第12章 排程及车间作业管理

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,Sequencing and,Shop Floor Scheduling Management,2001/2/21,机械工程学院 工业工程系,作业 排程与车间作业计划,2001/2/21,车间作业控制的内容和意义,车间作业控制（,shop floor control）,目的：, 控制生产作业在执行中不偏离,MPS/MRP,计划；, 出现偏离时，采取措施，纠正偏差，若无法纠正，则反馈到计划层；, 报告生产作业执行结果。,内容：, 控制加工设备完好,人员出勤；, 控制加工件在工作中心加工按排定的工序加工；,保持物流稳定,控制投入和产出的工作量,;, 控制加工成本，结清定单，完成库存事务处理。,2001/2/21,任务下达流程据概要,审查订单,确认工具物料和能力需求,确定工具物料能力可用性,？,进行排序,已解决？,决定订单下达,订单下达,重新排序,否,是,是,否,2001/2/21,常用调度措施,在需要压缩生产周期的情况下，一般有以下措施：,串行改,平行作业,通过设依次顺序作业中下道工序的排队时间,Q,为负值来实现,依次顺序作业,平行顺序作业,工作中心1 工作中心2工作中心3,Q S R M Q S R M Q S R M,提前期,Q S R M,工作中心 1,Q S R M,工作中心 2,Q S R M,工作中心 3,提前期,Q=,排队时间,S=,准备时间,R=,加工时间,M=,传送时间,2001/2/21,常用调度措施,加工单分批,把原来一张加工单加工的数量分成几批，由几张加工单来完成，以缩短加工周期。每批的数量可以不同。采用加工单分批或分割只有在用几组工作中心能完成同样的工作时才有可能。每组工作中心需要有准备时间，准备时间增加了。此外，还可能需要几套工艺装备，成本也会增加。有时，一道工序由一台工作中心完成 ，下一道工序分成由两组不同的工作中心加工，然后又由一台工作中心来完成第三道工序。,压缩排队、等待和传送时间,。有人为设定和系统按设定的比例压缩两种处理方式。,替代工序或改变工艺,其它。如加班加点,、,调配人力。,甘特图,2001/2/21,甘特图又叫作业进度计划表,，可以用来帮助制定计划和跟踪作业。甘特,图是一种绘制任务的横道图，它不仅用于协调已计划好的活动，而且还,用于项目计划的制定,作业 周一 周二 周三 周四 周五,A,B,C,甘特图符号,一个活动的开始,一个活动的结束,计划允许的活动时间,实际工作进程,为非生产性活动空出的时间，如修理、常规维修、材料出库等,2001/2/21,排序的分类,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,制造业,:,主要是实行,MRP,计划企业,但以,工艺专业化,按排设备的车间,排序问题的应用和分类,分类,: n,工件到,1,台机器,-,n/1,n,工件到,2,台机器,-,n/2,静态和动态排序,车间作业排序和计划的关系,2001/2/21,作业计划和排序的关系,1,排序, Sequencing,决定不同加工件在 加工中心的加工顺序,;,2,作业计划,Scheduling,而作业计划的主要问题不但要确定来件在各台机器上工件的 加工顺序，而且，在通常情况下都规定最早可能开工时间和结束时间,.,但，当工件的加工顺序确定之后，作业计划也就基本确定了。所以，人们常常不加区别地使用“排序”与“作业计划”。,2001/2/21,派工单,派工单（,d,i,s,p,a,t,c,h l,i,s,t,）,或称调度单，是一种面向工作中心说明加工优先级的文件，说明工作,中心,在一周或一个时期内要完成的生产任务。,说明哪些工作已经达到，应当什么时间开始加工，什么时间完成，计划加工时数是多少，完成后又应传给哪道工序。,说明哪些工件即将达到，什么时间到，从哪里来。,根据派工单，车间调度员、工作中心操作员对目前和即将到达的任务一目了然。,数量,需用 完成,2001/2/21,派工单的典型格式,计划进度,开始日期 完工日期,物料号,物料名称,工作中心：,8513,名称：车床,加工单号,工序号,数量,需用 完成,时间,准备 加工,上工序,下工序,正加工的工件,已加工的工件,将达到的工件,75831,D 97087 20 16 20 970504 970504 1.0 1028 8601,88501 C 97098 50 20 970504 970506 0.2 15 1028 8603,51888,F 97120 40 40 970506 970507 0.2 10 8420,入库,16877 G 97376 20 30 970507 970507 0.1 5.0 8510 8523,37414,D 97087 25 15 970510 970511 0.1 8.0 7100 8200,88501 C 97098 10 10 970512 970512 0.1 3.0 7200 8532,2001/2/21,作业排序的重要性,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,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,。,排序的重要性,2001/2/21,车间作业排序的目标,工作中心作业排序的目标是：,满足交货期,极小化提前期,极小化准备时间或成本,极小化在制品库存,极大化设备或劳动力的利用,（注：最后一个目标是有争议的，因为仅仅依靠保持所有设,备/或员工处于繁忙的状态可能不是在工序中管理生产的最有,效方法）,作业排序的优先规则,2001/2/21,1,FCFS（,先到优先）,：,按订单送到的先后顺序进行加工,.,2 SOT（,最短作业时间优先）,：,这个规则等同于,SPT（,最短加工时间）规则。,3,Ddate,(,交货期优先,),：,最早交货期最早加工。,作业排序的优先规则,2001/2/21,4.,STR（,剩余时间最短优先）,：,剩余时间是指,交货期前所剩余时间减去加工时间所得的差值。