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Scheduling作业计划作业计划的目的作业计划(Scheduling)作业计划(Scheduling):作业计划是安排零部件(作业、活动)的出产数量、设备及人工使用、投入时间及出产时间。满足交货期要求使在制品库存最小使平均流程时间最小提供准确的工件状态信息提高机器/工人的时间利用率减少调整准备时间使生产和人工成本最低甘特图普利茅斯福特庞蒂亚克任务4/204/224/234/244/254/264/214/174/184/19当前日期计划时间实际进度活动开始活动结束非工作时间甘特图医院手术室制定作业计划的主要原则工件流动(物流)带来价值=现金流物流通过车间的速度=效率将工件流安排成一连续过程–流程上一步接一步避免工作中断动态安排作业计划未完成任务要能够及时反馈投入工作地的任务与能力要匹配发现瓶颈–动态特征找出工程设计与制造执行过程之间的不相容性大量生产类型的作业计划成批生产类型的作业计划单件小批生产类型作业计划另外,还有其他分类:车间作业计划人力计划设施计划车辆调度计划供应商计划工程项目计划动态计划和静态计划作业计划的种类排序的基本概念(Sequencing)在编制作业计划过程中,有一个问题需要管理人员注意,即投入生产过程的作业顺序的安排.排序:给出零部件在一台或一组设备上加工的先后顺序的工作。编制作业计划的主要工作之一就是要确定出最佳的作业顺序。根据机器数的多少单台机器的排序问题;多台机器的排序问题根据加工路线的特征单件车间排序(JobShop);流水型排序(FlowShop)根据工件到达系统的情况静态排序;动态排序根据参数的性质确定型排序;随机型排序根据要实现的目标单目标排序;多目标排序排序问题的分类Ji----工件i,i=1,2,....ndi----工件i的交货期Pi----工件i的加工时间,,pij----工件i在机器j上的加工时间,j=1,…,mmjijipP1mjijiwW1Wi----工件i在系统内的等待时间,,wij----工件i在机器j前的等待时间,j=1,…,mCi----工件i的完成时间,在工件都已到达的情况下,Ci=Pi+WiFi----工件i的流程时间,在工件都已到达的情况下,Fi=Pi+WiLi----工件i的延误时间,Li=Ci-di,Li=0按期或完成提前;Li0延误Ti----工件i的延期量,Ti=max{0,Li}Ei----工件i提前完成的时间排序常用的符号ShippingDepartment生产流程RawMaterialsLegend:BatchofpartsWorkstation单台机器的排序问题单台机器排序问题n个工件全部经由一台机器处理J1J2J3Jn机器到达系统工件的集合离开系统(机器)根据排序目标的不同,可以选择不同的排序规则,有时又称为确定优先权(Priorities)。常见的优先权规则(Priorityrules)有:最短加工时间SPT---ShortestProcessTime,最早交付时间EDD---EarliestDueDate先到先得FCFS---FirstComeFirstServedCR关键比例---CriticalRate排序规则平均流程时间最短的排序问题•求平均流程时间最短的作业顺序,采用SPT原则。按工件加工时间的长短,按不减的顺序从小到大安排各项作业。•例:一个车间有一台加工中心,现有5个工件需要该机器加工。相关的加工时间和要求完成时间(交货期)如下表所示,求平均流程时间最短的作业顺序。J1J2J3J4J5加工时间11293112交货期6145313332解:根据SPT原则,得出:J4-J5-J1-J2-J3有关项目的计算:加工时间完成时间交货期延迟J411330J523320J11114610J2294345031743143J3最大延期量最小的排序问题•求最大延期量最小的作业顺序采用EDD原则。EDD(EarliestDueDate):Jobsaresequencedinincreasingorderoftheirduedates.•例:借用上面的例子,求最大延期量最小的作业顺序。解:根据EDD原则,得出:J3-J5-J4-J2-J1加工时间完成时间交货期延迟J33131310J5233321J4134331J229634518J111746113平均延迟=33/5=6.6FnFiin_/.123554701Tmax=18进一步考虑:在最大延期量不变的情况下,如何使平均流程时间缩短?如果想同时满足这两个目标,就是多目标排序。综合原则例:在一台设备上安排6个工件的加工任务,每项任务的作业时间和交货期如下表所示。J1J2J3J4J5J6作业时间324865交货期要求6310202830在满足Tmax最小的情况下,使平均流程时间最小。1、首先使用EDD规则排序J2J1J3J4J5J62、求出所有作业的总操作时间TT=283、求出交货期不小于T的任务项,然后按其加工时间的大小调整,将加工时间上的任务调整到后面。如本例,J5,J6满足要求,因为t5t6,所以:J2J1J3J4J6J54、去掉已调整的任务,重复2-4步。