運營管理_Charpt10_生產(chǎn)作業(yè)計劃與控制ppt課件

1、消費與運作管理Operations Management主講: 周清華工業(yè)工程系 桂林電子科技大學 商學院第十講:消費作業(yè)方案與控制一、引言二、消費作業(yè)方案三、消費作業(yè)控制四、最優(yōu)消費技術五、制造執(zhí)行系統(tǒng)一、引言消費作業(yè)方案與控制的意義消費作業(yè)方案與控制的內(nèi)容體系構造運營目的綜合消費方案消費大綱主消費方案MPS物料需求方案MRP自制件投入出產(chǎn)方案外購件需求方案才干需求方案粗才干需求方案戰(zhàn)略層管理層操作層預測現(xiàn)有資源車間消費作業(yè)方案作業(yè)統(tǒng)計與控制采購訂單供貨單位信息反響庫存狀態(tài)文件產(chǎn)品結構文件控制層方案層分解戰(zhàn)術層消費方案平衡才干與負荷協(xié)調(diào)資源與義務消費義務靜態(tài)排序消費義務動態(tài)調(diào)度資源實時動態(tài)分

2、派執(zhí)行設備系統(tǒng)形狀實時數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)分析與方案形狀存在偏向PAC決策支持作業(yè)方案層消費調(diào)度層消費活動控制層存在嚴重偏向反響至戰(zhàn)術層否是二、消費作業(yè)方案根本概念作業(yè)排序的方法機器：表示“提供效力者。如機床、維修工、任務地等工件：表示“接受效力者，或“效力對象。如一個零件、一批零件、作業(yè)(Job)等加工道路/工藝道路：工件加工在技術上的約束，由工件加工的工藝過程所決議加工順序：每臺機器(共m臺)加工n個工件的先后順序正是作業(yè)排序所要處理的問題1. 根本概念1根本術語作業(yè)排序(Sequencing)：確定工件在機器上的加工順序。作業(yè)方案編制/排產(chǎn)(Scheduling)：不僅要確定工件的加工順序，而且

3、還包括確定機器加工每個(批)工件的開場時間和完成時間。正向排產(chǎn)(Forward Scheduling)、反向排產(chǎn)(Backward Scheduling)派工(Dispatching)：按作業(yè)方案的要求，將詳細的消費義務安排到詳細的機床上加工。調(diào)度(Scheduling)：執(zhí)行消費方案控制才采取的詳細行動。 “派工屬于“調(diào)度的范圍， “調(diào)度屬于“控制的范圍?？刂?Controlling)：保證消費進程按方案執(zhí)行，或當實踐的消費進度偏離消費方案，或出現(xiàn)例外事件時所采取的行動。“調(diào)度是實行“控制所采取的行動之一。外延：控制 調(diào)度 派工；排產(chǎn) 排序2作業(yè)排序問題分類和表示法分類按領域：消費作業(yè)排序

4、VS 勞動力作業(yè)排序按工件到達：靜態(tài)排序 VS 動態(tài)排序按參數(shù)：確定型排序VS 隨機型排序按目的函數(shù)：單目的排序 VS 多目的排序按機器數(shù)量：單臺機器排序 VS 多臺機器排序按工藝道路：單件作業(yè)排序(Job-shop) VS 流水作業(yè)排序( Flow-shop)排序問題表示方法：n/m/A/Bn工件數(shù)m機器數(shù)A車間類型F：流水作業(yè)排序問題；P：流水作業(yè)陳列排序問題 (Permutation)； G：單件作業(yè)排序問題B目的函數(shù)，通常為最小化例如： n/3/P/Cmax表示： n個工件在3臺機器上加工的流水作業(yè)陳列排序問題, 目的函數(shù)是使最長完工時間Cmax最短。調(diào)度問題的表示法 代數(shù)方式圖論方式

