1、   第十一章制造業作業計劃與控制             學時數：2教學目的：了解和掌握作業計劃和排序問題的基本概念，流水作業排序問題、單件作業計劃問題、生產作業控制的思想和方法。教學重點和難點：流水作業排序問題、單件作業計劃問題、生產作業控制的思想和方法。主要教學容及要求：（1）了解和掌握作業計劃和排序問題的基本概念；（2）了解和掌握流水作業排序問題、單件作業計劃問題、生產作業控制的思想和方法。第一節作業計劃和排序問題的基本概念·

2、編制作業計劃要解決的問題n 編制作業計劃實質上是要將資源分配給不同的任務，按照既定的優化目標，確定各種資源利用的時間問題。n 由于每臺機器都可能被分配了多項任務，而這些任務受到加工路線的約束，就帶來了零件在機器上加工的順序問題。· 有關的名詞術語n 編制作業計劃或日程安排(Scheduling)n 排序(Sequencing)n 派工(Dispatching)n 控制(Controlling)n 趕工(Expediting) n “調度”是作業計劃編制后實施生產控制所采取的一切行動，“編制作業計劃”是加工制造發生之前的活動n “機器”，可以是工廠里的各種機床，也可以是維修工人；可以是

3、輪船要停靠的碼頭，也可以是電子的計算機中央處理單元、存貯器和輸入、輸出單元。一句話，表示“服務者”n “零件”代表“服務對象”。零件可以是單個零件，也可以是一批相同的零件n “加工路線”是零件加工的工藝過程決定的，它是零件加工在技術上的約束 n “加工順序”則表示每臺機器加工n個零件的先后順序，是排序和編制作業計劃要解決的問題第二節流水作業排序問題· 流水車間(Flow shop):工件的加工路線都一致，典型的如流水線1、 最長流程時間的計算 2、 兩臺機器排序問題的最優算法 · 約翰森法則n 如果Min(ai, bj) < Min (aj, bi),則工件i應該排在

4、工件j之前。· 約翰森算法n （1）從加工時間矩陣中找出最短加工時間；n （2）若最短加工時間出現在機器M1 上，則對應工件應該盡可能往前排；若最短加工時間出現在機器M2 上，則對應工件應該盡可能往后排。· 然后從加工時間矩陣中劃去已排序工件的加工時間。若最短加工時間有多個，則任挑一個。· （3）若所有工件都已排序，停止。否則，轉步驟（1）。Johnson算法的改進· 1. 將所有ai bi的工件按ai值不減的順序排成一個序列A；· 2. 將aibi的工件按bi值不增的順序排成一個序列B；· 3. 將A放到B之前，就構成了一個最優加工

5、順序。3、多臺機器排序問題的啟發式算法· 關鍵工件法n 1. 計算每個工件的總加工時間，將加工時間最長的工件作為關鍵工件C；n 2. 對于余下的工件，若pi1pim則按pi1不減的順序排成一個序列Sa,若pi1>pim 則按pim不增的順序排成一個序列Sb;n 3. 順序（Sa,C,Sb）即為所求順序。4、 相同零件不同移動方 式下加工周期的計算· 當n個零件相同，則無排序問題。但不同移動方式下的加工周期不同· 三種典型的移動方式n 順序移動方式：一批零件全部加工完成后，整批移動到下道工序加工n 平行移動方式：單個零件加工完成后，立即移動到下道工序加工n 平

6、行順序移動方式：兩者混合設零件批量為n（件），工序數目為m，一批零件不計算工序間運輸時間，只考慮加工時間，設其加工的周期為T（分鐘），零件在i道工序的單件工時為 （分鐘/件），i=1.2n. 則該批零件的加工周期為：零件平行移動的加工周期平行順序移動加工周期計算第三節單件作業計劃問題1、 問題的描述2、 兩種作業計劃的構成· 符號說明n 每安排一道工序稱為一“步”n St:t步之前已排序工序構成的部分作業計劃；n Ot:t步可排序工序的集合；n Tk為Ot中工序Ok的最早可能開始時間；n Tk為Ot中工序Ok的最早可能完成時間。· 能動作業計劃的構成n （1）設t=1,S1

