生產計劃_生產作業(yè)計劃教材

第八章生產作業(yè)計劃OperationsSchedulingandControlling 第一節(jié)生產作業(yè)排序第二節(jié)生產作業(yè)控制 第一節(jié)生產作業(yè)排序一 基本概念 1 排序排序就是要將不同的工作任務安排一個執(zhí)行的順序 使預定的目標最優(yōu)化 實際上就是要解決如何按時間的先后 將有限的人力 物力資源分配給不同工作任務 使預定目標最優(yōu)化的問題 排序的作用油漆生產順序 某企業(yè)生產白 灰 紅 藍四種油漆 每次生產前都有清洗容器的調整準備時間 按怎樣的順序 總的調整準備時間最少 復印排序問題 有四人同時到達復印室 每人的復印量不同 如何安排順序 使得他們的平均等待時間和平均流程時間最小 方案1 白 灰 紅 藍T setup 12方案2 藍 紅 灰 白T setup 20 排序中常用的幾個概念工件 Job 服務對象 機器 Machine Processor 服務者 如 n個零件在機器上加工 則零件是工件 設備是機器 工人維修設備 出故障的設備是工件 工人是機器 所以 作業(yè)排序也就是要確定工件在機器上的加工順序 可用一組工件代號的一種排列來表示 如可用 1 6 5 4 3 2 表示加工順序 J1 J6 J5 J4 J3 J2 2 作業(yè)計劃 Scheduling 作業(yè)計劃是安排零部件 作業(yè) 活動 的出產數(shù)量 設備及人工使用 投入時間及出產時間 作業(yè)計劃與排序不是一回事 它不僅要確定工件的加工順序 而且還要確定每臺機器加工每個工件的開工時間和完工時間 如果按最早可能開 完 工時間來編排作業(yè)計劃 則排序完后 作業(yè)計劃也就確定了 3 排序問題的分類與表示根據(jù)機器數(shù)的多少單臺機器的排序問題多臺機器的排序問題根據(jù)加工路線的特征單件作業(yè)排序 JobShop 流水型排序 FlowShop 流水作業(yè)排序問題的基本特征 每個工件的加工路線都一樣 如車 銑 磨 這里指的是工件的加工流向一致 并不要求每個工件必須在每臺機器上加工 如有的工件為車 磨 有的為銑 磨 不僅加工路線一致 而且所有工件在各臺機器上的加工順序也一樣 這種排序稱為排列排序 同順序排序 如工件排序為 J1 J3 J2 則表示所有機器都是先加工J1 然后加工J3 最后加工J2 單件車間排序問題的基本特征 每個工件都有其獨特的加工路線 工件沒有一定的流向 表示方法一般正規(guī)的表示方法為 n m A Bn 工件數(shù) m 機器數(shù) A 作業(yè)類型 F P G B 目標函數(shù) 4 排序常用的符號Ji 工件i i 1 2 nMj 機器 j 1 2 mdi 工件i的交貨期pij 工件i在機器j上的加工時間 j 1 mPi 工件i的加工時間 Wi 工件i在系統(tǒng)內的等待時間 wij 工件i在機器j前的等待時間 j 1 m Ci 工件i的完成時間 在工件都已到達的情況下 Ci Pi WiFi 工件i的流程時間 在工件都已到達的情況下 Fi Pi WiLi 工件i的延誤時間 Li Ci di Li0延誤Ti 工件i的延期量 Ti max 0 Li Ei 工件i提前完成的時間 5 排序問題的假設條件工件同時到達 一個工件不能同時在幾臺不同的機器上加工 工件在加工過程中采取平行移動方式 不允許中斷 每道工序只在一臺機器上完成 每臺機器同時只能加工一個工件 工件數(shù) 機器數(shù)和加工時間已知 加工時間與加工順序無關 二 兩臺機器的排序問題 1 兩臺機器排序問題的含義n個工件都必須經過機器1和機器2的加工 即工藝路線是一致的 2 最長流程時間最長流程時間 加工周期Fmax 從第一個工件在第一臺機器上加工起到最后一個工件在最后一臺機器上加工完畢為止所經過的時間 假定所有工件的到達時間都為0 則Fmax等于排在末位加工的工件在車間的停留時間 計算Fmax的幾個假定條件 機器M1不會發(fā)生空閑 對其它機器 能對某一工件加工必須具備2個條件 機器必須完成排前一位的工件的加工 要加工的工件的上道工序已經完工 3 Fmax問題的算法兩臺機器排序的目標是使Fmax最短 假定 ai為工件Ji在機器M1上的加工時間 bi為工件Ji在機器M2上的加工時間 每個工件按M1 M2的路線加工 Johnson算法 從加工時間矩陣中找出最短的加工時間 