第十章生产作业计划与控制

第十章生产作业计划与控制QCD•把企业自加工工件的生产计划转变为每个班组、人员、每台设备的工作任务。即具体地确定每台设备、每个人员每天的工作任务和工件在每台设备上的加工顺序，这一过程就称为作业排序。•作业排序要解决先加工哪个工件、后加工哪个工件的加工顺序问题，还要解决同一设备上不同工件的加工顺序问题。第一节作业排序的基本概念•一、作业计划与排序•排序是确定工件在机器上的加工顺序。•作业计划不仅包括确定工件的加工顺序，还包括确定机器加工每个工件的开始时间和完成时间。•因此，只有作业计划才能指导每个工人和生产活动。•在编制作业计划时，有时一个工件的某道工序完成之后，执行它下一道工序的机器还在加工其他工件，这时，工件要等待一段时间才能开始加工，这种情况称为“工件等待”。•有时，一台机器已经完成对某个工件的加工，但随后要加工的工件还未到达，这种情况称为“机器空闲”。•由于编制作业计划的关键是要解决各台机器上工件的加工顺序问题，而且，在通常情况下都是按最早可能开（完）工时间来编制作业计划。因此，当工件的加工顺序确定之后，作业计划也就确定了。所以，人们常常将排序与编制作业计划这两个术语不加区别地使用。二、作业排序问题的分类•排序问题有不同的分类方法。在制造业领域和服务业领域中，有两种基本形式的作业排序：•①劳动力作业排序，主要是确定人员何时工作；•②生产作业排序，主要是将不同工件安排到不同设备上，或安排不同的人做不同的工作。三、排序问题的目标函数•生产日程计划编制质量的好坏，将直接影响：•（1）能否保证按时交货；•（2）可否减少工件在工序间的等待时间，能否缩短工件的生产周期和减少在制品占用量；•（3）可否减少设备的闲置时间，提高设备利用率。1、以按时交货作为目标函数这类目标函数主要有•平均延迟时间：•最大延误时间：Tmax＝max{Ti}•有时还以延误的工件数为目标函数n误2、以工件的完工时间和工件的流程时间为目标函数这类目标函数主要有•最长完工时间：Cmax＝max{Ci}；•最长流程时间：Fmax＝max{Fi}；•平均完工时间：•平均流程时间：•设备的闲置时间I及平均闲置时间：四、作业排序方案的评价标准•（1）工件流程时间从工件可以开始加工（不一定是实际的开始时间）至完工的时间。它包括在各个机器之间的移动时间、等待时间、加工时间以及由于机器故障、部件无法得到等问题引起的延迟时间等。•（2）全部完工时间完成一组工作所需的全部时间。它是从第一个工件在第一台机器开始加工时算起，到最后一个工件在最后一台机器上完成加工时为止所经过的时间。•（3）延迟可以用比预定完工时间延迟了的时间部分来表示，也可以用未按预定时间完工的工件数占总工件数的百分比来表示。•（4）在制品库存一个工作正从一个工作地移向另一个工作地，由于一些原因被拖延加工，正在被加工或放置于零件库中，都可被看作是在制品库存。它是在途库存的一个例子，但其物料项目是制造出来的，而不是购买来的。这种度量标准可以用工件个数、其货币价值或可供应的周数来表示。•（5）总库存计划入库量和现有库存量的总和为总库存量。•（6）利用率用一台机器或一个工人的有效生产时间占总工作时间的百分比来表示。五、优先调度规则所谓调度方法，就是运用若干预先规定的优先顺序规则，顺次决定下一个应被加工的工件的排序方法。•（1）FCFS（firstcomefirstserved）最短加工时间优先规则优先选择最进进入可排序集合的工件。•（2）EDD（earliestduedate）规则优先选择完工期限最紧的工件。•（3）SPT（shortestprocessingtime）规则优先选择加工时间最短的工件。•（4）SCR（smallestcriticalratio）规则优先选择临界比最小的工件。临界比为工作允许停留时间和工件余下加工时间之比。[临界比率=（交货期-当前日期）/作业时间]•（5）MWKR（mostworkremaining）规则优先选择余下加工时间最长的工件。