8第八章MES与ERP技术

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,武汉科技大学 机械自动化学院 工业工程系,2014-7,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,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,武汉科技大学 机械自动化学院 工业工程系,2014-7,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,武汉科技大学 机械自动化学院 工业工程系,2014-7,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,武汉科技大学 机械自动化学院 工业工程系,2014-7,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,武汉科技大学 机械自动化学院 工业工程系,2014-7,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,武汉科技大学 机械自动化学院 工业工程系,2014-7,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,武汉科技大学 机械自动化学院 工业工程系,2014-7,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,武汉科技大学 机械自动化学院 工业工程系,2014-7,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,武汉科技大学 机械自动化学院 工业工程系,2014-7,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,武汉科技大学 机械自动化学院 工业工程系,2014-7,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,武汉科技大学 机械自动化学院 工业工程系,2014-7,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,武汉科技大学 机械自动化学院 工业工程系,2014-7,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,#,/111,2014.7,夏绪辉,武汉科技大学 机械自动化学院 工业工程系,第八章,MES,与,ERP,技术,武汉科,技,技大学,机,机械,自,自动化,学,学院,工,工业工,程,程系,2014-7,第八章MES与ERP技术,8.1MES与生产,计,计划控,制,制,8.2管理信,息,息系统MIS,8.3MRP,/,/MRPII,/,/ERP,第八章MES与ERP技术,8.1MES与生产,计,计划控,制,制,8.1,.,.1基本概,念,念,8.1,.,.2作业排,序,序,8.1,.,.3车间调,度,度,8.1,.,.4MES技术简介,8.1,.,.1基本概,念,念,第八章MES与ERP技术,8.1MES与生产,计,计划控,制,制,通过MRP确定了,各,各车间,的,的零部,件,件投入,出,出产计,划,划，将,全,全厂性,的,的生产,计,计划变,成,成了各,车,车间的,生,生产任,务,务。,各车间,要,要完成,既,既定的,生,生产任,务,务，还,必,必须将,零,零部件,投入,出产计,划,划转化,成,成车间生,产,产作业,计,计划，即：,将,将车间,的,的生产,任,任务变,成,成各个,工,工段、,班,班组、,工,工作地,的,的任务,。,。只有,将,将计划,安,安排到,工,工作地,，,，任务,才,才算真,正,正落实,到,到实处,。,。,为保证,作,作业计,划,划（生,产,产任务,）,）的按,期,期完成,，,，还必,须,须实行作业控,制,制。,作业计,划,划与控,制,制的内,容,容：根据下,达,达的车,间,间任务,，,，生成,车,车间作,业,业计划,并,并打印,派,派工文,件,件作为,生,生产依,据,据；通,过,过对生,产,产记录,分,分析，,实,实现对,各,各工作,单,单元和,设,设备任,务,务进展,情,情况的,跟,跟踪与,监,监控，,确,确保作,业,业计划,按,按时完,成,成。,1、作,用,用与内,容,容,2、在企业,计,计划体,系,系中的,层,层次与,位,位置,8.1,.,.1基本概,念,念,第八章MES与ERP技术,8.1MES与生产,计,计划控,制,制,组织目,标,标,产品与,市,市场计,划,划,综合生,产,产计划,（生产,大,大纲）,主生产,计,计划,（MPS,）,）,物料需,求,求计划,（MRP,）,）,最终装,配,配计划,车间作,业,业计划,物资供,应,应计划,能力需,求,求计划,（CRP,）,）,粗能力,需,需求计,划,划,资源计,划,划,财务计,划,划,经营预,测,测,长期计,划,划,中期计,划,划,短期计,划,划,销售计,划,划,MRPII,战略层计划,战术层计划,作业层计划,计划期,长（,5年,）,中期（1年）,短（月/旬/周）,计划的时间单位,粗（年）,中（月/季）,细（工作日/班次/小时/分）,空间范围,企业、公司,工厂,车间、工段、班组,详细程度,高度综合,综合,详细,不确定性,高,中,低,管理层次,企业高层领导,中层，部门领导,低层，车间领导,涉及内容,资源管理,资源利用,日常活动安排,8.1,.,.1基本概,念,念,第八章MES与ERP技术,8.1MES与生产,计,计划控,制,制,计划的空间范围,计划对象,计划的形式及种类,计划期,计划时间单位,编制计划的基础数据,优化方法举例,计划编制部门,计划层,全厂,产品,生产计划大纲、产品出产计划,(,MPS),1,年,季、月,产品生产周期、成品库存,线性规划,经营处,执行层,车间及有关部门,零件、毛坯、原材料,零部件投入出产计划、原材料需求计划 （,零件级,）,1月 |,1季,旬、周、日,BOM、,制造提前期，零件、原材料、毛坯库存,MRP、,批量算法,生产处,操作层,工段、班组、工作地,工序,日(周、旬)生产作业计划 （,工序级,）,日、周、旬,日、时、分,工艺路线、工时定额、,WIP,库存,各种作业排序方法,车间计划科/室,8.1,.,.1基本概,念,念,第八章MES与ERP技术,8.1MES与生产,计,计划控,制,制,8.1,.,.1基本概,念,念,3、作,业,业计划,与,与控制,的,的体系,结,结构,8/111,控制层,计划层,分解战,术,术层,生产计,划,划,平衡能,力,力,与负荷,协调资,源,源,与任务,生产任,务,务,静态排,序,序,生产任,务,务,动态调,度,度,资源实,时,时,动态分,派,派,执行设,备,备,系统状,态,态实时,数,数据采,集,集,数据分,析,析,与计划,状,状态存,在,在偏差,PAC,决策支,持,持,作业,计划层,生产,调度层,生产,活动,控制层,存在严,重,重偏差,反馈至,战,战术层,否,是,第八章MES与ERP技术,8.1MES与生产,计,计划控,制,制,（1）,作,作业计,划,划层,生产任,务,务的分,批,批：使每批,的,的零件,搭,搭配均,衡,衡，以,达,达到高,效,效均衡,地,地使用,车,车间制,造,造资源,的,的目的,。,。,生产任,务,务的负,荷,荷平衡,：,：在同一,批,批生产,任,任务中,使,使各主,要,要设备,的,的工作,时,时间之,差,差最小,。,。,生成系,统,统资源需,求,求计划,（,（CRP,）,）。,该层的,主,主要功,能,能是根,据,据工厂,和,和车间,下,下达的,中,中长期,生,生产计,划,划（如,月,月、旬,、,、周生,产,产计划,）,）和车,间,间资源,的,的实际,状,状况进,行,行零件,分,分批和,负,负荷平,衡,衡，生,成,成系统,资,资源需,求,求计划,。,。任务,预,预处理,时,时，着,重,重要考,虑,虑的问,题,题是在,保,保证交,货,货期的,前,前提下,，,，如何,优,优化使,用,用系统,内,内的资,源,源。,8.1,.,.1基本概,念,念,第八章MES与ERP技术,8.1MES与生产,计,计划控,制,制,（2）,生,生产调,度,度层,生产任,务,务静态,排,排序：确定每,个,个工件,进,进入系,统,统的先,后,后顺序,，,，并确,定,定机器,加,加工每,个,个工件,的,的开始,时,时间和,完,完成时,间,间,生产任,务,务动态,调,调度：对车间,内,内的被,加,加工任,务,务进行,实,实时再,调,调度（,考,考虑系,统,统扰动,）,）。,车间资,源,源的实,时,时动态,分,分派。因为资,源,源的静,态,态分配,并,并不意,味,味着在,实,实际的,加,加工过,程,程中零,件,件一定,可,可以得,到,到这些,资,资源。,该层是,在,在作业,计,计划的,基,基础上,确,确定作,业,业（如,工,工件）,加,加工顺,序,序，以,及,及加工,过,过程中,各,各种制,造,造资源,的,的实时,动,动态调,度,度。,8.1,.,.1基本概,念,念,第八章MES与ERP技术,8.1MES与生产,计,计划控,制,制,（3）,生,生产活,动,动控制,层,层,生产进,度,度控制,在制品,控,控制,质量控,制,制,成本控,制,制,生产率,控,控制,生产活,动,动控制,的,的功能,是,是把作,业,业计划,变,变成实,际,际行动,，,，并对,生,生产状,态,态进行,监,监控、,反,反馈和,校,校正，,使,使车间,内,内的生,产,产活动,与,与结果,尽,尽可能,与,与生产,计,计划所,期,期待的,状,状况相,吻,吻合。,产生偏,差,差的原,因,因：,预测值,不,不准确,工艺规,程,程的多,样,样化、,非,非标准,性,性,随机扰,动,动,生产要,素,素短缺,操作错,误,误，出,现,现不合,格,格品,企业环,境,境的动,态,态性,8.1,.,.1基本概,念,念,第八章MES与ERP技术,8.1MES与生产,计,计划控,制,制,若干基,本,本术语,零件在,加,加工过,程,程中的,移,移动方,式,式,排序问,题,题的分,类,类、表,示,示与评,价,价,流水作,业,业排序,单件作,业,业排序,8.1,.,.2作业排,序,序,第八章MES与ERP技术,8.1MES与生产,计,计划控,制,制,1、若,干,干基本,术,术语,机器：表示“,提,提供服,务,务者”,。,。如机,床,床、维,修,修工、,工,工作地,等,等,工件：表示“,接,接受服,务,务者”,，,，或“,服,服务对,象,象”。,如,如一个,零,零件、,一,一批零,件,件、作,业,业(Job,),)等,加工路,线,线/工,艺,艺路线：工件加,工,工在技,术,术上的,约,约束，,由,由工件,加,加工的,工,工艺过,程,程所决,定,定,加工顺,序,序：每台机,器,器(共m台)加,工,工n个工件,的,的先后,顺,顺序（正是,作,作业排,序,序所要,解,解决的,问,问题）,紧前/紧后工,序,序,离散型/流程型,生,生产方,式,式,离散型生产,产品举例,工程项目型生产,建筑、造船、造飞机,车间任务型生产*,机械制造,重复制造,（大批量流水生产）,汽车,流程型生产,产品举例,有别于机械制造业的生产方式，特点是连续生产。,化工、制药、炼油、发电、炼钢,8.1,.,.2作业排,序,序,第八章MES与ERP技术,8.1MES与生产,计,计划控,制,制,作业排,序,序(Sequencing)：确定工,件,件在机,器,器上的,加,加工顺,序,序。