5、3假設條件和符號闡明一個工件不能同時在幾臺不同的機器上加工；每臺機器同時只能加工一個工件；工件在加工過程中采用平行挪動方式即當上道工序完工后立刻送至下道工序加工；不允許中斷一個工件一旦開場加工必需不斷進展到完工，不得中途插入其它工件；每道工序只在一臺機器上完成；工件數(shù)、機器數(shù)和加工時間知，加工時間與加工順序無關。符號闡明Ji工件ii=1,2, , nMj機器jj=1,2, , mpijJi在Mj上的加工時間Ji的總加工時間Pi= pijwijJi在Mj上加工之前的等待時間Ji的總等待時間Wi= wijriJi的到達時間Ji從外部進入車間，可以開始加工的最早時間diJi的完工期限CiJi的完工時

6、間Ci = ri +(pij + wij ) = ri +Pi + Wi Cmax作業(yè)最長完工時間Cmax = maxCiFiJi的流程時間Fi = Ci ri =Pi + Wi Fmax作業(yè)最長流程時間Fmax = maxFiaiJi的允許停留時間ai = di ri LiJi的延遲時間Li = Ci di = ri + Pi + Wi di = Fi ai (+/ /0)Lmax作業(yè)最長延遲時間Lmax = maxLi4作業(yè)排序方案的評價規(guī)范滿足顧客交貨期或者下游工序的交貨期。最長流程時間最短全部完工時間最短、加工周期最短。延遲最小顧客等待時間最小?？梢杂脮r間表示，也可以用工件數(shù)表示。在制

7、品庫存最小?？梢杂霉ぜ?shù)、貨幣價值表示。利用率最大。機器的有效消費時間占總?cè)蝿諘r間的百分比?？偙惧X最小。綜合思索在制品庫存、加工本錢與加工時間。2. 作業(yè)排序的方法(1)工藝導向的排序方法工藝導向的任務環(huán)境(又稱間歇性或單件車間環(huán)境)是產(chǎn)出種類多、數(shù)量少，在消費和效力組織中較多采用的系統(tǒng)。它是一個按訂貨來制造產(chǎn)品的消費系統(tǒng)。消費的各產(chǎn)品在運用的物料、操作順序、操作要求、操作時間及消費預備要求等方面有很大差別，排序會非常復雜。(1)工藝導向的排序方法續(xù)對未來訂貨消費的排序應不違背每個任務中心的消費才干限制。也就是說，應該進展有限負荷(Finite Loading)排序。在分配一項訂貨給一部門前，

8、要檢查一下所需工具及物料的供應情況。確定每件任務的到期時間并檢查一下相對所需日期及訂貨消費時間的任務進度。當各任務流經(jīng)車間時檢查進展中的任務情況。提供關于工廠及消費活動的反響信息。提供消費效率統(tǒng)計及檢查消費時間，為工資及勞動力分配分析提供根據(jù)。(2)任務中心導向的排序方法 n/1問題排序n/1問題是n項作業(yè)的單機排序?？梢圆捎靡?guī)那么調(diào)度方法來排序。規(guī)則名英文全名含義適用目標SPTShortest Processing Time優(yōu)先選擇加工時間最短的工序WIP最少（平均流程時間最短）FCFSFirst Come First Served優(yōu)先選擇最早進入可排工序集合的工序公平對待工件EDDEarl

9、iest Due Date優(yōu)先選擇完工期限最緊的工件保證交貨期（工件最大延遲時間最小）MWKRMost Work Remaining優(yōu)先選擇余下加工時間最長的工件工件完工時間盡量接近LWKRLeast Work Remaining優(yōu)先選擇余下加工時間最短的工件工作量小的工件盡快完成MOPNRMost Operations Remaining優(yōu)先選擇余下工序數(shù)最多的工件與MWKR類似（主要減少轉(zhuǎn)運排隊時間）SCRSmallest Critical Ratio優(yōu)先選擇臨界比最小的工件工件允許停留時間/工件余下加工時間RANDOMRandom隨機地挑選一個工件(2)任務中心導向的排序方法 n /2/