•（6）LWKR（leastworkremaining）规则优先选择余下加工时间最短的工件。•（7）MOPNR（mostoperationsremaining）规则优先选择余下工序数最多的工件。•（8）RANDOM规则随机地挑选下一件工件。第二节制造业作业排序作业排序是作业计划的基础。合理的作业排序，可以：•缩短生产周期，提高按时交货的能力；•充分利用设备能力，提高生产资源利用率；•减少在制品数量，提高资金周转率。一、单台设备上的作业排序方法【例4-1】有6个工件需要在某台设备上加工，各工件的加工时间如表4－1所示（工件编号是工件达到工作地的先后次序，当前日期为1）。采用不同的排序方法进行排序.见表8－2至表8－5。排序结果比较见表8－6。表8－1工件的加工时间与交货期工件编号i123456加工时间交货期7148121020210515618表8－2按照先来先加工的规则排序作业排序工件编号112233445566加工时间等待时间完成时间交货期拖期时间7071408715123101525205225271017527321517632381820注：总的拖期数是5件，平均拖期时间为：（0+3+5+17+17+20）/6=103平均流程时间：（7+15+25+27+32+38）/6=24表8－3按照最短加工时间优先规则排序作业排序工件编号142536415263加工时间等待时间完成时间交货期拖期时间2021005271506713180713201468202812161028382018注：总拖期数为3件，平均拖期时间为：（0+0+0+6+16+18）/6＝6.33，平均流程时间：（2+7+13+20+28+38）/6＝18。表8－4按照交货期优先规则排序作业排序工件编号142231455663加工时间等待时间完成时间交货期拖期时间202100821012071017143517221576222818101028382018注：总拖期数为4件，平均拖期时间为：（0+0+3+7+10+18）/6＝6.33，平均流程时间：（2+10+17+22+28+38）/6＝19.5。表8－5按照临界比率优先的规则排序作业排序工件编号122133455664临界比率加工时间等待时间完成时间交货期拖期时间1.3758081201.8778151411.91015252052.85253015152.836303618184.5236381028注：总拖期数为5件，平均拖期时间为：（0+1+5+15+18+28）/6＝11.16，平均流程时间：（8+15+25+30+36+38）/6＝25.33。表8－6各排序规则的结果比较排序方法总拖期工件数平均拖期时间平均流程时间先来先加工最短加工时间优先交货期优先临界比率优先534510.336.336.3311.16241819.522.55最短加工时间优先是最好的规则，因为其拖期数，平均拖期时间，平均流程时间都是最小的，第二是交货期优先规则，第三是先来先加工规则，第四临界比率优先规则。二、流水作业排序方法•流水作业排序问题的基本特征是每个工件的加工路线都一致。在流水生产线上制造不同的零件，遇到的就是流水作业排序问题。•加工路线一致，是指工件的流向一致，并不要求每个工件必须经过加工路线上每台机器加工。如果某些工件不经某些机器加工，则设相应的加工时间为零。流水作业排序问题的表示方法n/m/A/B◆其中n代表工件数；◆m代表机器数；◆A是代表排序的类型，在A的位置若标以“F”，则代表流水型排序，若标以“P”，则是流水型排序中的同顺序排序。在A的位置标以G，是表示非流水型排序。◆B代表目标函数，（一）、n/2/F/Fmax问题的最优算法Johnson算法：（1）从加工时间矩阵中找出最短的加工时间。（2）若最短的加工时间出现在M1上，则对应的工作尽可能往前排；若最短加工时间出现在M2上，则对应工件尽可能往后排。