单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,生产与运作管理11制造业作业计划与控制,*,生产与运作管理11制造业作业计划与控制,2024/11/17,生产与运作管理11制造业作业计划与控制,生产与运作管理11制造业作业计划与控制2023/10/9生产,1,11.1作业计划问题的基本概念,编制作业计划要解决的问题,编制作业计划实质上是要将资源分配给不同的任务，按照既定的优化目标，确定各种资源利用的时间问题。,由于每台机器都可能被分配了多项任务，而这些任务受到加工路线的约束，就带来了零件在机器上加工的顺序问题。,生产与运作管理11制造业作业计划与控制,2,11.1作业计划问题的基本概念编制作业计划要解决的问题生产与,11.1作业计划问题的基本概念（续）,有关的名词术语,编制作业计划或日程安排(Scheduling),排序(Sequencing),派工(Dispatching),控制(Controlling),赶工(Expediting),“调度”是作业计划编制后实施生产控制所采取的一切行动，“编制作业计划”是加工制造发生之前的活动,生产与运作管理11制造业作业计划与控制,3,11.1作业计划问题的基本概念（续）有关的名词术语生产与运,11.1作业计划问题的基本概念（续）,“机器”，可以是工厂里的各种机床，也可以是维修工人；可以是轮船要停靠的码头，也可以是电子的计算机中央处理单元、存贮器和输入、输出单元。一句话，表示“服务者”,“零件”代表“服务对象”。零件可以是单个零件，也可以是一批相同的零件,“加工路线”是零件加工的工艺过程决定的，它是零件加工在技术上的约束,“加工顺序”则表示每台机器加工n个零件的先后顺序，是排序和编制作业计划要解决的问题,生产与运作管理11制造业作业计划与控制,4,11.1作业计划问题的基本概念（续）“机器”，可以是工厂里的,11.2 流水作业排序问题,流水车间(Flow shop):工件的加工路线都一致，典型的如流水线,11.2.1 最长流程时间的计算,11.2.2 两台机器排序问题的最优算法,11.2.3 多台机器排序问题的启发式算法,Work,Center#1,Work Center,#2,Output,生产与运作管理11制造业作业计划与控制,5,11.2 流水作业排序问题流水车间(Flow shop):工,11.2.1 最长流程时间的计算,工件代号i,1 4 6 3 5 2,P,i1,4 5 3 4 8 6,P,i2,3 9 1 3 7 5,P,i3,7 6 8 2 5 9,P,i4,5 6 3 9 2 4,4 9 12 16 24 30,7 18 19 22 31 36,14 24 32 34 39 48,19 30 35 44 46 52,生产与运作管理11制造业作业计划与控制,6,11.2.1 最长流程时间的计算工件代号i 1,11.2.2 两台机器排序问题的 最优算法,约翰森法则,如果,Min(a,i,b,j,)p,im,则按p,im,不增的顺序排成一个序列S,b;,3.顺序（S,a,C,S,b,）即为所求顺序。,生产与运作管理11制造业作业计划与控制,12,11.2.3 多台机器排序问题的 启发式算法关键工件法生产与,11.2.3 多台机器排序问题的 启发式算法（续）举例,工件i 1 2 3 4,P,i1,2 1 6 3,P,i2,4 8 2 9,P,i3,5 4 8 2,11 13 16 14,C,S,a,(2,1),S,b,(4),所求顺序：,（2,1,3,4）,生产与运作管理11制造业作业计划与控制,13,11.2.3 多台机器排序问题的 启发式算法（续）举例工件,11.2.4 相同零件不同移动方 式下加工周期的计算,当n个零件相同，则无排序问题。