【正文】 第十一章 制造業(yè)作業(yè)計(jì)劃與控制 ? 引言 ? 通過(guò) MRP確定各車間的零部件投入出產(chǎn)計(jì)劃，從而將全廠性的產(chǎn)品出產(chǎn)計(jì)劃變成了各車間生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃，將車間的生產(chǎn)任務(wù)變成各個(gè)班組、各個(gè)工作地和各個(gè)工人的任務(wù)。只有將計(jì)劃安排到工作地和工人，任務(wù)才算真正落到實(shí)處。將任務(wù)安排到工作地，牽涉到任務(wù)分配和作業(yè)排序問(wèn)題，這正是本章要討論的。 ? 作業(yè)計(jì)劃問(wèn)題的基本概念 ? 流水作業(yè)排序問(wèn)題 ? 單件作業(yè)的排序問(wèn)題 ? 生產(chǎn)作業(yè)控制 11 收入、費(fèi)用和利潤(rùn) 要求掌握： 3種啟發(fā)式算法 4. 相同零件的 3種移動(dòng)方式下機(jī)器加工周期的計(jì)算方法 學(xué)習(xí)目的與要求 重點(diǎn) 最長(zhǎng)流程時(shí)間的計(jì)算 約翰遜算法 相同零件的 3種移動(dòng)方式下機(jī)器加工周期的計(jì)算方法 難點(diǎn) 一般流水作業(yè)排序問(wèn)題的啟發(fā)式算法 教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn) 生產(chǎn)任務(wù)的最終落實(shí) ? MRP確定各車間的零部件投入出產(chǎn)計(jì)劃，將全廠性的產(chǎn)品出產(chǎn)計(jì)劃變成了各車間的生產(chǎn)任務(wù)。 ? 各車間要將車間的生產(chǎn)任務(wù)變成各個(gè)班組、各個(gè)工作地和各個(gè)工人的任務(wù)。 ? 將任務(wù)安排到工作地，牽涉到作業(yè)計(jì)劃。 編制作業(yè)計(jì)劃要解決的問(wèn)題 ? 由于每臺(tái)機(jī)器都可能被分配了多項(xiàng)任務(wù)，就帶來(lái)了零件在機(jī)器上加工的順序問(wèn)題。 ? 編制作業(yè)計(jì)劃要解決先加工哪個(gè)工件、后加工哪個(gè)工件的加工順序問(wèn)題 ? 確定機(jī)器加工每個(gè)工件的開(kāi)始時(shí)間和完成時(shí)間 ? 例如 。醫(yī)院要安排病人手術(shù)，為此要安排手術(shù)室，配備手術(shù)器械、手術(shù)醫(yī)師和護(hù)士。 第一節(jié) 排序問(wèn)題的基本概念 ? 一、名詞術(shù)語(yǔ) ? 排序：確定工件在機(jī)器上的加工順序。 ? 作業(yè)計(jì)劃：不僅要確定工件的加工順序，而且還要確定機(jī)器加工每個(gè)工件的開(kāi)始時(shí)間和完成時(shí)間。通常情況下都是按最早可能開(kāi)（完）工時(shí)間來(lái)編制作業(yè)計(jì)劃。 ? 派工：按作業(yè)計(jì)劃的要求，將具體生產(chǎn)任務(wù)安排到具體的機(jī)床上加工。 ? 趕工：實(shí)際進(jìn)度已落后于計(jì)劃進(jìn)度時(shí)采取的行動(dòng)。 ? “機(jī)器”，可以是工廠里的各種機(jī)床，也可以是維修工人，表示“服務(wù)者” ? “零件”代表“服務(wù)對(duì)象”。零件可以是單個(gè)零件，也可以是一批相同的零件 ? “加工順序”則表示每臺(tái)機(jī)器加工 n個(gè)零件的先后順序，是排序和編制作業(yè)計(jì)劃要解決的問(wèn)題 二、假設(shè)條件和符號(hào)說(shuō)明 ? 假設(shè)條件： ? 。 ? ，即當(dāng)上一道工序完工后，立即送下道工序加工。 ? 。一個(gè)工件一旦開(kāi)始加工，必須一直進(jìn)行到完工，不得中途停止插入其他工件。 ? 。 ? 、機(jī)器數(shù)和加工時(shí)間已知，加工時(shí)間與加工順序無(wú)關(guān)。 ? 有關(guān)符號(hào) ? Ji：工件 i， i=1， 2， … ， n ? Mj：機(jī)器 j， j=1， 2， … ， n ? pij為 Ji在 Mj上的加工時(shí)間 ? ri為 Ji的到達(dá)時(shí)間，指 Ji從外部進(jìn)入車間，可以加工的最早時(shí)間 ? di為 Ji的完工期限 ? Ci為 Ji的完工時(shí)間 ? Cmax為最長(zhǎng)完工時(shí)間 ? Fi為 Ji的流程時(shí)間，即工件在車間的實(shí)際停留時(shí)間 ? Fmax為最長(zhǎng)流程時(shí)間 ? Li為工件的延遲時(shí)間 ? Lmax為最長(zhǎng)延遲時(shí)間 三、排序問(wèn)題的分類 ? 