,作业计,划,划编制,/,/排产,(,(Scheduling)：不仅要,确,确定工,件,件的加,工,工顺序,，,，而且,还,还包括,确,确定机,器,器加工,每,每个(,批,批)工,件,件的开,始,始时间,和,和完成,时,时间。,正,正向派,产,产(Forward Scheduling,),)、反向派,产,产(BackwardScheduling),派工(Dispatching)：按作业,计,计划的,要,要求，,将,将具体,的,的生产,任,任务安,排,排到具,体,体的机,床,床上加,工,工。,调度(Scheduling)：执行生,产,产计划,控,控制才,采,采取的,具,具体行,动,动。,“,“派工,”,”属于,“,“调度,”,”的范,围,围，,“,“调度,”,”属于,“,“控制,”,”的范,围,围。,控制(Controlling)：保证生,产,产进程,按,按计划,执,执行，,或,或当实,际,际的生,产,产进度,偏,偏离生,产,产计划,，,，或出,现,现例外,事,事件时,所,所采取,的,的行动,。,。“调,度,度”是,实,实行“,控,控制”,所,所采取,的,的行动,之,之一。,外延：,控,控制调度,派,派工；,排,排产, 排,序,序,8.1,.,.2作业排,序,序,第八章MES与ERP技术,8.1MES与生产,计,计划控,制,制,15/111,加工时,间,间：完成,一,一项作,业,业预计,需,需要的,时,时间，,包,包括需,要,要的准,备,备时间,。,。,交货期：完成,一,一项作,业,业的最,后,后截止,期,期。,误期：一项,作,作业的,完,完成时,间,间与交,货,货期的,偏,偏差。,在,在交货,期,期之后,完,完成误,期,期为“+”；在之,前,前完成,为,为“-”。,拖期：正的,误,误期。,若,若误期,为,为“-”，则拖,期,期为零,。,。,松弛时,间,间：一项,作,作业交,货,货期前,剩,剩余时,间,间和它,的,的加工,时,时间之,差,差。,完成时,间,间：从计,划,划的第,一,一项作,业,业开始,到,到所有,作,作业完,成,成之间,的,的时间,段,段。,作业时,间,间：从一,项,项作业,可,可以加,工,工开始,到,到被完,成,成为止,的,的时间,段,段。作,业,业时间=加工时,间,间+等待时,间,间,8.1,.,.2作业排,序,序,第八章MES与ERP技术,8.1MES与生产,计,计划控,制,制,2、零,件,件在加,工,工过程,中,中的移,动,动方式,顺序移,动,动方式,平行移,动,动方式,平行顺,序,序移动,方,方式,三种方,式,式比较,8.1,.,.2作业排,序,序,第八章MES与ERP技术,8.1MES与生产,计,计划控,制,制,（1）,顺,顺序移,动,动方式,020406080100120140160,M,1,M,2,M,3,M,4,T,顺,n=4,t1=10,t2=5,t3=15,t4=10,T顺=nti=4,(,(10,+,+5+15+10),= 160,一批零,件,件在上,道,道工序,全,全部加,工,工完毕,后,后才整,批,批地转,移,移到下,道,道工序,继,继续加,工,工。,8.1,.,.2作业排,序,序,第八章MES与ERP技术,8.1MES与生产,计,计划控,制,制,（2）,平,平行移,动,动方式,每个零,件,件在前,道,道工序,加,加工完,毕,毕后，,立,立即转,移,移到下,道,道工序,继,继续加,工,工，形,成,成前后,交,交叉作,业,业。,020406080100120140160,M,1,M,2,M,3,M,4,T,平,n=4,t1=10,t2=5,t3=15,t4=10,T平=ti+(n1)tL,= (10+5+15+10)+ (41)15,= 85,8.1,.,.2作业排,序,序,第八章MES与ERP技术,8.1MES与生产,计,计划控,制,制,（3）,平,平行顺,序,序移动,方,方式,要求零,件,件的每,道,道工序,连,连续加,工,工，同,时,时要求,各,各道工,序,序尽可,能,能平行,。,。,当titi+1时，零,件,件按平,行,行移动,方,方式转,移,移；,当titi+1时，以i工序最,后,后一个,零,零件的,完,完工时,间,间为基,准,准，往,前,前推移,(,(n-1)ti+1作为零,件,件在(i+1)工序的,开,开始加,工,工时间,。,。,一批零,件,件的加,工,工周期,为,为：,8.1,.,.2作业排,序,序,第八章MES与ERP技术,8.1MES与生产,计,计划控,制,制,020406080100120140160,M,1,M,2,M,3,M,4,T,平,顺,t2t2：往前,推,推移3t2,t3t4：往前,推,推移3t4,n=4,t1=10,t2=5,t3=15,t4=10,T平顺=nti(n1)min,(,(tj,tj+1),= 4,(10+5+15+10)(41)(5+5+10),= 100,8.1,.,.2作业排,序,序,第八章MES与ERP技术,8.1MES与生产,计,计划控,制,制,（4）,三,三种移,动,动方式,比,比较,移动方式,顺序移动,平行移动,平行顺序移动,优缺点,管理简单，设备不停歇、利用充分。,有等待现象，加工周期长。,周期最短。,零件等待少，设备有停歇。,运输频繁，管理复杂。,两者结合,扬长避短,选择策略,零件小而轻；,单件小批；,加工时间短，调整时间长；,工艺专业化。,大且重；,大量大批；,加工时间长，调整时间短；,对象专业化。,小而轻；,大量大批；,加工时间长，调整时间短；,对象专业化。