生产管理_Charpt_08_作业排序

POM2019/10/71生产与运作管理Production&OperationManagementPOM2019/10/72作业排序POM2019/10/73第七章作业排序基本概念最长流程时间n/2/F/Fmax问题的算法一般n/m/P/Fmax问题的启发式算法POM2019/10/74一、基本概念1、排序•排序就是要将不同的工作任务安排一个执行的顺序，使预定的目标最优化。实际上就是要解决如何按时间的先后，将有限的人力、物力资源分配给不同工作任务，使预定目标最优化的问题。POM2019/10/75排序中常用的几个概念•工件（Job）：服务对象；•机器（Machine、Processor）：服务者。如：•n个零件在机器上加工，则零件是工件，设备是机器；•工人维修设备，出故障的设备是工件，工人是机器。POM2019/10/76所以，作业排序也就是要确定工件在机器上的加工顺序，可用一组工件代号的一种排列来表示。如可用（1，6，5，4，3，2）表示加工顺序：J1—J6—J5—J4—J3—J22。POM2019/10/772、作业计划（Scheduling）•作业计划与排序不是一回事，它不仅要确定工件的加工顺序，而且还要确定每台机器加工每个工件的开工时间和完工时间。•如果按最早可能开（完）工时间来编排作业计划，则排序完后，作业计划也就确定了。POM2019/10/783、排序问题的分类与表示1）单台机器与多台机器的排序问题。2）流水车间与单件车间排序问题。POM2019/10/79流水车间排序问题的基本特征：•每个工件的加工路线都一样。如车—铣—磨。这里指的是工件的加工流向一致，并不要求每个工件必须在每台机器上加工。如有的工件为车—磨，有的为铣—磨。•不仅加工路线一致，而且所有工件在各台机器上的加工顺序也一样，这种排序称为排列排序（同顺序排序）。如工件排序为：J1—J3—J2，则表示所有机器都是先加工J1，然后加工J3，最后加工J2。POM2019/10/710单件车间排序问题的基本特征：•每个工件都有其独特的加工路线，工件没有一定的流向。POM2019/10/7113）表示方法一般正规的表示方法为：n/m/A/Bn：工件数；m：机器数；A：车间类型（F、P、G）；B：目标函数POM2019/10/7124）一般来说，排列排序问题的最优解不一定是相应流水车间排序问题的最优解，但一般是比较好的解。而对于仅有2台或3台机器的情况，则排列排序问题的最优解一定是相应流水车间排序问题的最优解。POM2019/10/713二、最长流程时间•最长流程时间（加工周期）：从第一个工件在第一台机器上加工起到最后一个工件在最后一台机器上加工完毕为止所经过的时间。•假定所有工件的到达时间都为0，则Fmax等于排在末位加工的工件在车间的停留时间。POM2019/10/714计算Fmax的几个假定条件：•机器M1不会发生空闲；•对其它机器，能对某一工件加工必须具备2个条件：机器必须完成排前一位的工件的加工；要加工的工件的上道工序已经完工。POM2019/10/715三、n/2/F/Fmax问题的算法Johnson算法：•假定：ai为工件Ji在机器M1上的加工时间，bi为工件Ji在机器M2上的加工时间，每个工件按M1—M2的路线加工。POM2019/10/716Johnson算法的步骤：从加工时间矩阵中找出最短的加工时间若最短时间出现在M1上，则对应的工件尽可能往前排若最短时间出现在M2上，则对应的工件尽可能往后排若最短时间有多个，则任选一个划去已排序的工件若所有工件都已排序，则停止，否则重复上述步骤POM2019/10/717四、一般n/m/P/Fmax问题的启发式算法对于一般的n/m/P/Fmax问题，可以用分支定界法求得最优解，但计算量很大。实际中，可以用启发式算法求近优解。POM2019/10/718关键工件法的步骤：•计算Pi=Pij，找出Pi最长的工件，将之作为关键工件C。•对其余工件，若Pi1≤Pim，则按Pi1不减的顺序排成序列SA。若Pi1Pim，则按Pim不增的顺序排成序列SB。•顺序（SA，C，SB）即为近优解。POM2019/10/719ShopFloorActivityManagement车间作业管理POM2002POM2019/10/720车间作业管理的基本概念车间作业排序车间作业控制POM2019/10/721典型的作业排序和控制功能以下职能必须在对作业排序和控制时完成：分配订单、设备和人员到各工作中心或其他规定的地方决定订单顺序（即建立订单优先级）对已排序作业开始安排生产，通常称之为调度车间作业控制（或生产作业控制），包括：在作业进行过程中，检查其状态和控制作业的速度加快为期已晚的和关键的作业计划员的决策取决于以下因素：每个作业的方式和规定的工艺顺序要求，每个工作中心上现有作业的状态，每个工作中心前作业的排队情况，作业优先级，物料的可得性，当天较晚发布的作业订单，工作中心资源的能力POM2019/10/722车间作业管理的信息源计划文件项目主文件——记录全部有关零件的信息工艺路线文件——记录生产零件的加工顺序工作中心文件——记录工作中心数据控制文件车间文物主文件——为每个生产中的任务提供一条记录车间任务详细文件——记载完成每个车间任务所需工序从工作人员得到的信息POM2019/10/723计划文件数据概要计划文件文件中的内容项目主文件工艺路线文件工作中心文件零件号零件名称生产提前期现有库存已分配量已定货量批量工序号工序名称准备时间加工时间工作中心号能力数据替换工作中心排队时间POM2019/10/724控制文件文件中的信息车间任务主文件车间任务细文件车间任务号任务数量完工数量废品数量支付数量交货日期成本信息优先级未完成量车间任务工序号工作中心计划准备时间/实际准备时间计划加工工时/实际加工工时计划数量/完工数量废品数量开工日期/完工日期POM2019/10/725加工单知道需要经过哪些加工工序(工艺路线)知道需要什么工具、材料、能力的提前期确定工具、材料、能力和提前期的可用性解决工具、材料、能力和提前期短缺问题最后将任务下达、尽可能满足计划要求发放工具、材料和任务的有关文件给车间加工单（workorder）或车间定单（shoporder）是一种面向加工件说明物料需求计划的文件，可以跨车间甚至厂际协作。