10、F/Fmax問題排序，如Johnson算法 n/m/P/Fmax問題排序，如CDS法Johnson算法Johnson法那么：假設min(pi1, pj2) pi2的工件按pi2不增的順序排成一個序列B。將A放到B之前，就構成最優(yōu)加工順序。A = 2,5,6,1B = 4,3S = A + B = 2,5,6,1,4,3最長流程時間Fmax的計算設：n個工件的加工順序為S = (S1,S2, , Si , Sn)Csimk 表示工件Si在機器Mk上的完工時間i=1,2,n)psimk 表示工件Si在機器Mk上的加工時間k=1,2,m)那么：Csim1 = Csi-1m1 + psim1Csim2

11、 = maxCsim1 ，Csi-1m2 + psim2Csimk = maxCsimk-1 ，Csi-1mk + psimkCsnmm = maxCsnmm-1 ，Csn-1mm + psnmm遞推公式當ri = 0時i=1,2,n) ： Fmax = Csnmm (即排在末位加工的工件在車間的停留時間)S = (S1,S2, , Si-1 , Si , Sn)mk-1mkmmm1psimkPsimk-1psim1psimmCsi-1mkCsi-1mk-1Csi-1m1Csi-1mmCsimkCsimk-1Csim1CsimmCsimk = maxCsimk-1 ，Csi-1mk + psi

12、mk本工件在上工序機器上的完工時間前工件在本機器上的完工時間算例有一個6/4/P/Fmax問題，加工時間矩陣如下表。當工件的加工順序為S=(6,1,5,2,4,3)時，求最長流程時間Fmax 。i123456pi1423142pi2456745pi3587555 pi4424331加工時間矩陣解：i615243pi12( 2)4( 6)4(10)2(12)1(13)3(16)pi25( 7)4(11)4(15)5(20)7(27)6(33)pi35(12)5(17)5(22)8(30)5(35)7(42) pi41(13)4(21)3(25)2(32)3(38)4(46)順序S=(6,1,5,

13、2,4,3)時的加工時間矩陣Fmax=max(38,42)+4=46本工件在前機器上的完工時間前工件在本機器上的完工時間CDS法將Johnson算法用于普通n/m/P/Fmax問題求解。詳細做法：對前述算例用CDS法求解當l=1時按Johnson算法得到加工順序：(1，2，3，4) Fmax=28當l=2時按Johnson算法得到加工順序：(2，3，1，4) Fmax=29取順序1，2，3，4i1234l=1pi11263pi34582l=2pi1 + pi296812pi2 + pi31291011其他啟發(fā)式算法隨機抽樣法概率調(diào)度法三、消費作業(yè)控制引言甘特圖輸入/輸出控制引言實行消費控制的緣

14、由和條件不同消費類型消費控制的特點消費控制的主要功能2. 甘特圖作業(yè)進度圖2. 甘特圖甘特機器圖3.輸入/輸出 (Input /Output control, I/O) 控制 輸入/輸出控制，也稱投入/產(chǎn)出控制，是指對任務中心的作業(yè)流和序列程度進展控制。 主要原那么：任務中心的輸入永遠不能超越任務中心的輸出。 目的：分析輸入與輸出之間的差別，找到問題的來源，采取適當?shù)目刂拼胧?。四、最?yōu)消費技術最優(yōu)消費技術(Optimized Production Technology, OPT)是由以色列物理學家Eli Goldratt于70年代末首創(chuàng)的。OPT最初被稱作最優(yōu)消費時間表(Optimized P

15、roduction Timetable)，20世紀80年代才改稱為最優(yōu)消費技術。后來，Goldratt又進一步將它開展成為約束實際(Theory of Constraints)。OPT的倡導者強調(diào)，任何制造企業(yè)的真正目的只需一個，即在如今和未來都能賺錢。要實現(xiàn)這個目的，必需在添加產(chǎn)銷率的同時，減少庫存和運轉(zhuǎn)費。OPT的根本思想是識別企業(yè)的瓶頸資源/非瓶頸資源，消費管理與控制基于瓶頸資源約束。OPT九條原那么主張平衡物流，而不平衡才干。非瓶頸資源的利用程度不取決于其本身潛力，而是由系統(tǒng)的約束決議的。資源的“利用(Utilization)和“活力(Activation)不是同義詞。瓶頸上一小時的損

