劃和生產(chǎn)作業(yè)計劃的重要保證。生產(chǎn)作業(yè)控制既要保證生產(chǎn)過程協(xié)調(diào)地進行，又要保證以最少的人力和物力完成生產(chǎn)任務，所以它又是一種協(xié)調(diào)性和促進性的管理活動，是生產(chǎn)質(zhì)量管理系統(tǒng)的一個重要組成部分。生產(chǎn)作業(yè)控制的目的是提高生產(chǎn)與運作管理的有效性，即通過生產(chǎn)作業(yè)控制，使企業(yè)的生產(chǎn)活動既可在嚴格的計劃指導下進行，實現(xiàn)品種、質(zhì)量、數(shù)量和時間進度的要求，又可按各種標準來消耗活勞動和物化勞動，以及減少資金占用。加速物資和資金的周轉，實現(xiàn)成本目標，從而取得良好的經(jīng)濟效益。二、實行生產(chǎn)作業(yè)控制的原因和條件二、實行生產(chǎn)作業(yè)控制的原因和條件生產(chǎn)計

15、劃和生產(chǎn)作業(yè)計劃都是在生產(chǎn)活動發(fā)生之前制訂的，盡管制訂計劃時充分考慮了現(xiàn)有的生產(chǎn)能力，但生產(chǎn)作業(yè)計劃在實施過程中，由于種種原因，仍然會造成實施情況與計劃要求偏離的情況。 （1）加工時間估計不準確。對于單件小批量生產(chǎn)類型，很多任務都是第一次碰到，很難將每道工序的加工時間估計得很精確。而加工時間是編制作業(yè)計劃的依據(jù)，加工時間不準確，計劃也就不準確，實施中就會出現(xiàn)偏離計劃的情況。 （2）加工路線的多樣性。調(diào)度人員在決定按哪種加工路線加工時，往往有多種加工路線可供選擇，不同的加工路線會造成完工時間的偏離。（3）隨機因素的影響。即使加工時間的估計是精確的，但很多隨機因素的影響也會引起偏離計劃的情況。如員

16、工的勞動態(tài)度和勞動技能的差別、人員缺勤、設備故障和原材料的差異等。這些都會造成實際進度與計劃要求不一致。（4）企業(yè)環(huán)境的動態(tài)性。企業(yè)盡管制訂了一個準確的計劃，但第二天又來一個更有吸引力的新任務，或者關鍵崗位的員工跳槽，或者物資不能按時到達，或者停電停水等，這些都使得實際生產(chǎn)難以按計劃進行。實施作業(yè)控制有三個條件：一是要有一個標準。標準就是生產(chǎn)計劃和生產(chǎn)作業(yè)計劃，沒有標準就無法衡量實際情況是否發(fā)生偏離。二是要取得實際生產(chǎn)進度與計劃偏離的信息?？刂齐x不開信息，只有取得實際生產(chǎn)進度偏離計劃的信息，才知道兩者發(fā)生了不一致。計算機輔助生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)能有效的提供實際生產(chǎn)與計劃偏離的信息，通過生產(chǎn)作業(yè)統(tǒng)計

17、模塊，每天都可以取得各個零部件的實際加工進度和每臺機床負荷情況的信息。三是要能采取糾正偏差的行動。糾正偏差是通過生產(chǎn)調(diào)度來實行的。1單件小批生產(chǎn)單件小批生產(chǎn)單件小批生產(chǎn)是為顧客生產(chǎn)特定產(chǎn)品或提供特定服務的形式，因此，產(chǎn)品品種千差萬別，零件種類繁多。每一種零件都有其特定的加工路線，整個物流沒有什么主流。各種零件都在不同的機器前面排隊等待加工，工件的生產(chǎn)提前期各不相同。各個工作地之間的聯(lián)系不是固定的，有時為了加工某個特定的零件，兩個工作地才發(fā)生聯(lián)系，一旦該零件加工完成之后，也許再也不會發(fā)生什么聯(lián)系了。這種復雜的情況使得沒有任何一個人能夠把握如此眾多的零件機器加工情況。為此，需要設置專門的生產(chǎn)控制部

18、門來進行控制。工件的生產(chǎn)提前期可以分成以下5個部分：（1）移動時間。移動時間為上道工序加工完成后轉送到本工序途中所需時間。這個時間取決于運輸工具和運輸距離，是相對穩(wěn)定的。 （2）排隊時間。由于本工序有很多工件等待加工，新到的工件都需排隊等待一段時間才能加工。排隊時間的變化最大，單個工件的排隊時間是優(yōu)先權的函數(shù)，所有工件的平均排隊時間與計劃調(diào)度的水平有關。 （3）調(diào)整準備時間。為加工本工件的調(diào)整準備所花的時間，它與技術和現(xiàn)場組織管理水平有關。（4）加工時間。加工時間是按設計和工藝加工要求，改變物料形態(tài)所花的時間。加工時間取決于所采用的加工技術和工人的熟練程度，它與計劃調(diào)度方法無關。（5）等待運輸