最后得最优解:J2J1J3J4J6J5F=13.67n项任务在两台机器的排序问题SchedulingnJobsonTwoMachines两台机器排序问题的含义n个工件都必须经过机器1和机器2的加工,即工艺路线是一致的。机器1到达系统工件的集合离开系统(机器)J1J2J3Jn机器2两台机器排序问题的目标•两台机器排序的目标是使最大完成时间(总加工周期)Fmax最短。Fmax的含义见如下的甘特图(GanttChart)。•多台机器排序的目标一般也是使最大完成时间(总加工周期)Fmax最短。Fmax时间机器AB在机器A上的作业时间总加工周期总加工周期的计算方法工件在两台设备上的加工时间工件编号J1J2J3J4J5设备A36715设备B28643例:在设备A和B上安排5个工件的加工任务,每项任务的作业时间如下表所示。求:该顺序的总加工周期Fmax。图解法:30AB0实现两台机器排序的最大完成时间Fmax最短的目标,一优化算法就是著名的约翰逊法(Johnson’sLaw)。其具体求解过程如下例所示。约翰逊法解决这种问题分为4个步骤:(1)列出所有工件在两台设备上的作业时间。(2)找出作业时间最小者。(3)如果该最小值是在设备1上,将对应的工件排在前面,如果该最小值是在设备2上,则将对应的工件排在后面。(4)排除已安排好的工件,在剩余的工件中重复步骤(2)和(3),直到所有工件都安排完毕。两台机器排序问题EliminateM3fromconsideration.ThenextshortesttimeisM2atWorkstation1,soscheduleM2first.EliminateM5fromconsideration.ThenextshortesttimeisM1atworkstation#1,soscheduleM1next.EliminateM1andtheonlyjobremainingtobescheduledisM4.约翰逊法则attheMorrisMachineCo.时间(hr)工件工序1工序2M11222M245M353M41516M5108Sequence=M1M2M3M4M5Shortesttimeis3hoursatworkstation2,soschedulejobM3last.EliminateM2fromconsideration.ThenextshortesttimeisM5atworkstation#2,soscheduleM5nexttolast.WorkstationM2(4)M1(12)M4(15)M5(10)M3(5)Idle—availableforfurtherwork051015202530Day35404550556065Idle2M2(5)M1(22)M4(16)M5(8)M3(3)Idle1GanttChartfortheMorrisMachineCompanyRepairSchedule约翰逊法则attheMorrisMachineCo.例:某一班组有A、B两台设备,要完成5个工件的加工任务。每个工件在设备上的加工时间如下表所示。求总加工周期最短的作业顺序。工件在两台设备上的加工时间工件编号J1J2J3J4J5设备A36715设备B28643解:由约翰逊法可知,表5-8中最小加工时间值是1个时间单位,它又是出现在设备1上,根据约翰逊法的规则,应将对应的工件4排在第一位,即得:J4-*-*-*-*去掉J4,在剩余的工件中再找最小值,不难看出,最小值是2个时间单位,它是出现在设备2上的,所以应将对应的工件J1排在最后一位,即:J4-*-*-*-J1再去掉J1,在剩余的J2、J3、J5中重复上述步骤,求解过程为:J4-*-*-J5-J1J4-J2-*-J5-J1J4-J2-J3-J5-J1当同时出现多个最小值时,可从中任选一个。最后得J4-J2-J3-J5-J1(a)J1-J2-J3-J4-J526AB(b)J4-J2-J3-J5-J1可以看出,初始作业顺序的总加工周期是30,用约翰逊法排出的作业顺序总加工周期是26,显然后者的结果优于前者。30AB0几种调度准则的比较FCFS-First-Come-First-Served看似“公平”,但是没有运用已有信息.通常用于服务业的排对系统(银行,商店)LCFS-Last-Come-First-Served该准则通常是缺省情况下发生的,到达的工件被依次放到最上面.SPT-ShortestProcessingTime在给定的时间内能完成最多的任务,并且能使平均等待最小.但是使有些任务大大推迟完成.EDD-EarliestDueDate试图达到平均延期和最大延期最小.但是需要正确的交货期.STR-SlackTimeRemaining使任何任务(订单)最大延期最小.动态计算CR-CriticalRatio该比值表明订单是超前(CR1),准时(CR=1)还是延迟(CR1).STR/OP–SlackTimeperRemainingOperation与STR类似,但是着眼于将来的作业活动
本文标题:运营管理-- 作业计划
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