车间作业计划与控制

第8章车间作业计划与控制讲授：赵林时间：2012.5简介在生产计划与控制系统中，生产作业计划是将物料需求的结果转换成可以执行的作业活动。生产计划是以订单的形式下达到生产车间。在执行订单的过程中，还必须对执行订单的情况进行跟踪控制，这就是生产控制的主要任务。简介8.1基本概念8.2车间作业排序8.3车间调度8.4车间控制8.1基本概念生产作业计划内容生产作业计划的主要任务是将主生产计划或MRP中的零部件投入出产计划细化，他是MRP的具体执行计划。生产作业计划具体、详细地规定了各车间、工段、班组以至每个工作中心在较短的时间内（月、旬、周、日、轮班、小时）的生产运作任务。8.1基本概念生产作业计划工作由作业计划编制与作业计划控制两部分组成。车间作业计划是安排零部件（作业、活动）的出产数量、设备，以及人工使用、投入时间及产出时间。生产控制是以生产计划和作业计划为依据，检查、落实计划执行情况，发现偏差即采取纠正措施，保证实现各项计划目标。8.1基本概念车间作业的功能：决定订单顺序，即建立订单优先级，排序；对应经排序的作业安排生产，调度；输入/输出的车间作业控制。车间的控制功能：作业进行过程中，检查其状态和控制作业的进度；加速迟缓的和关键的作业。8.1基本概念目标：满足交货期的要求；使在制品库存最小；使平均流程时间最短；提供准确的作业状态信息；提高机器/人工的利用率；减少调整准备时间；使生产和人工成本最低。8.1基本概念基本架构物料需求计划作业排序作业调度输入/输出控制细能力计划派工生产活动及反馈8.1基本概念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、物力分配给不同工作任务，使预定目标最优化的问题。调度：是作业计划编制以后是好似生产控制的一切行动。派工：在作业计划制定以后，按照作业计划的要求，将具体生产任务通过工票或施工单的形式下达到具体的机床和工人。8.1基本概念信息源：车间作业计划与控制主要来自于车间计划文件和车间控制文件。计划文件包括：项目主文件，用来记录全部零件的信息；工艺路线文件，用来记录零件的加工顺序；工作中心文件，用来记录工作中心的数据。8.1基本概念信息源：车间作业计划与控制主要来自于车间计划文件和车间控制文件。控制文件包括：车间任务主文件，为每个生产中的任务提供一条记录；车间任务详细文件，记录每个车间任务所需的工序；从工作人员得到信息。8.1基本概念基本术语：加工单：也称车间订单，面向加工作业说明物料需求计划文件。加工订单反映：加工工序，工具、材料、能力和提前期等加工工艺信息。派工单：也叫调度单，是一种面向工作中心说明加工优先级的文件。说明工作在一个周期内要完成哪些任务，包括：哪些工作完成，哪些工作正在加工，物料到达时间，加工开始时间，加工完成时间，加工天数等等。8.1基本概念基本术语：工作中心的特征和重要性。有限负荷方法和无限负荷方法。前向排序和后向排序：前向排序：是指系统接受一个订单后，对订单所需作业按照从前往后的顺序进行排序。前向排序可以告诉我们订单能够完成的最早时间。后向排序：从未来的某个日前（交货期）开始，从后向前安排所需作业工作。后向排序告诉我们，为了按规定日期完成一个作业所必须的最晚开工时间。8.2车间作业排序排序：在某机器上或工作中心决定哪个工作先开始，哪个工作后开始的过程。目标：满足顾客或下一道作业的交货期；极小化流程时间；极小化准备时间或成本；极小化的在制品库存；极大化设备或劳动利用。8.2车间作业排序编制作业计划与排序的关系一般来说，编制作业计划（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，而且还包括确定机器加工每个工件的开始时间和完成时间。8.2车间作业排序排序问题的分类和表示法按机器种类和数量分类：单台机器排序问题和多台机器排序问题。按零件加工路线特征分类：单件作业排序问题：零件加工路线不同；流水作业排序问题：零件加工路线相同。按零件到达车间的情况分类：静态排序：进行排序时，所有零件已经抵达，可以一次性对它们排序；动态排序：零件陆续抵达，要随时安排它们的加工顺序。8.2车间作业排序排序问题的分类和表示法按目标函数的性质不同分类：单目标排序问题和多目标排序问题。按参数的性质分类：确定型排序问题：指加工时间和其他相关参数是已知的确定量；随机型排序问题：加工时间和有关参数为随机变量。8.2车间作业排序有关符号Ji——零件i，i=1,2,3,...,n。Mj——机器j，j=1,2,3,...,n。pij——Ji在Mj上加工时间，Ji的总加工时间Pi=∑pij。ri——Ji的到达时间，指Ji从外部进入车间，可以开始加工的最早时间。wij——Ji在进行第j道前的等待时间，Ji的总等待时间Wi=∑wij。di——Ji的完工期限。Ci——Ji的完工时间，Ci=ri+∑（wij+pij）=ri+Wi+Pi。Cmax——最长完工时间，Cmax=max{Ci}。Fi——Ji的流程时间，即零件在车间的实际停留时间，Fi=Ci-ri=Wi+Pi。Fmax——最长流程时间，Fmax=max{Fi}。Li——Ji的延迟时间，Li=Ci–di。当Li〉0，说明实际完工时间超过完工期限；当Li〈0，说明提前完工；当Li=0，说明按期完工。Lmax——最长延迟时间，Lmax=max{Li}。8.2车间作业排序Conway的表示方法：n/m/A/B其中：n——零件数；m——机器数；A——车间类型，若标以“F”，代表流水作业排序问题；若标以“P”，代表流水作业排列排序问题；若标以“G”，代表一般单件作业排序问题。B——目标函数。