第11章 生產作業計劃與控制本章目標掌握創新的不同分類，區分不同種類的創新，并能夠舉例說明；熟悉創新和與創新相似的概念；了解創新的重要性，認識到學習創新的重要性《運營管理》Production

and

Operation

Management第11章 生產作業計劃與控制學習目標要求：1、識記排序的三種移動方式，歸納不同移動方式下的區別；2、領會生產作業排序的任務，確定生產作業排序的目標；3、應用生產作業排序的優先規則，解決作業中心的排序問題；4、分析流水型作業的排序，掌握流水型排序問題的解決辦法；5、綜合運用流水型作業排序的優化調度規則，解決非流水型作業排序問題；6、評價和討論智能制造環境下的生產控制。第11章 生產作業計劃與控制Contents第一節生產作業計劃與排序引導案例：快餐店的作業計劃第二節加工對象的移動方式第三節第四節流水型作業排序生產作業控制第11章 生產作業計劃與控制引導案例：快餐店的作業計劃小王是一位積極上進的企業主，他擁有五家快餐連鎖經營分店。他遇到一個常出現于小商業企業

中的作業計劃問題：每周經理都得花費8個多小時為150個員工準備生產作業計劃。這項每周的例行工作包括預測每小時銷售量；將這些銷售量轉變成每小時在烤肉間、柜臺及工作間的傳送等崗位對

人員的需求；然后使可用的兼職工人數及其工作技能與餐廳每小時需求相匹配。這種耗時很多的活

動隨著員工離職、員工在各飯店之間的流動及學生兼職人數不斷變化等變得更加復雜。他意識到需要一種既便宜又簡單易用的計算機輔助作業計劃系統，以大大減少經理的作業計劃時間。他發現一個餐廳有3個工作間，150個員工和30個工作班次。要明確表達這個作業計劃問題需要多個決策變量和許多個限制條件。十分明顯，這樣一個龐大的問題在PC機難以很快地解答出來。但把員工作業計劃分解成許多子問題時，借助計算機軟件，各分店的員工作業計劃問題可在短短15分鐘內得到解決。結果是令人滿意的：經理報告說他們在員工作業計劃方面所花時間減少了90%多。由于減少了過多配備人員的情況，成本大幅度下降，員工士氣和效率也大大改善。思考題：工作排程與作業計劃的關系？作業計劃對成本和效率的影響？第11章 生產作業計劃與控制Contents第一節生產作業計劃與排序引導案例：快餐店的作業計劃第二節加工對象的移動方式第三節第四節流水型作業排序生產作業控制第11章 生產作業計劃與控制第一節 生產作業計劃與排序一、生產作業計劃企業生產計劃的具體執行計劃。組織日常生產活動、建立正常生產秩序的重要手段。它把企業的年度、季度生產計劃具體規定為各個車間、工段、班組、每個工作地和個人的以月、周、班以至小時計的計劃。1、生產作業計劃的作用:充分利用企業的人力、物力;保證企業每個生產環節在品種、數量和時間上相互協調和銜接;組織有節奏的均衡生產，取得良好的經濟效果。第11章 生產作業計劃與控制一、生產作業計劃2、生產作業計劃的要求：全面性；協調性可行性經濟型動態性第11章 生產作業計劃與控制一、生產作業計劃3、生產作業計劃的方法在制品定額法混流生產方法訂貨點法提前期法又稱累計編號法生產周期法網絡計劃法第11章 生產作業計劃與控制二、作業排序與作業計劃生產作業排序也叫排程，作業排序就是具體地確定每臺設備、每個人員每天的工作任務和工件在每臺設備上的加工順序。作業排序要解決不同工件在同一設備上的加工順序的問題，以及設備和員工等資源的分配問題。作業排序與作業計劃的區別：作業排序只是確定工件在機器上的加工順序，生產作業計劃不僅包括確定工件的加工順序，而且還包括確定機器加工每個工件的開工時間和完工時間。因此，只有作業計劃才能指導每個工人的生產活動。但是編制作業計劃的關鍵是要解決在各臺機器上工件的加工順序問題，而且，在通常情況下都是按最早可能開（完）工時間來編制作業計劃。因此，當工件的加工順序確定之后，作業計劃也就確定了。所以，人們常常將排序與編制作業計劃這兩個術語不加區別地使用。第11章 生產作業計劃與控制三、生產作業排序的任務和目標滿足交貨日期，最基本的目標。縮短提前期。提高客戶滿意度。降低準備成本。降低在制品庫存。改善流動資金的周轉。充分利用資源。使整個生產過程達到均衡、連續和有節奏。第11章 生產作業計劃與控制四、生產作業排序方法和要求作業排序的目標：完成時間最短：用排在隊列中的每件工作的平均完成時間來衡量；設備使用率最大：用設備運營的時間百分比衡量；在制品庫存率最小：用系統的平均工作數量衡量；顧客等待時間最少：用平均延遲的天數衡量。前向排程（正排法）根據需求訂單，按產品零部件加工的工藝順序安排加工順序優點：防任務拖期影響按期交貨缺點：導致庫存量加大后向排程（倒排法）根據交貨期反工藝順序的逆向排列，沒有富裕時間，盡可能靠后安排，只要保證能夠按時交貨就可以。優點：減少在制品，縮短制造提前期缺點：導致客戶不滿意度會提高第11章 生產作業計劃與控制五、單臺設備的流水型排序問題當多項任務（零件）排隊等候某個工作中心加工時，哪項任務優先安排，這就是作業排序要解決的問題。作業排序直接影響產品能否按期交貨，影響在制品庫存數量以及設備利用率等。優先規則為工作的排序提供指導，該規則適合于工藝主業化的生產單元FCFS(First