,8.1,.,.2作业排,序,序,第八章MES与ERP技术,8.1MES与生产,计,计划控,制,制,3、作,业,业排序,问,问题分,类,类,按领域：生产,作,作业排,序,序VS劳动力,作,作业排,序,序,按工件,到,到达：静态,排,排序VS动态排,序,序,按参数：确定,型,型排序VS随机型,排,排序,按目标,函,函数：单目,标,标排序VS多目标,排,排序,按机器,数,数量：单台,机,机器排,序,序VS多台机,器,器排序,按工艺,路,路线：单件,作,作业排,序,序(Job,-,-shop)VS流水作,业,业排序( Flow,-,-shop),本讲：,生,生产作,业,业排序&静态排,序,序&确定型,排,排序&单目标,排,排序&多台机,器,器排序&单件作,业,业排序,/,/流水,作,作业排,序,序,8.1,.,.2作业排,序,序,第八章MES与ERP技术,8.1MES与生产,计,计划控,制,制,作业排,序,序方案,的,的评价,标,标准,最长流,程,程时间,最,最短（全部,完,完工时,间,间最短,、,、加工,周,周期最,短,短）。完成一,组,组作业,所,所需要,的,的全部,时,时间,延迟最,小,小（顾客,等,等待时,间,间最小,）,）。可以用,时,时间表,示,示，也,可,可以用,工,工件数,表,表示,在制品,库,库存最,小,小。可以用,工,工件数,、,、货币,价,价值表,示,示,利用率,最,最大。机器的,有,有效生,产,产时间,占,占总工,作,作时间,的,的百分,比,比,总成本,最,最小。综合考,虑,虑在制,品,品库存,、,、加工,成,成本与,加,加工时,间,间,8.1,.,.2作业排,序,序,第八章MES与ERP技术,8.1MES与生产,计,计划控,制,制,甘特图,（,（GanttChart）,作业排,序,序中的,最,最常用,工,工具，HenryL.Gantt于1917年,提,提出,甘特图,将,将活动,与,与时间,联,联系起,来,来,作业进,度,度甘特,图,图、机,器,器甘特,图,图,8.1,.,.2作业排,序,序,第八章MES与ERP技术,8.1MES与生产,计,计划控,制,制,作业进,度,度甘特,图,图,作业进,度,度甘特,图,图表示,作,作业的,计,计划开,始,始日期,、,、计划,完,完成日,期,期以及,现,现在的,进,进度：,作业A的完成,情,情况滞,后,后于计,划,划；,作业B按计划,完,完成；,作业C的完成,情,情况超,前,前于计,划,划。,作业,4/17,4/18,4/19,4/20,4/21,4/22,4/23,4/24,4/25,4/26,A,B,C,开始工,作,作,结束工,作,作,计划时,间,间,实际进,度,度,非生产,性,性时间,当前日,期,期,8.1,.,.2作业排,序,序,第八章MES与ERP技术,8.1MES与生产,计,计划控,制,制,A,机器甘,特,特图,机器甘,特,特图描,述,述不同,作,作业在,每,每一台,机,机器上,的,的工作,次,次序、,所,所需时,间,间以及,现,现在的,进,进度（,如,如作业A正在按,计,计划完,成,成）。,机器,4/22,4/23,4/24,4/25,4/26,4/27,4/28,4/29,车床,磨床,B,C,A,B,C,没有描,述,述非预,期,期事件,需要定,期,期更新,8.1,.,.2作业排,序,序,第八章MES与ERP技术,8.1MES与生产,计,计划控,制,制,作业排,序,序问题,的,的假设,条,条件,一个工,件,件不能,同,同时在,几,几台不,同,同的机,器,器上加,工,工；,每台机,器,器同时,只,只能加,工,工一个,工,工件；,工件在,加,加工过,程,程中采,用,用平行移,动,动方式（即当,上,上道工,序,序完工,后,后立即,送,送至下,道,道工序,加,加工）,；,；,不允许,中,中断（,一,一个工,件,件一旦,开,开始加,工,工必须,一,一直进,行,行到完,工,工，不,得,得中途,插,插入其,它,它工件,）,）；,每道工,序,序只在,一,一台机,器,器上完,成,成；,工件数,、,、机器,数,数和加,工,工时间,已,已知，,加,加工时,间,间与加,工,工顺序,无,无关。,8.1,.,.2作业排,序,序,第八章MES与ERP技术,8.1MES与生产,计,计划控,制,制,符号说,明,明,J,i,工件,i,i,=1,2, ,n,M,j,机器,j,j,=1,2, ,m,p,ij,J,i,在,M,j,上的加工时间,J,i,的总加工时间,P,i,=,p,ij,w,ij,J,i,在,M,j,上加工之前的等待时间,J,i,的总等待时间,W,i,=,w,ij,r,i,J,i,的到达时间,J,i,从外部进入车间，可以开始加工的最早时间,d,i,J,i,的完工期限,C,i,J,i,的完工时间,C,i,=,r,i,+,(,p,ij,+,w,ij,) =,r,i,+,P,i,+,W,i,C,max,作业最长完工时间,C,max,=,max,C,i,F,i,J,i,的流程时间,F,i,=,C,i,r,i,=,P,i,+,W,i,F,max,作业最长流程时间,F,max,=,max,F,i,a,i,J,i,的允许停留时间,a,i,=,d,i,r,i,L,i,J,i,的延迟时间,L,i,=,C,i,d,i,=,r,i,+,P,i,+,W,i,d,i,=,F,i,a,i,(+/,/0),L,max,作业最长延迟时间,L,max,=,max,L,i,8.1,.,.2作业排,序,序,第八章MES与ERP技术,8.1MES与生产,计,计划控,制,制,排序问,题,题表示,方,方法,排序问,题,题表示,方,方法：n/m/A/B,n工件数,m机器数,A车间类,型,型（F：流水作,业,业排序,；,；P：流水作,业,业排列,(,(Permutation)；G：单件作,业,业排序,）,）,B目标函,数,数，通,常,常为最,小,小化,例如：n/3/P/Cmax,表示：n个工件,在,在3台机器,上,上加工,的,的流水,作,作业排,列,列排序,问,问题，目标函,数,数是使,最,最长完,工,工时间Cmax最短。