根據(jù)機(jī)器數(shù)的多少 – 單臺(tái)機(jī)器的排序問(wèn)題 – 多臺(tái)機(jī)器的排序問(wèn)題 ? 對(duì)于多臺(tái)機(jī)器排序問(wèn)題，根據(jù)加工路線的特征，分成 – 單件作業(yè)排序 (Job Shop)問(wèn)題 – 流水作業(yè)排序 (Flow Shop)問(wèn)題 ? 工件的加工路線不同，是單件作業(yè)排序問(wèn)題的基本特征； ? 所有工件的加工路線完全相同，是流水作業(yè)排序問(wèn)題的基本特征。也就是說(shuō)，每個(gè)零件都順序地經(jīng)過(guò)線上不同機(jī)器加工，它們的加工路線一致。 ? 根據(jù)工件到達(dá)系統(tǒng)的情況 – 靜態(tài)排序 – 動(dòng)態(tài)排序 ? 根據(jù)參數(shù)的性質(zhì) – 確定型排序 – 隨機(jī)型排序 4參數(shù)法 ? n/m/A/B ? 其中， n為工件數(shù) ? m為機(jī)器數(shù) ? A車間類型。在 A的位置若標(biāo)以標(biāo)以“ P”，則表示 流水作業(yè)排列排序 問(wèn)題；若標(biāo)以“ G”，則表示一般單件作業(yè)排序問(wèn)題。當(dāng)m=1，則 A處為空白。 ? B為目標(biāo)函數(shù)，通常是使其值最小 ? 例如： n/3/P/Cmax 四、作業(yè)排序方案的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn) ? ? 從工件可以開(kāi)始加工至完工的時(shí)間，包括在各個(gè)機(jī)器之間的移動(dòng)時(shí)間、等待時(shí)間、加工時(shí)間以及由于機(jī)器故障、部件無(wú)法得到等問(wèn)題引起的延誤時(shí)間等。 ? 2. 加工周期 ? 完成一組工作所需的全部時(shí)間。它是從第一個(gè)工件在第一臺(tái)機(jī)器上開(kāi)始加工時(shí)算起，到最后一個(gè)工件在最后一臺(tái)機(jī)器上完工時(shí)為止所經(jīng)過(guò)的時(shí)間。 ? （ WIP） ? 在制品是對(duì)介于原材料和成品之間的生產(chǎn)過(guò)程中的產(chǎn)品的稱謂。一個(gè)工件正從一個(gè)工作地移向另一個(gè)，由于一些原因被拖延加工，正在被加工或放置于零件庫(kù)中，都可以看作在制品庫(kù)存。 ? ? 用一臺(tái)機(jī)器或一個(gè)工人的有效生產(chǎn)時(shí)間占總工作時(shí)間的百分比來(lái)表示。 五、優(yōu)先調(diào)度規(guī)則 ? 調(diào)度方法： ? 所謂調(diào)度方法，就是運(yùn)用若干預(yù)先規(guī)定的優(yōu)先順序規(guī)則，順次決定下一個(gè)應(yīng)被加工的工件的排序方法。 ? 一個(gè)工作地可選擇的下一個(gè)工件會(huì)有很多種，因此，按什么樣的準(zhǔn)則來(lái)選擇，對(duì)排序方案的優(yōu)劣有很大影響。 常用的優(yōu)先順序規(guī)則： ? FCFS規(guī)則 優(yōu)先選擇最早進(jìn)入可排序集合的工件。 ? EDD規(guī)則 優(yōu)先選擇完工期限最緊的工作。 ? SPT規(guī)則 優(yōu)先選擇加工時(shí)間最短的工件。 ? SCR規(guī)則 優(yōu)先選擇臨界比最小的工件。臨界比為工作允許停留時(shí)間和工件余下加工時(shí)間之比。 ? MWKR規(guī)則 優(yōu)先選擇余下加工時(shí)間最長(zhǎng)的工件。 ? LWKR規(guī)則 優(yōu)先選擇余下加工時(shí)間最短的工件。 ? MOPNR規(guī)則 優(yōu)先選擇余下工序數(shù)最多的工件。 ? RANDOM規(guī)則 隨機(jī)地挑選下一個(gè)工件。 一般作業(yè)排序的目標(biāo) ?滿足顧客或下一道工序的交貨期要求 ?流程時(shí)間最短 ?準(zhǔn)備時(shí)間最短或成本最小化 ?在制品庫(kù)存最低 ?機(jī)器設(shè)備或勞動(dòng)力利用最大化 ? [例 ] 一個(gè)加工車間負(fù)責(zé)加工發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)殼，現(xiàn)在共有 5個(gè)機(jī)殼等待加工。