例如：n/3/P/Cmax表示n个零件经过3台机器加工的流水作业排列排序问题，目标函数是使最长完工时间最短。8.2车间作业排序8.2.4n个作业单台工作中心的排序n/1//B，即n/1问题。J1J2J3Jn…M18.2.4n个作业单台工作中心的排序排序目标：平均流程时间最短。假设以排定顺序，则任何一个作业，假设其排在第k位，其流程时间：相应的目标函数为，。npinnpnFFniinkkiinkk1111)1(kiikpF1FminFn//1/8.2.4n个作业单台工作中心的排序排序目标：最低延迟时间、总延迟时间（或平均延迟时间）最小。最大延迟时间最小，目标函数为：；总延迟时间最小，目标函数为：；maxminLniiL1min8.2.4n个作业单台工作中心的排序排序规则：1.先到先服务（FirstComeFirstServed,FCFS）根据订单达到加工中心的先后顺序执行加工作业，先到先加工。2.最短作业时间（ShortestOperationTime,SOT）也称最短加工时间，先安排加工时间最短的，其次安排第二短的，依次类推。3.剩余松弛时间（SlackTimeRemained,STR）剩余松弛时间是指交货期前所剩余的时间减去剩余的加工时间所得的差值，剩余松弛时间越小，越有可能延期，故STR最短的任务应最先加工。4.每个作业的剩余松弛时间（STR/OR）8.2.4n个作业单台工作中心的排序排序规则：5.最早到期日（EarliestDueDate,EDD）根据订单交货期的先后安排顺序，交货期最早应最先加工。6.紧迫系数（CriticalRatio,CR）CR=（到期日-现在日期）/正常制造所剩余的提前期CR的值得情况：1、CR＜0，说明已经延期；2、CR＜1，说明剩余时间不够；3、CR=1，说明剩余时间刚好够用；4、CR＞1，说明剩余时间有富余。8.2.4n个作业单台工作中心的排序排序规则：7.最少作业数（FewestOperations,FO）根据剩余的作业数来安排订单顺序，逻辑：较少的作业意味着有较少的等待时间。8.后到先服务（LastComeFirstServed,LCFS）后来的订单放在上面，操作人员通常先处理上面的订单。8.2.4n个作业单台工作中心的排序例8.1现有5个订单需要在一台机器上加工，5个订单到达顺序为A、B、C、D、E，相关数据如表所示，进行作业排序。订单交货期加工时间（天）剩余的制造提前期（天）作业数A7155B52.563C64.564D8572E921118.2.4n个作业单台工作中心的排序FCFS订单按照到达先后顺序安排加工顺序，因此，加工顺序为ABCDE。订单顺序交货期加工时间（天）作业数流程时间（天）延迟时间（天）A7151-6B52.531+2.5=3.5-1.5C64.543.5+4.5=82D8528+5=135E92113+2=1568.2.4n个作业单台工作中心的排序FCFS订单顺序交货期加工时间（天）作业数流程时间（天）延迟时间（天）A7151-6B52.531+2.5=3.5-1.5C64.543.5+4.5=82D8528+5=135E92113+2=156)(1.85/5.40,)(5.40天天FF)(6max),(6.25/13,)(13天天天LLL8.2.4n个作业单台工作中心的排序最短作业时间，SOT订单加工时间短着优先安排；加工顺序为AEBCD。订单顺序交货期加工时间（天）作业数流程时间（天）延迟时间（天）A7151-6E9211+2=3-6B52.533+2.5=5.50.5C64.545.5+4.5=104D85210+5=1578.2.4n个作业单台工作中心的排序最短作业时间，SOT)(9.65/5.34,)(5.34天天FF)(7max),(3.25/5.11,)(5.11天天天LLL订单顺序交货期加工时间（天）作业数流程时间（天）延迟时间（天）A7151-6E9211+2=3-6B52.533+2.5=5.50.5C64.545.5+4.5=104D85210+5=1578.2.4n个作业单台工作中心的排序最早到期日，EDD交货期最早的优先安排；加工顺序为BCADE。订单顺序交货期加工时间（天）作业数流程时间（天）延迟时间（天）B52.532.5-2.5C64.542.5+4.5=71A7157+1=81D8528+5=135E92113+2=1568.2.4n个作业单台工作中心的排序最早到期日，EDD)(1.95/5.45,)(5.45天天FF)(6max),(6.25/13,)(13天天天LLL订单顺序交货期加工时间（天）作业数流程时间（天）延迟时间（天）B52.532.5-2.5C64.542.5+4.5=71A7157+1=81D8528+5=135E92113+2=1568.2.4n个作业单台工作中心的排序剩余松弛时间，STR剩余松弛时间短者优先安排；剩余松弛时间=交货期-加工时间加工顺序为CBDAE。订单交货期加工时间（天）剩余松弛时间（天）A716B52.52.5C64.51.5D853E9278.2.4n个作业单台工作中心的排序剩余松弛时间，STR)(3.105/5.51,)(5.51天天FF)(6max),(6.35/18,)(18天天天LLL订单顺序交货期加工时间（天）松弛时间（天）流程时间（天）延迟时间（天）C64.51.54.5-1.5B52.52.54.5+2.5=72D8537+5=124A71612+1=136E92713+2=1568.2.4n个作业单台工作中心的排序每个作业剩余松弛时间，STR/OR每个作业短着优先安排；每个作业剩余松弛时间=剩余松弛时间/作业数加工顺序为CBADE。订单交货期加工时间（天）剩余松弛时间（天）作业