19、時間。加工完畢，等待轉到下一道工序所花的時間，它與計劃調(diào)度工作有關。對于單件小批生產(chǎn)，排隊時間是主要的，它大約占工件加工提前期的80到95。排隊時間越長，在制品庫存就越多。如果能夠控制排隊時間，也就控制了工件在車間的停留時間。要控制排隊時間，實際是控制排隊長度的問題。因此，如何控制排隊長度，是作業(yè)控制要解決的主要問題。2大批大量生產(chǎn)大批大量生產(chǎn)大批大量生產(chǎn)的產(chǎn)品是標準化的，通常采用流水線或自動線的組織方式生產(chǎn)。在流水線或自動線上，每個工件的加工順序都是確定的，工件在加工過程中沒有排隊，沒有派工問題，也沒有優(yōu)先權問題。因此，控制問題比較簡單。主要通過改變工作班次，調(diào)整工作時間和工人數(shù)來控制產(chǎn)量。

20、但是，在組織混流生產(chǎn)時，由于產(chǎn)品型號、規(guī)格和花色的變化，也要加強計劃性，使生產(chǎn)能夠均衡的進行。四、生產(chǎn)作業(yè)控制的方法四、生產(chǎn)作業(yè)控制的方法隨著MRP系統(tǒng)的出現(xiàn)，投入-產(chǎn)出控制方法和優(yōu)先控制方法逐漸應用在企業(yè)的生產(chǎn)作業(yè)控制中。此外，作業(yè)控制的方法不斷推陳出新，出現(xiàn)了漏斗模型控制和約束理論的控制方法。1投入投入-產(chǎn)出控制方法產(chǎn)出控制方法如果待加工的工件數(shù)量過多，就有可能在后面的生產(chǎn)中產(chǎn)生積壓，造成生產(chǎn)的停滯；如果工件產(chǎn)出太多，對于下一道工序就要有相當長的等待時間，意味著生產(chǎn)周期的延長和生產(chǎn)資源的浪費，投入-產(chǎn)出控制方法的作用就在于控制在車間里排隊等待加工件的數(shù)量，并由此控制工序生產(chǎn)周期。投入-產(chǎn)出

21、方法的實施可以保證整個生產(chǎn)過程的平穩(wěn)進行，沒有過多的積壓和等待加工時間。投入-產(chǎn)出的著眼點在于生產(chǎn)工序的兩頭，對工序中投入量和產(chǎn)出量進行控制，主要內(nèi)容包括：一方面，將實際投入的數(shù)量和計劃應當投入的數(shù)量進行比較，控制投入某一工序的零部件數(shù)量；另一方面，比較實際產(chǎn)出與生產(chǎn)作業(yè)計劃規(guī)定產(chǎn)出的數(shù)量，控制從某一工序流出的零件數(shù)量。采用這些措施的目的是及時修正由于延期或停頓產(chǎn)生的偏差，使新投入某一工序加工的零件數(shù)量不要過多地超過從該工序加工結束后待運出零件的數(shù)量。當然，對于不同的工序而言，投入的含義是不同的。投入產(chǎn)出可以控制第一個工序的投入，但是以后每個工序的“投入”其實就是上一道工序的產(chǎn)出，所以，投入實

22、際就是控制上一道工序輸出量的大小。2優(yōu)先控制方法優(yōu)先控制方法MRP系統(tǒng)的主要功能是設置和更新各種零件在車間生產(chǎn)過程中訂貨期（完工要求），生產(chǎn)管理人員根據(jù)MRP提出的計劃，安排零件在生產(chǎn)中的次序。當有若干種零部件需要同時經(jīng)某一臺機床進行加工時，就必須根據(jù)交貨期信息確定有關零件的優(yōu)先權，但是至今仍然沒有適用于一般情況來確定優(yōu)先權的算法，最常用的是臨界比率法。臨界比率法是零部件與計劃交貨期之間的間隔與零部件到完工時的間隔之比，根據(jù)臨界比率可以確定哪些零件滯后于計劃，哪些零件超前于計劃，臨界比率大于1，說明零件超前于計劃要求的交貨期；臨界比率等于1，說明零件正好符合計劃要求的交貨期；臨界比率小于l，說明零件滯后于計劃要求。因此，臨界比率越小，該批零件加工越緊迫，應該將生產(chǎn)資源優(yōu)先安排在這批零件上。3“漏斗漏斗”模型模型“漏斗模型”（Funnel model）是德國漢諾威大學的貝特（Bechte）和溫那多（Wiendall）等人提出的。所謂“漏斗”，是為了方便地研究生產(chǎn)系統(tǒng)而做出的一種形象化描述。一臺機床、一個班組、一個車間乃至一個工廠，都可以看作是一個“漏斗”。作為“漏斗”的輸入，可以是上道工序轉來的加工任務，也可以是來自用戶的訂貨；作為“漏斗”的輸出，可以是某工序完成的加工任務，也可以是企業(yè)制成的產(chǎn)品。而“漏斗”中的液體，則表示累積的任務或在制品。液體的量則表示在制品量，如