只有一名技工在崗，做此項(xiàng)工作。現(xiàn)在已經(jīng)估算出各個(gè)機(jī)殼的標(biāo)準(zhǔn)加工時(shí)間，顧客也已經(jīng)明確提出了他們所希望的完工時(shí)間。下表顯示了周一上午的情況，顧客的取貨時(shí)間用從周一上午開(kāi)始，還有多少工作小時(shí)來(lái)計(jì)算。 發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)殼 所需標(biāo)準(zhǔn)加工時(shí)間 （包括機(jī)器調(diào)整） 預(yù)計(jì)顧客取貨時(shí)間 （從現(xiàn)在開(kāi)始算起的所需工作時(shí)間） 機(jī)殼 1 8 10 機(jī)殼 2 6 12 機(jī)殼 3 15 20 機(jī)殼 4 3 18 機(jī)殼 5 12 22 機(jī)殼加工次序 開(kāi)始 工作 加工 時(shí)間 結(jié)束 工作 流程 時(shí)間 預(yù)計(jì)顧客 取貨時(shí)間 顧客實(shí)際取貨時(shí)間 提前 小時(shí)數(shù) 拖延 小時(shí)數(shù) 機(jī)殼 4 0 3 3 3 18 18 15 機(jī)殼 2 3 6 9 9 12 12 3 機(jī)殼 1 9 8 17 17 10 17 7 機(jī)殼 5 17 12 29 29 22 29 7 機(jī)殼 3 29 15 44 44 20 44 24 總數(shù) 102 120 18 38 平均數(shù) 平均在制品庫(kù)存 =102/44= 平均總庫(kù)存 =120/44= SPT規(guī)則排序結(jié)果 顧客實(shí)際取貨時(shí)間基于以下假設(shè)：顧客不會(huì)在預(yù)定取貨時(shí)間之前來(lái)取貨；如果有拖延發(fā)生，他們將在加工結(jié)束時(shí)馬上取走。 流程時(shí)間 =等待時(shí)間 +加工時(shí)間 平均在制品庫(kù)存 =各工件流程時(shí)間之和247。加工周期 平均總庫(kù)存 =各工件實(shí)際取貨時(shí)間之和247。加工周期 機(jī)殼加工次序 開(kāi)始 工作 加工 時(shí)間 結(jié)束 工作 流程 時(shí)間 預(yù)計(jì)顧客 取貨時(shí)間 顧客實(shí)際取貨時(shí)間 提前 小時(shí)數(shù) 拖延 小時(shí)數(shù) 機(jī)殼 1 0 8 8 8 10 10 2 機(jī)殼 2 8 6 14 14 12 14 2 機(jī)殼 4 14 3 17 17 18 18 1 機(jī)殼 3 17 15 32 32 20 32 12 機(jī)殼 5 32 12 44 44 22 44 22 總數(shù) 115 118 3 36 平均數(shù) 平均在制品庫(kù)存 =115/44= 平均總庫(kù)存 =118/44= EDD規(guī)則排序結(jié)果 顧客實(shí)際取貨時(shí)間基于以下假設(shè)：顧客不會(huì)在預(yù)定取貨時(shí)間之前來(lái)取貨；如果有拖延發(fā)生，他們將在加工結(jié)束時(shí)馬上取走。 比較 SPT規(guī)則和 EDD規(guī)則的排序結(jié)果，用 SPT規(guī)則排序，其平均流程時(shí)間更短，在制品庫(kù)存更少。用 EDD規(guī)則，可以給顧客提供更好的服務(wù)（平均延遲時(shí)間較少），它也提供了更低的總庫(kù)存水平。 優(yōu)先調(diào)度法則 ? 按 SPT法則可使工件的平均流程時(shí)間最短，從而減少在制品量。 ? FCFS法則來(lái)自排隊(duì)論，它對(duì)工件較公平。 ? EDD法則可使工件延誤時(shí)間最小。 ? MWKR法則使不同工作量的工件的完工時(shí)間盡量接近。 LWKR法則，使工作量小的工件盡快完成。 第二節(jié) 流水作業(yè)排序問(wèn)題 ? 流水作業(yè)排序問(wèn)題的基本特征是每個(gè)工件的加工路線都一致。 ? 加工路線一致，是指工件的流向一致，并不要求每個(gè)工件必須經(jīng)過(guò)加工路線上每臺(tái)機(jī)器加工。 ? 對(duì)于流水作業(yè)排序問(wèn)題，工件在不同機(jī)器上的加工順序不盡一致。 ? 排列排序問(wèn)題：所有工件在各臺(tái)機(jī)器上的加工順序都相同的情況。 一、最長(zhǎng)流程時(shí)間 Fmax的計(jì)算 ? n/m/P/Fmax問(wèn)題， n個(gè)零件要按相同的加工路線經(jīng)過(guò) m