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）。【例4-2】：求下表所示的6/2/F/Fmax问题的最优解。i123456M1M2571282543744求解过程可简单表示如下：•将工件2排第1位2•将工件3排第6位23•将工件5排第2位253•将工件6排第3位2563•将工件4排第5位25643•将工件1排第4位256143最优加工顺序为S＝（2,5,6,1,4,3）。求得最优顺序下的Fmax＝28。Fmax的计算方法i12345Pi1Pi2Pi3Pi499615217118514722830939216830104012521531536747860334440956565（二）、一般n/m/P/Fmax问题的启发式算法第三节生产作业控制一、生产作业监控系统生产作业监控系统主要依据是生产作业计划。生产作业准备检查毛坯、工具、工装、设备的准备情况计划编制编制生产作业计划计划实施生产过程运行在制品管理信息收集与处理收集、整理、统计、分析品种、产量、质量及生产进度的计划执行情况发现偏差实际完成情况与计划进行比较预防及纠正偏差生产调度修正计划生产作业监控工作流程示意图生产作业监控系统主要包括以下几部分内容①生产作业准备工作检查；②生产过程实时监控；③生产作业统计；④生产调度工作；⑤生产作业计划完成情况考核。二、生产作业统计（一）生产作业统计的内容（1）生产进度统计指对产品、零部件生产过程各工序的投入期、投入数量、出产日期、出产数量以及发生的废品数、返修品数的统计及分析。（2）库存在制品统计指对在制品、半成品出入库量以及在制品资金占用量的统计和分析。（3）生产作业计划完成情况统计指对产品和零部件的完工统计，各单位和个人完成计划任务和完成工作量的统计。•对生产作业统计工作要求是：数据准确、资料完整、分析正确、上报及时。（二）生产作业统计的原始凭证包括：加工路线单、单工序工票、废品通知单、返修品通知单、停工记录单等。要求：必须做到准确、清晰、完整、及时。力求数出一源，避免凭证过多，各行一套，重复统计，要保证统计的口径一致，全厂的数据统一。（三）生产作业统计台帐和报表•生产作业统计台帐和报表是以一定的格式，对生产作业原始记录的整理和汇总。•台帐的特点：通过逐日登帐，逐日汇总，把每日发生的生产作业活动情况，系统地完整地汇录在帐本上。三、生产调度生产调度的主要任务◆检查生产作业计划的执行情况，掌握生产动态，及时采取必要的调整措施；◆检查生产作业的准备情况，督促和协调有关部门做好这方面的工作；◆根据生产需要，合理调配生产资源，保证各生产环节、各工作地协调进行生产；◆组织厂级和车间级的生产调度会议，协调车间之间、工段之间的生产进度。（一）生产调度的组织1、按车间分工•每个调度员负责联系一个或几个车间。厂部对车间所有的调度指令，统一由负责该车间的调度员下达，这样可以避免对车间进行多头指挥。•这种分工方式对于按对象专业化原则组织的车间比较合适，•但是对于多品种批量生产企业，产品不是封闭在一个车间内加工，需要经历多个车间时，不利于调度员掌握产品生产全过程，增加了调度员间相互交换协调的工作量。2、按产品分工•每个调度员负责一种或几种产品的调度工作。•这种分工方式有利于调度员掌握产品生产的全过程，有利于组织产品生产过程的衔接和产品零部件生产的成套性。•但是在多品种生产类型，每个车间都生产多种产品时，这种分工方式容易造成多个调度员对一个车间提出各自的要求，形成多头指挥的情况。（二）生产调度工作制度1、生产调度会议制度日常的生产调度会议一般定期举行，厂级的生产调度会议可以每周举行一次，由主管生产的厂长主持，解决全厂性的生产问题；车间级的调度会议根据实际召开，参加的人员主要是车间有关生产负责人（车间主任、班组长、统计人员），解决车间的生产与涉及车间局部的生产问题。除了例行的调度会议外，日常调度过程中要经常性地召开现场调度会议，解决现场突发性与临时性的问题。2、调度值班制度为