,8.1,.,.2作业排,序,序,第八章MES与ERP技术,8.1MES与生产,计,计划控,制,制,4、流,水,水作业,排,排序,流水作,业,业排序,问,问题的,基,基本特,征,征：每个工,件,件的加,工,工路线,一,一致（,是,是指工,件,件的流,向,向一致,，,，并不,要,要求每,个,个工件,都,都经过,每,每台机,器,器），,但,但工件,在,在不同,机,机器上,的,的加工,顺,顺序不,尽,尽相同,（,（有工,序,序交叉,）,）。,排列排,序,序问题,流,水,水作业,排,排序问,题,题的特,例,例：所有工,件,件在各,台,台机器,上,上的加,工,工顺序,都,都相同,（,（同顺,序,序）。,排列排,序,序问题,的,的最优,解,解不一,定,定是相,应,应的流,水,水作业,排,排序问,题,题的最,优,优解，,但,但一般,是,是较优,解,解。,可以证,明,明：对,于,于仅有2台/3台机,器,器的特,殊,殊情况,，,，排列,排,排序问,题,题的最,优,优解一,定,定是相,应,应的流,水,水作业,排,排序问,题,题的最,优,优解。,本节主,要,要讨论,排,排列排,序,序问题,：,：n/m/P/Fmax,8.1,.,.2作业排,序,序,第八章MES与ERP技术,8.1MES与生产,计,计划控,制,制,（1）,最,最长流,程,程时间Fmax的计算,设：n个工件,的,的加工,顺,顺序为S= (S1,S2, , Si,Sn),Csimk表示工,件,件Si在机器Mk上的完,工,工时间（i=1,2,n),psimk表示工,件,件Si在机器Mk上的加,工,工时间（k=1,2,m),则：,Csim1= Csi-1m1+ psim1,Csim2=max,Csim1，Csi-1m2+ psim2,Csimk=max,Csimk-1，Csi-1mk +psimk,Csnmm=max,Csnmm-1，Csn-1mm +psnmm,递推公式,当ri= 0时（i=1,2,n) ：,Fmax= Csnmm(即排在,末,末位加,工,工的工,件,件在车,间,间的停,留,留时间),8.1,.,.2作业排,序,序,第八章MES与ERP技术,8.1MES与生产,计,计划控,制,制,S= (S1,S2, ,Si-1,Si,Sn),m,k-,1,m,k,m,m,m,1,ps,i,m,k,Ps,i,m,k,-1,ps,i,m,1,ps,i,m,m,Cs,i-,1,m,k,Cs,i-,1,m,k-,1,Cs,i-,1,m,1,Cs,i-,1,m,m,Cs,i,m,k,Cs,i,m,k-,1,Cs,i,m,1,Cs,i,m,m,Cs,i,m,k,=,max,Cs,i,m,k-,1,，,Cs,i-,1,m,k, +,ps,i,m,k,本工件在上工序机器上的完工时间,前工件在本机器上的完工时间,8.1,.,.2作业排,序,序,第八章MES与ERP技术,8.1MES与生产,计,计划控,制,制,33/111,算例,有一个6/4,/,/P/Fmax问题，,加,加工时,间,间矩阵,如,如下表,。,。当工,件,件的加,工,工顺序,为,为S=(6,1,5,2,4,3)时，求最长流,程,程时间Fmax。,i,1,2,3,4,5,6,p,i,1,4,2,3,1,4,2,p,i,2,4,5,6,7,4,5,p,i,3,5,8,7,5,5,5,p,i,4,4,2,4,3,3,1,加工时,间,间矩阵,8.1,.,.2作业排,序,序,第八章MES与ERP技术,8.1MES与生产,计,计划控,制,制,解：,i,6,1,5,2,4,3,p,i,1,2( 2),4( 6),4(10),2(12),1(13),3(16),p,i,2,5( 7),4(11),4(15),5(20),7(27),6(33),p,i,3,5(12),5(17),5(22),8(30),5(35),7(42),p,i,4,1(13),4(21),3(25),2(32),3(38),4(46),顺序S=(6,1,5,2,4,3)时的加工时,间,间矩阵,F,max,=max(38,42)+4=46,本工件在前机器上的完工时间,前工件在本机器上的完工时间,8.1,.,.2作业排,序,序,第八章MES与ERP技术,8.1MES与生产,计,计划控,制,制,训练：,求,求Fmax,i,1,2,3,4,5,6,p,i,1,4(4),2(6),3(9),1(10),4(14),2(16),p,i,2,4(8),5(13),6(19),7(26),4(30),5(35),p,i,3,5(13),8(21),7(28),5(33),5(38),5(43),p,i,4,4(17),2(23),4(32),3(36),3(41),1(,44,),i,1,2,3,4,5,6,p,i,1,4,2,3,1,4,2,p,i,2,4,5,6,7,4,5,p,i,3,5,8,7,5,5,5,p,i,4,4,2,4,3,3,1,8.1,.,.2作业排,序,序,第八章MES与ERP技术,8.1MES与生产,计,计划控,制,制,36/111,（2）n/2/F/Fmax问题的,最,最优算,法,法：Johnson算法,Johnson法则：,如果min,(,(pi1,pj2) min(pj1,pi2)，则工件i应该排,在,在工件j之前。,Johnson算法：,从加工,时,时间矩,阵,阵中找,出,出最短,的,的加工,时,时间。,若最短,的,的加工,时,时间出,现,现在M1上，则,对,对应的,工,工件尽,可,可能往,前,前排；,若,若最短,的,的加工,时,时间出,现,现在M2上，则,对,对应的,工,工件尽,可,可能往,后,后排。,若,若最短,加,加工时,间,间有多,个,个则任,选,选一个,。,。