,RAN(,随机排序,),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。,N,个作业单台工作中心的排序,2001/2/21,“,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：,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） 加工时间/天 交货期/天,A,B,C,D,E,3,4,2,6,1,5,6,7,9,2,方案一：,FCFS,规则,2001/2/21,方案一利用,FCFS,规则，其流程时间的结果如下：,加工顺序 加工时间 交货日期 流程时间,A,B,C,D,E,3,4,2,6,1,5,6,7,9,2,0+3=3,3+4=7,7+2=9,9+6=15,15+1=16,总流程时间=3+7+9+15+16=50（天）,平均流程时间=50/5=10天,将每个订单的交货日期与其流程时间相比较，发现只有,A,订单能按时交货。订单,B，C，D,和,E,将会延期交货，延期时间分别为1,2,6,14天。每个订单平均延期,（,0+1+1+2+6+14,）/5=4.6天,。,方案二：,SOT,规则,2001/2/21,方案二利用,SOT（,最短作业时间）规则，流程时间为：,加工顺序 加工时间 交货日期 流程时间,E,C,A,B,D,1,2,3,4,6,2,7,5,6,9,0+1=1,1+2=3,3+3=6,6+4=10,10+6=16,总流程时间=1+3+6+10+16=36（天）,平均流程时间=36/5=7.5天,SOT,规则的平均流程时间比,FCFS,规则的平均流程时间小。另外，订单,E,和,C,将在交货日期前完成，订单,A,仅延期1天。每个订单的平均延期时间为,（0+0+1+4+7）/5=2.4天。,方案三：,Ddate,规则,2001/2/21,加工顺序 加工时间 交货日期 流程时间,EA,B,C,D,1,3,4,2,6,2,5,6,7,9,0+1=1,1+3=4,4+4=8,8+2=10,10+6=16,总流程时间=1+4+8+10+16=39（天）,平均流程时间=39/5=7.8天,在这种情况下，订单,B，C,和,D,将会延期，平均延期时间为,（0+0+2+,3+7,）/5=2.4天。,方案三 利用,Ddate,(,最早交货期最先加工)规则，排序结果为,方案四：,LCFS,规则,2001/2/21,加工顺序 加工时间 交货日期 流程时间,E,D,C,B,A,1,6,2,4,3,2,9,7,6,5,0+1=1,1+6=7,7+2=9,9+4=13,13+3=16,总流程时间=1+7+9+13+16=46（天）,平均流程时间=46/5=9.2天,平均延期=4.0天,方案四,利用,LCFS（,后到先服务）规则，预计流程时间为：,方案五：随机,2001/2/21,加工顺序 加工时间 交货日期 流程时间,D,C,AE,B,6,2,3,1,4,9,7,5,2,6,0+6=6,6+2=8,8+3=11,11+1=12,12+4=16,总流程时间=6+8+11+12+16=55（天）,平均流程时间=55/5=11天,平均延期=5.4天,方案五,利用随机规则，排序结果为：,方案六：,STR,规则,2001/2/21,加工顺序 加工时间 交货日期 流程时间,EA,B,D,C,1,3,4,6,2,2,5,6,9,7,0+6=6,1+3=4,4+4=8,8+6=14,14+2=16,总流程时间=6+4+8+14+16=43（天）,平均流程时间=43/5=8.6天,平均延期=3.2天,方案六利用,STR（,剩余松弛时间最短）规则，排序结果为：,优先调度规则比较,2001/2/21,规则 总的完成时间 平均完成时间 平均延期,FCFS,SOT(SPT),DDate,LCFS,随机,STR,50,36,39,46,53,43,10,7.2,7.8,9.2,10.6,8.6,4.6,2.4,2.4,4.0,5.4,3.2,很明显，此例中,SOT,比其余的规则都好，但情况总是这样的吗？答案是肯定的。另外，从数学上可以证明，在,n/1,情况下，用其他的评价准则，如等待时间均值和完成时间均值最小，,SOT,规则也是最优方案。事实上，这个简单被称为,“在整个排序学科中最重要的概念”,N,个作业两台工作中心排序,2001/2/21,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：,列出每个作业在两台工作中心上的作业时间表 ；,找出最短的作业时间；,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；,对剩余作业重复进行步骤,A,和,B，,直到排序完成。,2001/2/21,练习二,下表为要排序工件的有关情况，这些工件需要在一台机床上加工,（1）先到先服务排序结果是什么？,（2）最短作业时间排序结果是什么？,（3）剩余松弛时间排序结果是什么？,（4）最早交货日期排序结果是什么？,（5）以上排序的流程时间均值各是多少？,工件,A,B,C,D,E,F,G,加工时间/天,4,12,2,11,10,3,6,交货日期,20,30,15,16,18,5,9,MRP,习题,2001/2/21,如图所示，制成的桌子由桌面和桌腿组装件所构成，而桌腿组装件是由四条桌腿，两个短横档，两个长横档组成。,桌面,桌腿,长横档,短横档,桌腿 组装件,时间安排表如表,1,所示，主生产计划对桌子制成品需求如表,2,：,周,1,1,1,1,1,2,组装桌子,完成桌腿组装件*,购买桌腿,购买短横档,购买长横档,购买桌面,* 桌面,桌腿,短横档和长横档为外购件,表,1,：,表,2,：,桌子总需求,已有存货,/,计划到货,周,1,桌面,已有存货,/,计划到货,桌腿组装件,已有存货,/,计划到货,桌腿,已有存货,/,计划到货,短横档,已有存货,/,计划到货,长横档,已有存货,/,计划到货,2,3,4,5,6,50,200,150,100,50,50,100,150,100,50,请制作物料计划清单,