16、失就是整個系一致小時的損失。非瓶頸資源獲得的一小時毫無意義，由于只能添加一小時的閑置時間。瓶頸控制了庫存和產(chǎn)銷率。轉(zhuǎn)運批量可以不等于在許多時候應該不等于加工批量。加工批量應是可變的，而不是固定的。安排作業(yè)方案應同時兼顧一切的約束，提早期是作業(yè)方案的結果，而不應是預定值。OPT方案與控制的DBR實現(xiàn) 識別瓶頸。 基于瓶頸約束，建立產(chǎn)品出產(chǎn)方案。 經(jīng)過“繩索控制進入非瓶頸的物料，堅持消費的平衡。OPT與MRP的集成五、制造執(zhí)行系統(tǒng)1. MES 是什么？MES是“Manufacturing Execution System的英文縮寫，中文翻譯為“制造執(zhí)行系統(tǒng)、“消費實施系統(tǒng)等。簡單地講，MES是面向

17、車間的消費過程管理與實時信息系統(tǒng)。它主要處理車間消費義務的執(zhí)行問題。MES開展大事記20世紀80年代末，美國先進制造研討機構(AMT)首先提出MES的概念；1992年，美國成立以宣傳MES思想和產(chǎn)品為目的的貿(mào)易結合會MES國際結合會MESA International；1997年，MESA發(fā)布修訂后的6個關于MES的白皮書，對MES的定義與功能、MES與相關系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)流程、運用MES的效益、MES軟件評價與選擇以及MES開展趨勢等問題進展了詳盡的論述；1999年，美國國家規(guī)范與技術研討所NIST在MESA白皮書的根底上，發(fā)布有關MES模型的報告，將MES有關概念規(guī)范化。 MES 的定義美國先

18、進制造研討機構(AMR)： MES是位于上層方案管理系統(tǒng)與底層工業(yè)控制之間、面向車間層的管理信息系統(tǒng)。它為操作人員、管理人員提供方案的執(zhí)行、跟蹤以及一切資源(人、設備、物料、客戶需求等)的當前形狀信息。MES 國際結合會(MESA International)： MES 是一些可以完成車間消費活動管理及優(yōu)化的硬件和軟件的集合，這些消費活動覆蓋從訂單發(fā)放到出產(chǎn)廢品的全過程。它經(jīng)過維護和利用實時準確的制造信息來指點、教授、呼應并報告車間發(fā)生的各項活動，同時向企業(yè)決策支持過程提供有關消費活動的義務評價信息。Michael McClellan (曾任MESA主席)： MES是一個集成的計算機化的系統(tǒng)，

19、它是用來完成車間消費義務的各種方法和手段的集合。2. MES 產(chǎn)生的背景車間層消費管理系統(tǒng)本身開展的需求MRPII/ERP進一步開展的需求其它先進制造及管理方式開展的需求相關技術的開展為MES提供了技術支撐在MES出現(xiàn)之前, 車間消費管理依賴假設干獨立的單一功能軟件，如車間作業(yè)方案系統(tǒng)、工序調(diào)度、工時管理、設備管理、庫存控制、質(zhì)量管理、數(shù)據(jù)采集等軟件來完成。這些軟件之間缺乏有效的集成與數(shù)據(jù)共享，難以到達車間消費過程的總體優(yōu)化。為了提高車間消費過程管理的自動化與智能化程度，必需對車間消費過程進展集成化管理，實現(xiàn)信息集成與共享，從而到達車間消費過程整體全局優(yōu)化的目的。1車間層消費管理系統(tǒng)本身開展的