Come，First

Served)：“先到先服務”規則。SPT(Shortest

Processing

Time)：“最短加工時間”規則。EDD

(Earliest

Due

Date)：“最

交貨期”規則。LPT（Longest

Processing

Time）：“最長操作時間”規則。關鍵比率（Critical

Ratio，CR）規則。第11章 生產作業計劃與控制【例11-1】J1、J2、J3、J4、J5五件薄金屬板的加工工作在工作中心等待加工，他們的加工時間和交貨期如下表11-1所示。請分別采用FCFS、SPT和EDD規則安排其加工順序，并計算相應的時間參數。表11-1工作的生產時間和到期時間工作J1J2J3J4J5加工時間（天）62839交貨期（天）86181523第11章生產作業計劃與控制工作排序J1J2J3J4J5合計加工時間6283928完工時間6816192877交貨期86181523拖期量0204511FCFS規則有以下效率測算結果：(a)平均流程時間=總流程時間/工作數=77/5=15.4(天)；

(b)使用率=總加工時間/總流程時間=28/77=36.4%；(c)系統中平均工作數=總流程時間/總加工時間=77/28=2.75(件)；

(d)平均拖期量=總拖期量/工作數=11/5=2.2(天)。1、按FCFS規則排序的結果是J1-J2-J3-J4-J5。表11-2

FCFS規則排序參數第11章生產作業計劃與控制工作排序J2J4J1J3J5合計加工時間（天）2368928完工時間（天）2511192865交貨期（天）61581823拖期量（天）003159SPT規則效率指標計算為：

(a)平均流程時間=65/5=13(天)；

(b)使用率=28/65=43.1%；(c)系統中平均工作數=65/28=2.32(件)；

(d)平均拖期量=9/5=1.8(天)。2、按SPT規則排序的結果是J2-J4-J1-J3-J5。表11-3

SPT規則排序參數第11章生產作業計劃與控制工作排序J2J1J4J3J5合計加工時間(天)2638928完工時間(天)2811192868交貨期(天)68151823拖期量(天)000156EDD規則效率指標計算為：(a)平均流程時間=68/5=13.6(天)；

(b)使用率=28/68=41.2%；

(c)系統中平均工作數=68/28=2.42(件)；

(d)平均拖期量=6/5=1.2(天)。另外，非常規的排序原則：例如“鬧得最響的客戶”、“最好的客戶”，排序原則可能會偏向于那些支付價格最高、邊際利潤最高以及采購批量最大的客戶。3、按EDD規則排序的結果是J2-J1-J4-J3-J5。表11-4

