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1、第6章 生产作业方案与控制6.1生产作业方案6.2 作业排序的理论与方法6.3生产作业控制1企业生产与物流管理 马士华 林 勇 编著6.1 生产作业方案6.1.1 生产作业方案的主要内容和作用6.1.2 生产作业方案的期量标准2企业生产与物流管理 马士华 林 勇 编著生产作业方案的主要内容和作用主要内容：主要内容：把生产任务落实到执行人员、设备或工作中心或工作地上，并且要防止资源负荷的超载，即要到达资源负荷的平衡，防止瓶颈现象。确定零部件的加工顺序。按已经排好顺序的零部件安排到具体的工作中心或工作地或设备上，即实际中的派工。生产作业控制即车间控制，不断地检查任务的执行情况，检查设备的负荷情况，
2、及时为拖后的任务制定相应的赶工单，以保证方案的如期完成。根据设备运转的好坏和新指令的到来，不断地修订作业方案，以适应变化。控制作业过程中的质量问题。3企业生产与物流管理 马士华 林 勇 编著作用：生产作业方案是生产方案的继续、延伸和补充，与生产方案构成一个紧密联系的体系。因此，没有一个好的生产作业方案，就不可能保证很好地实现主生产方案，特别对加工装配型企业。具体地说，生产作业方案的主要作用可概括为两个方面：保证主生产方案规定的生产任务按期完成；保证企业获取更好的经济效益。4企业生产与物流管理 马士华 林 勇 编著生产作业方案的主要内容和作用续生产作业方案的期量标准生产作业方案工作由作业方案编制
3、与作业控制两局部组成。前者主要包括制定期量标准、开展生产运作能力核算与平衡、编制各种形式的生产作业方案等内容；后者主要包括生产运作调度、生产运作作业统计与分析等内容。期量标准是生产作业方案工作的重要依据，因此也称生产作业方案标准。期量标准按每种产品分别制定。5企业生产与物流管理 马士华 林 勇 编著生产作业方案的期量标准续批量和生产间隔期生产间隔期又称生产运作重复期，是指相邻两批相同制品投入或出产的时间间隔。批量与生产间隔期有密切的关系，在确定其标准时需要相互考虑：1以量定期法最小批量=更换品种的设备调整时间/设备调整允许损失系数单件工序加工时间2以期定量法批量生产运作间隔期平均日产量6企业生
4、产与物流管理 马士华 林 勇 编著生产作业方案的期量标准续生产周期某种产品的生产周期是指从原材料投入开始到产成品出产为止的全都日历时间。生产过程组织的一个重要内容是时间组织，所追求的目标就是提高时间利用率，缩短产品的生产周期。确定生产运作周期，一般首先根据生产运作流程确定各工艺阶段的生产运作周期，然后以此为基础确定产品的生产运作周期。7企业生产与物流管理 马士华 林 勇 编著生产作业方案的期量标准续生产提前期生产提前期是指产品毛坯、零件在各生产环节出产或投入的时间，比成品出产时间所要提前的时间量。8产品生产周期装配投入提前期毛坯加工出产提前期毛 坯 加工周期机械加工周期保险期保险期装配周期机械
5、加工投入提前期毛坯加工投入提前期生产周期与生产提前期的关系企业生产与物流管理 马士华 林 勇 编著生产作业方案的期量标准续生产提前期的制定，有两种不同的情况：前后车间生产批量相等情况下提前期的制定 车间投入提前期=本车间出产提前期+本车间生产周期 车间出产提前期后车间投入提前期+保险期前后工序车间生产批量不等时生产提前期的制定 车间出产提前期=后车间投入提前期+保险期+本车间生产间隔期后车间生产间隔期9企业生产与物流管理 马士华 林 勇 编著6.2 作业排序的理论与方法6.2.1 排序的基本概念6.2.2 排序问题的描述6.2.3 排序问题的分类与表示方法6.2.4 排序问题的求解6.2.5
6、流水车间作业排序6.2.6 单件车间作业排序10企业生产与物流管理 马士华 林 勇 编著排序的基本概念加工顺序：每台机器加工n个工件的先后顺序。作业排序：确定工件在机器上的加工顺序。编制作业方案：不仅确定工件的加工顺序，而且还包括确定每个工件的开始时间和完成时间。派工：按作业方案的要求，将具体的生产任务安排到具体的机器上并交给相应的操作工人负责。控制：监控实际生产过程，并使其和方案保证一致的过程。调度：在加工制造发生之后，发现实际进度已经偏离方案而采取的调配资源的行动。赶工：在实际进度已经落后于方案进度时采取的追赶进度的行动。赶工属于调度的范围。11企业生产与物流管理 马士华 林 勇 编著排序