,从加工,时,时间矩,阵,阵中划,去,去上述,已,已排工,件,件的加,工,工时间,。,。,重复上,述,述步骤,直,直到所,有,有工件,都,都已排,序,序。,8.1,.,.2作业排,序,序,第八章MES与ERP技术,8.1MES与生产,计,计划控,制,制,算例：,求下列6/2,/,/F/Fmax问题的,最,最优解,：,：,i,1,2,3,4,5,6,p,i,1,5,1,8,5,3,4,p,i,2,7,2,2,4,7,4,求解过,程,程：,1）将,工,工件2,排,排在第1位：2?,?,?,2）将,工,工件3,排,排在第6位：2?,?,?3,3）将,工,工件5,排,排在第2位：25?3,4）将,工,工件6,排,排在第3位：256?3,5）将,工,工件4,排,排在第5位：256?43,6）将,工,工件1,排,排在第4位：256143,Fmax=28,8.1,.,.2作业排,序,序,第八章MES与ERP技术,8.1MES与生产,计,计划控,制,制,38/111,5、单,件,件作业,排,排序（Job,-,-shop排序）,n/m/G/Fmax问题描,述,述：n个工件,安,安排在m台机器,上,上加工,，,，一台,机,机器同,时,时只能,加,加工一,个,个工件,的,的一道,工,工序，,每,每个工,件,件最多,具,具有m道工序,。,。每个,工,工件的,加,加工路,线,线都不,相,相同，,每,每个工,件,件访问,机,机器的,次,次序是,任,任意的,，,，工件,没,没有一,定,定的流,向,向。工,件,件之间,没,没有优,先,先权，,也,也没有,相,相关性,。,。在满,足,足各工,件,件工艺,路,路线条,件,件下，,对,对所有,工,工件的,工,工序排,序,序，使,总,总完工,时,时间最,少,少。,描述某,个,个工件,的,的某道,工,工序：(i，j，k)表示工,件,件i的第j道工序,在,在机器k上进行,。,。,基本特,征,征：每个工,件,件的加,工,工路线,都,都不相,同,同，工,件,件没有,一,一定的,流,流向。,8.1,.,.2作业排,序,序,第八章MES与ERP技术,8.1MES与生产,计,计划控,制,制,工艺路,线,线矩阵D,8.1,.,.2作业排,序,序,第八章MES与ERP技术,8.1MES与生产,计,计划控,制,制,加工时,间,间矩阵T,8.1,.,.2作业排,序,序,第八章MES与ERP技术,8.1MES与生产,计,计划控,制,制,41/111,两种作,业,业计划,的,的构成,半能动,作,作业计,划,划(Semi-activeschedule)：各工序,都,都是按,最,最早可,开,开工时,间,间安排,的,的作业,计,计划(anoperationstarts itsprocessing on amachinerightwhen bothofthemarefree)，否则为,非,非能动,作,作业计,划,划(Non,-,-active schedule),能动作,业,业计划,(,(Activeschedule)：任何一,台,台机器,上,上的每,段,段空闲,时,时间都,不,不足以,加,加工一,道,道可加,工,工工序,的,的半能,动,动作业,计,计划。,无延迟,作,作业计,划,划(No-delayschedule)：没有任,何,何延迟,出,出现的,能,能动作,业,业计划,。,。（所谓,延,延迟，,是,是指有,工,工件等,待,待加工,时,时，机,器,器出现,空,空闲，,即,即使这,段,段空闲,时,时间不,足,足以加,工,工任何,一,一道可,加,加工工,序,序）,8.1,.,.2作业排,序,序,第八章MES与ERP技术,8.1MES与生产,计,计划控,制,制,能动作,业,业计划,（,（无延,迟,迟）,非能动,作,作业计,划,划,1,1,1,2,1,3,1,2,3,1,3,2,2,3,2,2,2,1,M,1,M,2,M,3,能动作,业,业计划,（,（有延,迟,迟）,示例：,8.1,.,.2作业排,序,序,第八章MES与ERP技术,8.1MES与生产,计,计划控,制,制,能动作,业,业计划,（,（无延,迟,迟）,思考题,：,：,8.1,.,.2作业排,序,序,第八章MES与ERP技术,8.1MES与生产,计,计划控,制,制,44/111,符号说,明,明,将每安,排,排一道,工,工序称,作,作一“,步,步”（Step）,St,t步之前,已,已排序,工,工序构,成,成的部,分,分作业,计,计划；,Ot,第t步可以,排,排序的,工,工序集,合,合；,TkOt中工序Ok的最早,可,可能开,工,工时间,；,；,TkOt中工序Ok的最早,可,可能完,工,工时间,。,。,8.1,.,.2作业排,序,序,第八章MES与ERP技术,8.1MES与生产,计,计划控,制,制,算例,有一个2/3,/,/G/Fmax问题，,其,其工艺,路,路线矩,阵,阵D和加工,时,时间矩,阵,阵T分别如,下,下。试,构,构造一,个,个能动,作,作业计,划,划。,8.1,.,.2作业排,序,序,第八章MES与ERP技术,8.1MES与生产,计,计划控,制,制,C1,Step,O,t,T,k,T,k,T,*,M,*,O,j,1,1,1,1,2,1,3,0,0,2,3,2,M,1,1,1,1,2,2,1,3,1,2,3,0,2,3,6,3,M,3,M,3,1,2,3,3,2,1,3,1,3,2,6,6,9,7,7,M,2,1,3,2,4,2,1,3,6,9,9,M,3,2,1,3,5,2,2,1,9,13,13,M,1,2,2,1,6,2,3,2,13,18,18,M,2,2,3,2,1,1,1,2,1,3,1,2,3,1,3,2,2,3,2,2,2,1,时间,机器,M,1,M,2,M,3,0,2,6,7,9,13,18,任选,C2,Step,O,t,T,k,T,k,T,*,M,*,O,j,1,1,1,1,2,