20、需求MRPII/ERP強調(diào)企業(yè)的方案性，好的方案應該建立在實時、準確、全面信息的根底之上。MRPII/ERP無法及時獲取車間消費現(xiàn)場的實時信息，呵斥“消費方案與“消費信息不同步，使得方案的合理性大打折扣。因此，必需把“消費與“方案實時關聯(lián)起來。但MRPII/ ERP本身無法直接與消費現(xiàn)場的控制層相聯(lián)絡，作為銜接兩者的橋梁，MES應運而生。2 MRPII/ERP進一步開展的需求MES填補了方案與控制之間的鴻溝計算機集成制造系統(tǒng)CIMS：對車間層制造過程及管理自動化以及與其它分系統(tǒng)集成的需求； JIT/精益消費：對消費現(xiàn)場實施“零庫存控制的需求；網(wǎng)絡化制造：對車間消費過程及數(shù)據(jù)管理信息化、集成化、

21、網(wǎng)絡化的需求；矯捷制造：對車間消費過程集成化、智能化、柔性化的需求。3 其它先進制造與管理方式開展的需求計算機網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)庫及計算機軟件技術的開展：Internet /Intranet/LAN/Field Bus/MAP，大型分布式數(shù)據(jù)庫，分布式對象計算、軟總線及組件技術等；自動控制與傳感檢測技術：PLC/DCS/SCADA， 智能儀表，數(shù)字傳感器，網(wǎng)絡數(shù)控技術等；計算機輔助消費管理技術的普及與開展：消費方案與控制，設備管理，工具管理，質(zhì)量管理與控制，過程管理及任務流技術等。4 相關技術的開展為MES提供了技術支撐3. MES 的功能與作用Controls車間設備控制SCM供應鏈管理MRPII/

22、ERP企業(yè)資源規(guī)劃SSM效力銷售管理MES制造執(zhí)行系統(tǒng)P/PE產(chǎn)品及工藝設計MES定位及功能模型MES功能概述序功能項目英文全稱功能概述備注1資源分配與狀態(tài)Resource Allocation and Status管理車間資源狀態(tài)及分配信息MESA /NIST2操作/詳細調(diào)度Operations/Detail Scheduling生成操作計劃，提供作業(yè)排序功能M/N3分派生產(chǎn)單位Dispatching Production Units管理和控制生產(chǎn)單位的流程M/N4文檔管理Document Control / Specification Management管理、控制與生產(chǎn)單位相關的記錄M/

23、N5數(shù)據(jù)采集/獲取Data Collection/Acquisition采集生產(chǎn)現(xiàn)場中各種必要的數(shù)據(jù)M/N6人力管理Labor Management提供最新的員工狀態(tài)信息M/N7質(zhì)量管理Quality Management記錄、跟蹤和分析產(chǎn)品及過程特性M/N8過程管理*Process Management監(jiān)視生產(chǎn)，糾偏或提供決策支持MESA9維護管理Maintenance Management跟蹤和指導設備及工具的維護活動M/N10產(chǎn)品跟蹤和譜系Product Tracking and Genealogy提供工件在任意時刻的位置及其狀態(tài)信息M/N11性能分析Performance Analys

24、is提供最新的實際制造過程及對比結果報告M/N12物料管理*Material management管理物料的運動、緩沖與儲存NISTMES功能詳解資源分配與形狀：該功能跟蹤資源形狀并維護一個詳細的歷史記錄。它保證設備可以適時地安裝調(diào)整以及其它資源如文檔可以及時獲取。對上述資源的管理包括對操作/詳細調(diào)度功能的支持。操作/詳細調(diào)度：提供基于優(yōu)先級、屬性、特性以及制造方法與工藝等的作業(yè)排序功能，擔任生成工序方案即詳細方案以滿足用戶定義的運轉(zhuǎn)目的。分派消費單位：根據(jù)消費方案和詳細排程，指點作業(yè)、訂單、批次、任務指令等方式的消費單位的任務流程。以適當?shù)捻樞蚍峙尚畔ⅲ乖谡_的時間到達正確的地點。它具有變卦預定排程/消費方案、以及經(jīng)過緩沖管理來控制在制品數(shù)量的才干。文檔管理：控制、管理與交付與消費單位關聯(lián)的信息包，包括任務指令、制造方法、圖紙、規(guī)范操作規(guī)程、零件加工程序、批次記錄、工程更改通知以及交班信息等。它支持編輯預定信息和維護