加工单的格式同工艺路线报表相似。POM2019/10/726计划进度开始日期完工日期工作中心标准时间(小时)编号名称准备加工机器加工单的典型格式定单号：970215需用数量：100件计划日期：970630物料名称：C物料号：111000需用日期：970901102030405060下料车削热处理磨削电镀检验010010203006010020529000108015锯床车床电炉磨床(外协)质检0.51.01.21.0…...0.251.25…2.00…0.10……5.00…......25.5126.06.2201.0(240)10.0970710970715970725970729970815970829970712970724970726970814970828970830M432工序工序名称本工序总时间POM2019/10/727派工单派工单（dispatchlist）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，正在排队，应当什么时间开始加工，什么时间完成，加工单的需用日期是哪天，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。POM2019/10/728数量需用完成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75831D970872016209705049705041.01028860188501C9709850209705049705060.2151028860351888F9712040409705069705070.2108420入库16877G9737620309705079705070.15.08510852337414D9708725159705109705110.18.07100820088501C9709810109705129705120.13.072008532POM2019/10/729工作中心特征和重要性工作中心是生产经营中的个区域，在这个区域中，组织生产资源来完成工作。工作中心可以是一台机器、一一组机器或完成某一类型工作的一个区域，这些工作中心可以按工艺专业化的一般作业车间组织，或者按产品流程、装配线、成组技术单元结构进行组织。在工艺专业化情况下，工件需按规定路线在各个按功能组织的工作中心之间移动。作业排序涉及决定工件加工顺序以及分配相应的机器来对这些工件加工。一个作业排序系统区别于另一个作业排序系统的特征是：在进行作业排序时是如何考虑生产能力的。POM2019/10/730有限负荷方法和无限负荷方法无限负荷指的是当将工作分配给一个工作中心时，只考虑它需要多少时间，而不直接考虑完成这项工作所需的资源是否有足够的能力，也不考虑在该工作中，每个资源完成这项工作时的实际顺序。通常仅检查一下关键资源，大体上看看其是否超负荷。可以根据各种作业顺序下的调整和加工时间标准来计算出一段时间内所需的工作量来判定。有限负荷实际上是用每一订单所需的调整时间和运行时间对每一种资源详细计划。提前期由期望作业时间（调整和运行时间）加上由于材料运输和等待订单执行而引起的期望排队延期时间而估算出。从理论上将，当运用有限负荷时，所由的计划都是可行的。POM2019/10/731前向排序和后向排序前向排序——指的是系统接受一个订单后对订单所需作业按从前向后的顺序进行排序，前向排序系统能力告诉我们订单能完成的最早日期。后向排序——是从未来的某个日期（可能是一个约定交货日期）开始，按从后向前的顺序对所需作业进行排序。后向排序告诉我们为了按规定日期完成，一个作业必须开始的最晚时间。区分作业排序的另一个特征是基于前向排序还是后向排序。在前向排序和后向排序中，最常用的是前向排序。POM2019/10/732生产工序类型和计划方法类型产品特征通常的计划方法单一工序大批量生产中等批量生产小批量生产化工产品、钢、金属、液体产品等汽车、电话、摩托车、家用设施工业用品、最终消费品定做的或标准的设备、专用仪器等全自动化，产品中劳动力成本低，设施专用于一种产品自动化装备，半自动化传动装置或移动装配线成组技术单元，专业化小工厂按生产功能组织的机器中心，通用设备换装时间相当长等有限符合，前向排序，机器有限生产线有限负荷，前向排序，机器有限，准时化生产无限负荷，前向排序，有限调度控制，常劳动力有限但有时机器有限无限负荷，前向排序，POM2019/10/733车间作业排序的目标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）POM2019/10/734作业计划和排序的关系编作业计划（scheduling）与排序（sequencing）不是同义语。排序只是确定工件在机器上的加工顺序。可以通过一组工件的代号的一种排列来表示该组工件的加工顺序。而编制作业计划，则不仅包括确定工件的加工顺序，而且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的生产活动。由于编制作业计划的主要问题是确定各台机器上工件的加工顺序，而且，在通常情况下都是按最早可能开（完）工时间来编排作业计划。因此，当工件的加工顺序确定之后，作业计划也就