7、问题的描述最初的排序研究与应用是加工制造企业，一般使用机器、工件、加工路线、工序和加工时间来描述一个排序作业的任务，即假定有n个工件要按一定的加工路线经过m台机器加工，其中加工路线是工件加工的工艺过程决定的，是工件加工在技术的约束，是工件所需要的加工工序的顺序。排序就是确定这n个工件在m台机器上加工的先后顺序。12企业生产与物流管理 马士华 林 勇 编著排序问题的描述续机器只有一台机器的排序问题称为单机排序问题，否则称为多机排序问题排序机器单机柔性流水作业多机平行机同速机恒速机变速机串联机流水作业单件作业开放作业机器类型13企业生产与物流管理 马士华 林 勇 编著排序问题的描述续工件和工序对不
8、允许中断加工的情况来说，一个工件在一台机器上连续加工的过程称为工序operation。排序中的约束条件 加工时间到达时间arrival time或就绪时间ready time 到达时间或就绪时间是工件已经准备好可以马上被加工的时间。工件工期due date或截止期限deadline 工期表示对工件限定的完工时间，假设不按期完工，就会受到一定的惩罚。工件权重weight 工件权重是相对于其他工件而言的工件的重要性程度。14企业生产与物流管理 马士华 林 勇 编著排序问题的描述续目标函数最大完工时间或时间表长schedule length，make-span加权流程时间weighted flow
9、time和加权完工时间 最大延误时间maximum lateness加权总误工total weighted tardiness加权误工工件数weighted number of tardy jobs15企业生产与物流管理 马士华 林 勇 编著排序问题的分类与表示方法三参数表示方法 域表示机器的数量、类型和环境 域表示工件的性质、加工要求和限制，资源的种类、数量和对加工的影响 域表示要优化的目标函数16企业生产与物流管理 马士华 林 勇 编著排序问题的求解可行排序与最优排序排序问题是一类组合优化问题。由于在实际生产中，排序问题中的机器、工序、资源都是有限的，绝大局部排序问题是从有限个可行解中找出
10、一个最优解，使目标函数到达极小。3种方案半能动方案：各工序都按最早可能开工或完工时间安排的作业方案。能动作业方案：半能动方案中任何一台机器的每段空闲时间都缺乏以加工一道加工工序。无延迟作业方案：没有任何延迟现象出现的能动方案。17企业生产与物流管理 马士华 林 勇 编著流水车间作业排序时间表长的计算 对于给定 n 个工件、m 台机器的排列排序问题，假设工件顺序为 ，则工件 在机器 上的完工时间 满足下式：18企业生产与物流管理 马士华 林 勇 编著流水车间作业排序续问题 的排序算法 Johnson法则：，则工件 应该排在工件 之前，如果中间是等号，则可随意安排。Johnson步骤 工件分为两个
11、子集 ，对于两个工序加工时间相等的工件可以分在两个子集的任意一个 先将第一个子集 中的工件按第一台机器上加工时间 的不减顺序排列，再将第二个子集 中的工件按第二台机器上加工时间 的不增顺序LPT规则排列。19企业生产与物流管理 马士华 林 勇 编著流水车间作业排序续Palmer算法Palmer于1965年对流水作业排序问题提出了按斜度指标排列工件的启发式算法。该算法先定义工件的斜度指标 ，然后将各工件按其斜 度指标不增进行排序。20企业生产与物流管理 马士华 林 勇 编著流水车间作业排序续CDS算法Campbell等人于1970年对流水作业排序问题提出了一个基于Johnson算法的启发式算法，