EDD規則排序參數第11章 生產作業計劃與控制Contents第一節生產作業計劃與排序引導案例：快餐店的作業計劃第二節加工對象的移動方式第三節第四節流水型作業排序生產作業控制第11章 生產作業計劃與控制第二節 加工對象的移動方式一、順序移動方式順序移動方式是指一批零件或產品在上一道工序加工全部完成后，才整批地轉送到下一道工序進行加工。零件批量為n，要經過m道工序的加工，每道工序的單件加工時間分別為ti（i=1,2,3,….,m），則在順序移動方式下，該批零件的加工周期的一般公式為：（11-1）第11章生產作業計劃與控制二、平行移動方式每個零件在上一道工序的加工結束以后，立即轉入下一道工序進行加工。有時，零件在各道工序之間的運送不是單個進行，而是按一個運輸批量進行。但運輸批量只占加工批量很小的比例。因此，平行移動方式的最大特點是零件在各道工序之間是逐個或逐批運送的。在平行移動方式下，零件批量為n，在m道工序加工，其加工周期為：（11-2）（11-3）其中，tl–各工序中最長的工序加工時間。第11章 生產作業計劃與控制三、平行順序移動方式一批零件在一道工序上尚未全部加工完畢，就將已加工好的一部分零件轉入下道工序加工，以恰好能使下道工序連續地全部加工完該批零件為條件。在平行順序移動方式下，零件批量為n，在m道工序加工，其加工周期為：（11-4）（11-5）式中，為相鄰兩道工序中單件工序時間相對短的工序時間。第11章生產作業計劃與控制【例11-2】已知加工批量n=4，先后經過4道工序，單件工序時間分別為：t1=10分/件，

t2=5分/件，t3=20分/件，t4=10分/件。求三種移動方式下的加工周期。解：將數據代入公式，得：（1）T順=4×（10+5+20+10）=180（分鐘）第11章生產作業計劃與控制（2）T平=（10+5+20+10）+（4-1）×20=105（分鐘）（3）T平順=4×（10+5+20+10）-（4-1）×（5+5+10）=120（分鐘）第11章生產作業計劃與控制比較項目順序移動平行移動平行順序移動加工周期最長最短較短零件等待時間最長最短較短組織管理簡單一般復雜生產類型單件小批大批大量大批大量空間組織形式工藝專業化對象專業化對象專業化勞動量、價值小大小零件體積重量較輕重重生產任務要求不緊急緊急一般設備利用最好差好三種移動方式的優缺點第11章 生產作業計劃與控制Contents第一節生產作業計劃與排序引導案例：快餐店的作業計劃第二節加工對象的移動方式第三節第四節流水型作業排序生產作業控制第11章 生產作業計劃與控制第三節 生產作業排序一、n種加工對象在兩臺設備加工的流水型排序二、n種加工對象在三臺設備上加工的流水作業排序三、n種加工對象在三臺以上的設備上加工的流水作業排序問題1、零件的斜率指標法（Palmer法）2、關鍵零件法3、Johnson規則擴展方法第11章 生產作業計劃與控制一、n種加工對象在兩臺設備加工的流水型排序Johnson規則操作步驟如下：從加工時間矩陣中找出最短的加工時間（如果最短加工時間有多個，則任選一個）。如果最短加工時間是第一臺設備上加工，則對應的零件優先排序；如果最短加工時間是第二臺設備上加工，對應零件靠后安排加工。將已安排的零件除去。重復上面的三步，直到零件全部安排完。第11章生產作業計劃與控制【例11-3】設有五種零件，都需要先在車床A上加工，再到磨床B上加工，車床與磨床各一臺，各零件在各臺機床上加工的時間如表11-1所示，怎樣安排加工順序使總流程時間最短？并且計算最短總流程時間。按Johnson規則確定的加工順序是：J4→J2→J1→J5→J3。對于已排定的加工順序，計算流程時間矩陣表11-7，求得總流程時間為38小時。第11章 生產作業計劃與控制二、n種加工對象在三臺設備上加工的流水作業排序設有A、B、C三臺加工設備，在符合min

tiA≥max

tkB或min

tiC≥max

tkB兩條件之一的情況下，可將三臺設備變換為兩臺假想設備G與H，且存在如下關系式：tiG=tiA+tiBtiH=

tiB+

tiC這樣就將在三臺設備上加工的排序問題就轉化為兩臺設備的流水作業排序問題了，可以采用Johnson規則確定加工順序。如果三臺設備上的零件加工時間不符合上述條件，應用此方法也可以得到近似最優方案。第11章生產作業計劃與控制【例11-4】設有四種零件在A、B、C三臺機床上加工，工藝順序相同均為A→B→C，各機床只有一臺。各零件在各臺機床上的加工時間如表11-8所示。怎樣安排加工順序使加工總流程時間最短？并求出最短總流程時間。表11-8各零件在A、B、C機床上的加工時間（單位：小時）因為min