但不同移动方式下的加工周期不同,三种典型的移动方式,顺序移动方式：一批零件全部加工完成后，整批移动到下道工序加工,平行移动方式：单个零件加工完成后，立即移动到下道工序加工,平行顺序移动方式：两者混合,生产与运作管理11制造业作业计划与控制,14,11.2.4 相同零件不同移动方 式下加工周期的计算当n个零,顺序移动方式,加工周期,时间,工序,1,2,3,4,顺序移动方式,生产与运作管理11制造业作业计划与控制,15,顺序移动方式加工周期时间工序 1 2 3 4顺序移动方式生产,设零件批量为n（件），工序数目为m，一批零件不计算工序间运输时间，只考虑加工时间，设其加工的周期为T（分钟），零件在i道工序的单件工时为 （分钟/件），i=1.2n.,则该批零件的加工周期为：,顺序移动方式（续）,生产与运作管理11制造业作业计划与控制,16,设零件批量为n（件），工序数目为m，一批零件不计算工序,平行移动方式,工序,1,2,3,4,时间,加工周期,生产与运作管理11制造业作业计划与控制,17,平行移动方式工序 1 2 34时间 加工周期生产与运作管,平行移动方式（续）,零件平行移动的加工周期 为：,生产与运作管理11制造业作业计划与控制,18,平行移动方式（续）零件平行移动的加工周期 为：生产与,平行顺序移动方式,特点：既保持一批零件顺序加工，有尽可能使相邻工序加工时间平行进行。如图所示：,时间,工序,1,2,3,4,加工 周期,生产与运作管理11制造业作业计划与控制,19,平行顺序移动方式,平行顺序移动方式（续）,平行顺序移动加工周期计算,生产与运作管理11制造业作业计划与控制,20,平行顺序移动方式（续）平行顺序移动加工周期计算生产与运作管理,11.3 单件作业排序问题,11.3.1 问题的描述,11.3.2 两种作业计划的构成,11.3.3 求解一般,n/m/G/F,max,问题的启发式方法,生产与运作管理11制造业作业计划与控制,21,11.3 单件作业排序问题11.3.1 问题的描述生产与运作,11.3.1 问题的描述,D=,1,1,1 1,2,3 1,3,2,2,1,3 2,2,1 2,3,2,T=,2 4 1,3 4 5,加工描述矩阵D和加工时间矩阵T对应,生产与运作管理11制造业作业计划与控制,22,11.3.1 问题的描述D=1,1,1 1,2,3 1,11.3.2 两种作业计划的构成,符号说明,每安排一道工序称为一“步”,S,t,:t步之前已排序工序构成的部分作业计划；,O,t,:t步可排序工序的集合；,T,k,为O,t,中工序O,k,的最早可能开始时间；,T,k,为O,t,中工序O,k,的最早可能完成时间。,生产与运作管理11制造业作业计划与控制,23,11.3.2 两种作业计划的构成符号说明生产与运作管理11制,11.3.2 两种作业计划的构成,能动作业计划的构成,（1）设t=1,S,1,为空集，O,1,为各工件第一道工序的集合。,（2）求,T,*,=minT,k,并求出,T,*,所出现的机器,M,*。,如果,M,*,有多台，则任选一台。,（3）,从O,t,中选出满足以下两个条件的工序O,j,：需要,M,*,加工，且T,j,T,*,。,（4）,将选定的工序O,j,放入S,t,从O,t,中消去O,j,并将O,j,的紧后工序放入O,t,，使t=t+1.,（5）若还有未安排的工序，转步骤（2）；否则，停止。,生产与运作管理11制造业作业计划与控制,24,11.3.2 两种作业计划的构成能动作业计划的构成生产与运作,能动作业计划的构成,t,O,t,T,k,T,k,T*,M*,O,j,1,1,1,1,2,1,3,0,0,2,3,2,M,1,1,1,1,2,1,2,3,2,1,3,2,0,6,3,3,M,3,2,1,3,3,1,2,3,2,2,1,3,3,7,7,7,M,3,M,1,1,2,3,4,1,3,2,2,2,1,7,3,8,7,7,M,1,2,2,1,5,1,3,2,2,3,2,7,7,8,12,8,M,2,1,3,2,6,2,3,2,8,13,13,M,2,2,3,2,生产与运作管理11制造业作业计划与控制,25,能动作业计划的构成tOtTkTkT*M*Oj11,1,能动作业计划的甘特图,2,3,2,1,1,1 2,2,1,1,3,2,2,1,3 1,2,3,3 7,7 8 13,2 3 7,0,时间,机器,M,1,M,2,M,3,生产与运作管理11制造业作业计划与控制,26,能动作业计划的甘特图2,3,21,1,1 2,11.3.2 两种作业计划的构成（续）,无延迟作业计划的构成,（1）设t=1,S,1,为空集，O,1,为各工件第一道工序的集合。