12、该算法先产生m-1个排列，然后从中选优。先定义 。依次令i=1,2,m-1，可以得到m-1组 和 ，将每一组值看成是分别在两个机器上的加工时间，根据Johnson算法可以求得一个排序，共可得到m-1个排序，从中优选。21流水车间作业排序续关键工件法陈荣秋于1983年对流水作业排序问题提出了一个基于关键最长加工时间工件的启发式算法，其步骤如下：计算每个工件的总加工时间 ，找出加工时间最长的工件 ，将其作为关键工件；对于余下的工件，假设 ，则按 不减的顺序排列成一个序列 ；假设 ，则按 不增的顺序排列成一个序列 ，即为所得排序 。22企业生产与物流管理 马士华 林 勇 编著流水车间作业排序续 Gu
13、pta算法 Gupta于1987年对流水作业排序问题提出了另一个启发式算法。该算法先对工件定义其优先因子：其中，然后将工件按优先因子的不增顺序排列。23企业生产与物流管理 马士华 林 勇 编著单件车间作业排序两台机器的单件作业排序 ，常用的是Jackson算法。把工件按工序情况分为4个子集 ，分别表示只在机器1上加工的工件、只在机器2上加工的工件、先在机器1再在机器2上加工的工件、先在机器2再在机器1上加工的工件。中的工件在机器1、2上按流水作业排序问题 排序，中的工件在机器2、1上按流水作业排序问题的排序。全部工件在机器1上的加工次序为 ，在机器2上的加工的次序为 ，其中 和 在第2步中已经
14、排好序，其他两个子集中工件任意排序。24企业生产与物流管理 马士华 林 勇 编著单件车间作业排序续一般单件车间作业排序 的启发式算法 能动作业方案算法 无延迟作业方案算法 3类启发式算法 优先调度法则 随机抽样法 概率调度法 25企业生产与物流管理 马士华 林 勇 编著6.3 生产作业控制6.3.1 生产作业控制的基本概念6.3.2 生产作业控制的主要内容6.3.3 生产作业控制与调度6.3.4 常见生产作业控制方法26企业生产与物流管理 马士华 林 勇 编著生产作业控制的基本概念 实行生产作业控制的原因生产环境发生了变化 方案的失误 执行的原因 扰动因素的影响 27企业生产与物流管理 马士华
15、 林 勇 编著生产作业控制的基本概念续控制系统的组成要素控制对象 控制目标 控制主体 生产作业控制的程序制定生产作业监控体系 监控实际生产过程 评估偏差情况 采取纠偏措施 28企业生产与物流管理 马士华 林 勇 编著生产作业控制的功能 为每个车间的工单指派优先级维护车间在制品数量信息将车间工单信息传送到相应办公室提供实际产出数据来为能力控制效劳根据车间工单对机位的要求，为在制品库存管理提供数量信息测量人员和设备的效率、利用率和产量29企业生产与物流管理 马士华 林 勇 编著生产作业控制的主要工具 调度单 是工人每天加工的依据，一般应该每天都要生成一次。日报、月报统计当日或当月的生产情况，通常包
16、括按期完工的作业数量和比例、赶工完成的作业数量和比例、延期并未完工的作业数量和比例、返工情况和废品情况等。例外报告、异常报告例外报告是指生产环境发生了预想不到的情况；而异常报告是指在生产过程中发现一些有可能影响方案执行的现象。输入/输出报告 生产主管用以监控每个生产单位工作中心或工段或班组的工作负荷与其最大负荷之间关系的报告。30企业生产与物流管理 马士华 林 勇 编著漏斗模型 德国汉诺威大学的Bechte和Wiendall等人于20世纪80年代初在实施输入/输出控制时提出了漏斗模型funnel model。漏斗模型的基本原则工作中心的输入永远不能超过工作中心的输出。在实际生产中，一台机床、一
17、个工作中心、一个车间乃至一个工厂，都可以看成一个漏斗。漏斗的输入，可以是上道工序转入的加工任务，也可以是来自用户的订单。而漏斗的输出，可以是某已经完成加工的零部件，也可以是完成了的可以交付的成品。而漏斗中的液体，则表示在制品或累积的任务，液体的量表示在制品的量。31企业生产与物流管理 马士华 林 勇 编著一个工作地的漏斗模型32输入速率新订单未计划订单输 出 已 完成订单在制品（负荷）时间（日）观察期产出量平均生产率平均通过时间输出输入负荷界平均在制品库存负荷（小时）企业生产与物流管理 马士华 林 勇 编著漏斗模型续实际控制过程中，可以采用以下4个规则来调整输入、输出、在制品库存和通过时间：假