1,3,0,0,2,3,2,M,1,1,1,1,2,1,2,3,2,1,3,2,0,6,3,3,M,3,M,3,2,1,3,3,1,2,3,2,2,1,3,3,7,7,7,M,3,M,1,1,2,3,4,1,3,2,2,2,1,7,3,8,7,7,M,1,2,2,1,5,1,3,2,2,3,2,7,7,8,12,8,M,2,1,3,2,6,2,3,2,8,13,13,M,2,2,3,2,1,1,1,2,1,3,1,2,3,1,3,2,2,3,2,2,2,1,时间,机器,M,1,M,2,M,3,0,2,3,7,8,13,选,M,3,任选,任选,车间调,度,度问题,的,的调度,优,优化指,标,标通常,可,可以分,为,为三类,基于加,工,工完成,时,时间的,性,性能指,标,标：,基于交,货,货期的,性,性能指,标,标：,基于库,存,存的性,能,能指标,：,：,多目标,综,综合性,能,能指标,：,：,8.1,.,.3车间调度问,题,题以及,调,调度算,法,法简介,第八章MES与ERP技术,8.1MES与生产,计,计划控,制,制,调度算,法,法：,基于人,工,工智能,技,技术的,方,方法,收敛较,快,快，不,能,能保证,最,最优解,，,，稳定,性,性不高,基于运,筹,筹学的,方,方法,收敛较,慢,慢，稳,定,定性较,高,高，只,能,能解决,小,小规模,的,的问题,8.1,.,.3车间调度问,题,题以及,调,调度算,法,法简介,第八章MES与ERP技术,8.1MES与生产,计,计划控,制,制,8.1,.,.3车间调度问,题,题以及,调,调度算,法,法简介,第八章MES与ERP技术,8.1MES与生产,计,计划控,制,制,MES,（,（ManufacturingExecutionSystem）涵义,MES功能模,型,型及功,能,能介绍,MES的桥梁,作,作用,连接MRPII/ERP与SFC,MES应用效,益,益,8.1,.,.4MES简介,第八章MES与ERP技术,8.1MES与生产,计,计划控,制,制,1、MES涵义,什么,是,是MES,?,?,MES是位于,企,企业上,层,层生产,计,计划和,底,底层工,业,业控制,之,之间，,面,面向车,间,间层的,生,生产管,理,理技术,与,与实时,信,信息系,统,统。,8.1,.,.4MES简介,第八章MES与ERP技术,8.1MES与生产,计,计划控,制,制,MES的产生,ERP,/,/MES/SFC三层结,构,构,8.1,.,.4MES简介,第八章MES与ERP技术,8.1MES与生产,计,计划控,制,制,图1.1 三个制造层次处理信息与时间尺度比较,8.1,.,.4MES简介,第八章MES与ERP技术,8.1MES与生产,计,计划控,制,制,MES汇集了,车,车间中,用,用以管,理,理和优,化,化从下,定,定单到,产,产成品,的,的生产,活,活动全,过,过程的,相,相关硬,件,件或软,件,件组件，它控制,和,和利用,实,实时准,确,确的制,造,造信息,来,来指导,、,、传授,、,、响应,并,并报告,车,车间发,生,生的各,项,项活动,，,，同时,向,向企业,决,决策支,持,持过程,提,提供有,关,关生产,活,活动的,任,任务评,价,价信息,。,。,MESA International,MES的定义,8.1,.,.4MES简介,第八章MES与ERP技术,8.1MES与生产,计,计划控,制,制,56/111,2、MES的功能,模,模型及,功,功能介,绍,绍,8.1,.,.4MES简介,第八章MES与ERP技术,8.1MES与生产,计,计划控,制,制,资源管,理,理（ResourceAllocation andStatus,）,）,详细计,划,划（Operations/DetailScheduling）,生产调,度,度（DispatchingProduction Units）,文档管,理,理（DocumentControl）,数据采,集,集（Data Collection,/,/Acquisition,）,）,人力管,理,理（LaborManagement）,质量管,理,理（Quality Management,）,）,过程管,理,理（Process Management,）,）,生产跟,踪,踪（Product Tracking andGenealogy,）,）,维护管,理,理（MaintenanceManagement）,性能分,析,析（PerformanceAnalysis）,MES的功能,MES,F1,F2,Fn,8.1,.,.4MES简介,第八章MES与ERP技术,8.1MES与生产,计,计划控,制,制,资源管,理,理：对车,间,间资源,状,状态及,分,分配信,息,息进行,管,管理。,详细计,划,划：负责,生,生成操,作,作计划,（,（即详,细,细计划,）,），提,供,供作业,排,排序功,能,能。,生产调,度,度：以作,业,业、订,单,单、批,量,量以及,工,工作订,单,单等形,式,式管理,和,和控制,生,生产单,元,元中的,物,物料流,或,或信息,流,流。,文档管,理,理：管理,与,与生产,单,单元相,关,关的记,录,录和单,据,据，以,及,及对生,产,产历史,数,数据的,存,存储与,维,维护。,数据采,集,集：负责,采,采集生,产,产现场,中,中的各,种,种必要,的,的数据,信,信息。,人力资,源,源管理：提供,按,按分钟,级,级更新,的,的员工,状,状态信,息,息数据,。,。,质量管,理,理：把从,制,制造现,场,场收集,到,到的数,据,据进行,实,实时分,析,析以控,制,制产品,质,质量。,过程管,理,理：监控,生,生产过,程,程，自,动,动修正,生,生产中,的,的错误,，,，提高,加,加工效,率,率和质,量,量，或,者,者向用,户,户提供,纠,纠正错,误,误并提,高,高在制,行,行为的,决,决策支,持,持。