,（2）求,T,*,=min,T,k,并求出,T,*,所出现的机器,M,*。,如果,M,*,有多台，则任选一台。,（3）,从O,t,中选出满足以下两个条件的工序O,j,：需要,M,*,加工，且T,j,=,T,*,。,（4）,将选定的工序O,j,放入S,t,从O,t,中消去O,j,并将O,j,的紧后工序放入O,t,，使t=t+1.,（5）若还有未安排的工序，转步骤（2）；否则，停止。,生产与运作管理11制造业作业计划与控制,27,11.3.2 两种作业计划的构成（续）无延迟作业计划的构成生,无延迟作业计划的构成,t,O,t,T,k,T,k,T*,M*,O,j,1,1,1,1,2,1,3,0,0,2,3,0,0,M,1,M,3,1,1,1,2,1,2,3,2,1,3,2,0,6,3,0,M,3,2,1,3,3,1,2,3,2,2,1,3,3,7,7,3,3,M,3,M,1,1,2,3,4,1,3,2,2,2,1,7,3,8,7,3,M,1,2,2,1,5,1,3,2,2,3,2,7,7,8,12,7,7,M,2,M,2,2,3,2,6,1,3,2,12,13,12,M,2,1,3,2,生产与运作管理11制造业作业计划与控制,28,无延迟作业计划的构成tOtTkTkT*M*Oj11,1,无延迟作业计划的甘特图,2,3,2,1,1,1 2,2,1,2,1,3 1,2,3,3 7,7 12 13,2 3 7,0,时间,机器,M,1,M,2,M,3,1,3,2,生产与运作管理11制造业作业计划与控制,29,无延迟作业计划的甘特图2,3,21,1,1 2,11.3.3 三类启发式算法,（1）优先调度法则,构成两种作业计划的第（3）步一般都有多道工序可以满足，按不同的优先调度法则来选择工序，可以得出满足不同目标函数的作业计划,计算量小,已经提出100多种优先调度法则,生产与运作管理11制造业作业计划与控制,30,11.3.3 三类启发式算法（1）优先调度法则生产与运作管理,优先调度法则,FCFS（first come,first served）选择最早进入可排序集合的工序,SPT(shortest processing time）选择加工时间最短的工序,EDD（earliest due date）选择完工期限最紧的工序,SCR(smallest critical ratio)选择临界比最小的工件,MWKR(most work remaining)选择余下加工时间最长的工件,LWKR(least work remaining)选择余下加工时间最短的工件,MOPNR(most operations remaining)选择余下工序数最多的工件,RANDOM 随机挑选一个工件,Rush,Top Priority,生产与运作管理11制造业作业计划与控制,31,优先调度法则Top Priority生产与运作管理11制造业,11.3.3 三类启发式算法（续）,（2）随机抽样法,从全部能动计划或无延迟计划中随机抽样，得出多个作业计划，从中取优。,（3）概率调度法,将优先调度法则与随机抽样法结合,对不同工件将优先调度法则分配不同的挑选概率，效果较好,生产与运作管理11制造业作业计划与控制,32,11.3.3 三类启发式算法（续）（2）随机抽样法生产与运作,11.4 生产作业控制,实行生产作业控制的原因,生产环境的变化,计划的失误,执行的原因：执行过程中，有