7、為空集，O1為各工件第一道工序的集合。n （2）求T* = minTk,并求出T*所出現的機器M*。如果M*有多臺，則任選一臺。n （3）從Ot中選出滿足以下兩個條件的工序Oj：需要M*加工，且Tj< T* 。n （4）將選定的工序Oj放入St,從Ot中消去Oj,并將Oj的緊后工序放入Ot ，使t=t+1.n （5）若還有未安排的工序，轉步驟（2）；否則，停止。能動作業計劃的構成tOtTkTkT*M*Oj11,1,12,1,300232M11,1,121,2,32,1,320633M32,1,331,2,32,2,133777M3M11,2,341,3,22,2,173877M12,2,

8、151,3,22,3,2778128M21,3,262,3,281313M22,3,2· 無延遲作業計劃的構成n （1）設t=1,S1為空集，O1為各工件第一道工序的集合。n （2）求T* = minTk,并求出T*所出現的機器M*。如果M*有多臺，則任選一臺。n （3）從Ot中選出滿足以下兩個條件的工序Oj：需要M*加工，且Tj=T* 。n （4）將選定的工序Oj放入St,從Ot中消去Oj,并將Oj的緊后工序放入Ot ，使t=t+1.n （5）若還有未安排的工序，轉步驟（2）；否則，停止。3、 求解一般n/m/G/Fmax問題的啟發式方法· （1）優先調度法則n 構成兩種

9、作業計劃的第（3）步一般都有多道工序可以滿足，按不同的優先調度法則來選擇工序，可以得出滿足不同目標函數的作業計劃n 計算量小n 已經提出100多種優先調度法則· 優先調度法則n FCFS（first e, first served）選擇最早進入可排序集合的工序n SPT( shortest processing time）選擇加工時間最短的工序n EDD（earliest due date）選擇完工期限最緊的工序n SCR(smallest critical ratio)選擇臨界比最小的工件n MWKR(most work remaining)選擇余下加工時間最長的工件n LWKR(

10、least work remaining)選擇余下加工時間最短的工件n MOPNR(most operations remaining)選擇余下工序數最多的工件n RANDOM 隨機挑選一個工件n Rush· （2）隨機抽樣法n 從全部能動計劃或無延遲計劃中隨機抽樣，得出多個作業計劃，從中取優。· （3）概率調度法n 將優先調度法則與隨機抽樣法結合n 對不同工件將優先調度法則分配不同的挑選概率，效果較好第四節生產作業控制· 實行生產作業控制的原因· 生產環境的變化· 計劃的失誤· 執行的原因：執行過程中，有可能會出現操作人員執行不力、

11、效率不高和工作態度等現象，造成計劃完不成· 執行因素的影響生產作業控制的程序· 制定生產作業監控體系· 監控實際生產過程· 評估偏差情況· 采取糾偏措施生產作業控制的功能· 為每個車間的工單指派優先級· 維護車間在制品數量· 將車間工單信息傳送到相應辦公室· 提供實際產出數據來為能力控制服務· 根據車間工單對機位的要求，為在制品庫存管理提供數量信息· 測量人員和設備的效率、利用率和產量。生產作業控制的主要工具· 實際生產中，有不少工具可以用來進行生產作業控制，這些工具容易通過

12、運用適當的軟件來生成，主要包括：n 調度單n 日報、月報n 例外報告、異常報告n 輸入/輸出（Input/output control，I/O）報告漏斗模型· 模型介紹· 德國漢諾威大學的Bechte和Wiendall等人于20世紀80年代初在實施輸入/輸出控制時提出了漏斗模型（Funnel Model）。· 漏斗模型的基本原則：工作中心的輸入永遠不能超過工作中心的輸出。當工作中心的輸入超過輸出，就會拖欠訂單，結果將會出現作業推遲、客戶不滿、下游作業或相關作業的延期。控制規則· 在一段較長的時間（如數周），若工況穩定，輸入輸出兩條曲線可以近似地用兩條直線來表示，其斜率（平均生產率）等于平均在制品庫存/