,设备维,护,护管理：跟踪,和,和指导,企,企业维,护,护设备,和,和刀具,以,以保证,制,制造过,程,程的顺,利,利进行,，,，并产,生,生除报,警,警外的,阶,阶段性,、,、周期,性,性和预,防,防性的,维,维护计,划,划，也,提,提供对,直,直接需,要,要维护,的,的问题,进,进行响,应,应。,生产跟,踪,踪：提供,工,工件在,任,任意时,刻,刻的位,置,置及其,状,状态信,息,息。,性能分,析,析：提供,按,按分钟,级,级更新,的,的实际,制,制造过,程,程的结,果,果报告,，,，并将,这,这些结,果,果与过,去,去的历,史,史记录,及,及所期,望,望出现,的,的经营,目,目标进,行,行比较,。,。,8.1,.,.4MES简介,第八章MES与ERP技术,8.1MES与生产,计,计划控,制,制,3、MES的桥梁,作,作用,连接MRPII/ERP与SFC,8.1,.,.4MES简介,第八章MES与ERP技术,8.1MES与生产,计,计划控,制,制,数据桥,梁,梁,8.1,.,.4MES简介,第八章MES与ERP技术,8.1MES与生产,计,计划控,制,制,61/111,MRPII/ERP,到,MES,的数据流,8.1,.,.4MES简介,第八章MES与ERP技术,8.1MES与生产,计,计划控,制,制,62/111,MES,到控制,层,层的数据流,8.1,.,.4MES简介,第八章MES与ERP技术,8.1MES与生产,计,计划控,制,制,4、MES应用效,益,益,可量化,的,的直接,经,经济效,益,益：,可获益项目,平均获益,缩短产品制造周期,45%,减少或消除数据输入时间,75%,减少在制品,17%,减少或消除作业转换中的文书工作,56%,缩短产品交付周期,32%,改进产品质量 / 减少次品,15%,消除损失的文书工作,57%,8.1,.,.4MES简介,第八章MES与ERP技术,8.1MES与生产,计,计划控,制,制,满足客,户,户要求,的,的高质,量,量响应,均衡企,业,业资源,的,的利用,率,率,大大提,高,高企业,员,员工的,工,工作能,力,力,提供计,划,划决策,和,和企业,商,商务活,动,动的必,要,要数据,，,，提高,制,制造系,统,统对变,化,化的响,应,应能力,以,以及销,售,售服务,和,和客户,服,服务的,水,水平,大大减,短,短企业,投,投资回,报,报周期,不可量,化,化的间,接,接经济,效,效益：,8.1,.,.4MES简介,第八章MES与ERP技术,8.1MES与生产,计,计划控,制,制,8.2,.,.1MIS的发展,8.2,.,.2MIS主要内,容,容,8.2,.,.3MIS的作用,8.2,.,.4MIS与CIMS其他分,系,系统的,关,关系,第八章MES与ERP技术,8.2管理信,息,息系统MIS,8.2,.,.1MIS的发展,任何企,业,业只要,有,有生产,经,经营活,动,动，就,有,有管理,信,信息和,信,信息流,，,，企业,总,总是按,某,某种管,理,理模式,在,在运行,。,。,传统生,产,产管理,中,中存在,的,的问题,：,：,不精确,的,的决策,依,依据,生产秩,序,序混乱,，,，工艺,规,规程无,效,效,库存失,去,去控制,工区的,利,利用率,低,低,管理信,息,息不一,致,致而造,成,成设计,与,与制造,错,错误,第八章MES与ERP技术,8.2管理信,息,息系统MIS,管理信,息,息系统（MIS，Management Information System）是企业,的,的一种,现,现代化,管,管理工,具,具，是,管,管理科,学,学、计,算,算机和,信,信息技,术,术综合,应,应用的,一,一个重,要,要产物,，,，它是,计,计算机,、,、网络,、,、数据,库,库及相,应,应应用,软,软件组,成,成的能,进,进行管理信,息,息收集,、,、传递,、,、存储,、,、加工,、,、维护,和,和使用的系统,。,。,能够实,测,测企业,的,的各种,运,运行情,况,况,利用过,去,去的历,史,史数据,预,预测未,来,来，从,企,企业全,局,局的角,度,度出发,辅,辅助企,业,业进行,决,决策,利用信,息,息控制,企,企业的,行,行为，,帮,帮助企,业,业实现,其,其规划,目,目标,8.2,.,.1MIS的发展,第八章MES与ERP技术,8.2管理信,息,息系统MIS,1.单项数,据,据处理,阶,阶段（50年代中-60年代中,）,）,受计算,机,机软硬,件,件限制,，,，只为,提,提高生,产,产管理,中,中某些,单,单项业,务,务的工,作,作效率,，,，减少,差,差错，,根,根据传,统,统的管,理,理模式,，,，只能,替,替代部,分,分手工,劳,劳动，,进,进行一,些,些简单,的,的数据,处,处理，,如,如某项,统,统计、,计,计算工,资,资等。,8.2,.,.1MIS的发展,第八章MES与ERP技术,8.2管理信,息,息系统MIS,2.综合数,据,据处理,阶,阶段（60年代中-70年代初,）,）,将不同,地,地点的,业,业务通,过,过终端,和,和通信,线,线路联,成,成整体,，,，将多,个,个过程,的,的有关,数,数据综,合,合进行,处,处理，,如,如财务,管,管理系,统,统、物,资,资管理,系,系统、MRP系统等,。,。,8.2,.,.1MIS的发展,第八章MES与ERP技术,8.2管理信,息,息系统MIS,3.系统数,据,据处理,阶,阶段（70年代末-80年代末,）,）,数据库,、,、网络,技,技术发,展,展，将,多,多台计,算,算机全,面,面应用,于,于一个,单,单位或,部,部门的,各,各种业,务,务处理,中,中，有,机,机组成,总,总的系,统,统。此,阶,阶段已,将,将数据,处,处理技,术,术与企,业,业管理