若最短時間出現(xiàn)在M1上 則對應的工件盡可能往前排 若最短時間出現(xiàn)在M2上 則對應的工件盡可能往后排 若最短時間有多個 則任選一個 劃去已排序的工件 若所有工件都已排序 則停止 否則重復上述步驟 例 某一班組有A B兩臺設備 要完成5個工件的加工任務 每個工件在設備上的加工時間如下表所示 求總加工周期最短的作業(yè)順序 解 由約翰遜法可知 表中最小加工時間值是1個時間單位 它又是出現(xiàn)在設備1上 根據(jù)約翰遜法的規(guī)則 應將對應的工件4排在第一位 即得 J4 去掉J4 在剩余的工件中再找最小值 不難看出 最小值是2個時間單位 它是出現(xiàn)在設備2上的 所以應將對應的工件J1排在最后一位 即 J4 J1 再去掉J1 在剩余的J2 J3 J5中重復上述步驟 求解過程為 J4 J5 J1J4 J2 J5 J1J4 J2 J3 J5 J1當同時出現(xiàn)多個最小值時 可從中任選一個 最后得J4 J2 J3 J5 J1 a J1 J2 J3 J4 J5 b J4 J2 J3 J5 J1 可以看出 初始作業(yè)順序的總加工周期是30 用約翰遜法排出的作業(yè)順序總加工周期是26 顯然后者的結果優(yōu)于前者 N項任務 三臺設備的排序例 三臺設備 8項任務 各任務的工藝順序相同 資料如下 求最優(yōu)解條件 滿足如下條件之一 求解步驟 1 把三臺設備轉換為兩臺假象設備 假想設備加工時間按如下公式轉換 用約 貝規(guī)則求得排序結果如下 J8 J2 J5 J6 J1 J3 J7 J4 或 J4 J7 上例中 滿足條件 轉換兩臺假想設備 結果如下表 三 一般n m P Fmax問題的啟發(fā)式算法 對于一般的n m P Fmax問題 可以用分支定界法求得最優(yōu)解 但計算量很大 實際中 可以用啟發(fā)式算法求近優(yōu)解 1 Palmer法計算工件斜度指標 i m 機器數(shù)pik 工件i在機器k上的加工時間 i 1 2 n排序方法 按 i從大到小的順序排列 按排序的順序計算Fmax 2 關鍵工件法 計算Pi Pij 找出Pi最長的工件 將之作為關鍵工件C 對其余工件 若Pi1 Pim 則按Pi1由小到大排成序列SA 若Pi1 Pim 則按Pim由大到小排成序列SB 順序 SA C SB 即為近優(yōu)解 得到的加工順序為 1 2 3 4 關鍵工件法舉例 找出關鍵工件 工作負荷最大的40 對應的是工件6 所以JC J6 確定排在關鍵工件前面的工件 滿足步驟2條件的有J1 J4 J5 所以有SA J4 J5 J1 確定排在關鍵工件后面的工件 滿足步驟3條件的有J2 J3 所以有SB J2 J3 最后有 J4 J5 J1 J6 J2 J3 3 CDS法 CDS法是Johnson算法的擴展方法 從M 1個排序中找出近優(yōu)解 L 1 按Johnson算法得到加工順序 1 2 3 4 Fmax 28L 2 按Johnson算法得到加工順序 2 3 1 4 Fmax 29取順序 1 2 3 4 為最優(yōu)順序 四 N個零件在某個加工中心的排序排序的優(yōu)先規(guī)則主要有 先到的先服務 FCFS 加工時間短的優(yōu)先加工 SPT 交貨期早的先加工 EDD 最短松弛時間先加工 LS 某項任務距計劃交貨期的剩余時間與該任務的作業(yè)時間之差 隨機加工 比較研究 例 有5個任務到達 原始排序是 1 先到的先服務 FCFS 2 加工時間短的優(yōu)先加工 SPT 3 交貨期早的先加工 EDD 4 最短松弛時間先加工 LS 優(yōu)先調度規(guī)則比較 零件在加工過程中的移動方式 包括 順序移動方式 平行移動方式 平行順序移動方式 五 相同零件 不同移動方式下加工周期的計算 1 順序移動方式一批零件在上道工序全部加工完畢后才整批地轉移到下道工序繼續(xù)加工 優(yōu)點 設備利用率高 移動次數(shù)少缺點 加工周期長 管理工作復雜常用于單件或成批生產過程 工藝原則 T順 nt1 nt2 ntn n ti 2 平行移動方式每個零件在前道工序加工完畢后立即轉移到下道工序繼續(xù)加工 形成前后工序交叉作業(yè) 優(yōu)點 加工周期短 管理工作簡單缺點 設備利用率低 移動次數(shù)多常用于裝配流水線 大量生產過程 對象原則 T平 ti n 1 tl n 4件 m 4工序t1 10分鐘 件 t2 5分鐘 件 t3 20分鐘