18、设希望保持在制品库存稳定，就要使单位时间内的平均输入等于平均输出。假设希望改变在制品库存量，可暂时增加或减少输入。如增加输入，在制品量将上升，否则下降。假设希望平均通过时间在所控制的范围内，则应适当调整平均在制品库存与生产率的比例。要使各个工件的平均通过时间稳定，可以采用FIFO规则来安排各工件的加工顺序。33企业生产与物流管理 马士华 林 勇 编著生产作业控制的主要内容生产进度控制 生产预计分析差额推算法相关推算法 生产均衡性控制图表法均衡系数法进度分段均衡率 生产成套性控制线性规划方法甘特图法34企业生产与物流管理 马士华 林 勇 编著生产作业控制的主要内容续在制品控制 车间在制品控制轮班
19、任务报告加工路线单单工序工票库存半成品控制 库存半成品的控制主要是通过半成品出入库台账及其他凭证进行。在制品管理的主要措施 建立健全在制品的收发领用制度；正确及时地对在制品进行记账核对；必须合理存放和妥善保管在制品；合理确定在制品管理的任务及分工。35企业生产与物流管理 马士华 林 勇 编著生产作业控制的主要内容续设备维修是对机器设备、生产设施等制造系统硬件的控制。其目的是尽量减少并及时排除物资系统的各种故障，使系统硬件的可靠性保持在一个相当高的水平。成本控制生产过程前的成本控制，主要是在产品设计和研制过程中；生产过程中的成本控制，主要是对日常生产费用的控制。数量控制数量控制是对产品及零部件的
20、生产数量进行控制。不得少于方案数量；不得多于方案数量；要进行配套生产。36企业生产与物流管理 马士华 林 勇 编著生产作业控制与调度调度工作的组织机构采用三级管理体制，即厂部、车间和工段。厂部调度工作机构车间调度工作机构工段生产调度人员的配备生产调度工作的分工 厂级调度部门配备的调度员是根据生产的具体情况，负责领导生产调度工作。按生产单位分工 按产品对象分工 按工作内容分工 综合分工 37企业生产与物流管理 马士华 林 勇 编著前馈控制和反响控制 事后控制 事后控制方式是指根据当期生产结果与方案目标的分析比较，提出控制措施，在下一轮生产活动中实施控制的方式。控制的重点是今后的生产活动。其控制思
21、想是总结过去的经验与教训，把今后的事情做得更好。38控制对象控制目标控制主体信息收集随机干扰 输入输出 反馈过程示意图企业生产与物流管理 马士华 林 勇 编著前馈控制和反响控制续事中控制一种对进行中的生产系统进行日常性控制的控制方式。事中控制方式是利用反响信息实施控制的。事中控制方式的要点：以方案执行过程中获取的信息为依据；要有完整、准确的统计资料和完备的现场活动信息；要有高效的信息处理系统；决策迅速，执行有力，保证及时控制。39企业生产与物流管理 马士华 林 勇 编著前馈控制和反响控制续事前控制事前控制方式是利用前馈信息实施控制，重点放在事前的方案与决策上。事前控制方式的控制要点：对扰动因素
22、的预测作为控制的依据；对生产系统的未来行为有充分的认识；依据前馈信息制订方案和控制方案。40企业生产与物流管理 马士华 林 勇 编著常见生产作业控制方法平推法需要记录每期的实际库存量与方案库存量的差异，然后再修正、调整各期生产量。流动数曲线分析法在生产过程中，每一阶段都有物流的流入和流出，记录其积累流入量或流出量，并以时间作为横坐标，累积量作为纵坐标作出曲线，称为“流动数曲线。QWTtQt0t1OQIQO41企业生产与物流管理 马士华 林 勇 编著上图可以从总的方面观察和测定物流的速度 和滞留时间T，并可对阶段内的在制品QW进行动态控制。流动数曲线包括流入累积线QI和流出累计线Q0，曲线纵的间隔表示在存量或在制品QW，横的间隔表示物流在阶段内的滞留时间T。它的主要作用在于：判定物流状态。当物流流入流出一定时，即对稳定的流动数曲线，可以根据曲线的斜率判定物流的速度，根据曲线别离的状态判定物流的迟滞和滞留量。缩短生产周期、压缩在制品量。利用流动数曲线，可以对生产系统中的物流状态进行数量分析，发现其滞留原因，通过分析采取相应对策，加快物流速度，缩短生产周期，同时也可减少在制品数。42企业生产与物流管理 马士华 林 勇 编著常见生产作业控制方法续