tiA(=7)≥max

tkB

(=6)，所以可以把三臺設備轉換成兩臺假想設備G、H，求出各零件在兩臺假想設備上的加工時間，如表11-9所示。表11-9各零件在G、H機床上的加工時間（單位：小時）J1J2J3J4tiG1781216按J

tinHson規oh則確定8工順序加為：J

13J4→J32→→J1

9。14采用矩陣表法求得最短加工時間為48小時。第11章 生產作業計劃與控制三、n種加工對象在三臺以上的設備上加工的流水作業排序問題1、零件的斜率指標法（Palmer法）假設：tik為i零件在k設備上的時間，m為設備數。第一步：求各零件的斜率指標：式中：λi表示i零件的斜率指標；m為設備數；tik為i零件在k設備上的加工時間。第二步：按λi不增的順序排列零件，即得滿意解。第11章生產作業計劃與控制【例11-5】設有四種零件在A、B、C三臺機床上同工藝順序加工，各零件在各臺機床上的加工時間如表11-10所示，請用零件的斜率指標法確定加工順序。表11-10

零件加工時間

（單位：小時）零件J1J2J3J4tiA1263tiB8429解：根t據iC公式4582得：λi=-ti1+ti3則:λ1=-t11+t13=-1+4=3λ2=-t21+t23=-2+5=3λ3=-t31+t33=-6+8=2λ4=-t41+t43=-3+2=-1按λi不增的順序排列零件，排序方案為：J1--J2--J3--J4或J2--J1--J3--J4采用矩陣表計算兩個排序方案的加工周期均為：28小時。第11章生產作業計劃與控制三、n種加工對象在三臺以上的設備上加工的流水作業排序問題2、關鍵零件法求解步驟為：第一步，計算各零件的總加工時間

，找出加工時間最長的零件JL，將其作為關鍵零件；第二步，除JL之外，將滿足ti1

＜tim的零件，按ti1的值從小到大把對應的零件排在JL之前；第三步，除JL之外，將滿足ti1

＞tim的零件，按tim的值從大到小把對應的零件排在JL之后；第四步，滿足ti1

=tim的零件，即可放在JL的緊前，又可放在JL的緊后；第五步，得到多個排序方案，選優即可。第11章生產作業計劃與控制【例11-6】某制造企業有4種零件需要在A、B、C三臺設備上同工藝順序加工，各零件的加工時間如表11-11所示，請用關鍵零件法確定加工順序。表11-11

零件加工時間

（單位：小時）零件J1J2J3J4tiA6214tiB4786tiC9533∑ti19141213解：

計算此例中ti=tiA+

tiB+tiC總加工時間最長的為J1零件，故關鍵零件選擇J1；tiA＜tiC的零件為J2和J3，J2和J3按tiA的值從小到大排在J1之前，即為J3一J2一J1tiA＞tiC的零件為J4

，J4排在J1之后，即為J1一J4；故排序為J3一J2一J1一J4。采用矩陣表計算加工周期為：33小時。第11章 生產作業計劃與控制三、n種加工對象在三臺以上的設備上加工的流水作業排序問題3、Johnson規則擴展方法求解步驟為：第一步，當L=1，2，……，m-1時。分別計算加工時間：和第二步，對于每個L，用上述兩組數據構成一個兩臺設備的流水型排序問題，并用約翰遜法確定排序方案；第三步，對所得（

m-1）個排序方案比較選優。第11章生產作業計劃與控制【例11-7】設有四種零件在A、B、C三臺機床上同工藝順序加工，各零件在各臺機床上的加工時間如表11-12所示。請用Johnson規則的擴展方法確定加工順序。表11-12

零件加工時間

（單位：小時）零件J1J2J3J4tiA1263iB8429tiC4582解：當m=3時，僅有L=1和L=2兩種情景，計算加工時間如表11-13所示：表11-13

計算加工時間

（單位：小時）L加工時間J1J2J3J4L=1ti11263ti34582L=2ti1+ti296812ti2+ti31291011第11章生產作業計劃與控制--

J2

--J3

--J4；--J3

--J1

--J4

；→當L=1時，采用Johnson規則擴展方法確定排序方案為J1采用矩陣表計算加工周期為：28小時。→當L=2時，采用Johnson規則擴展方法確定排序方案為J2采用矩陣表計算加工周期為：29小時。故優選的排序方案為：J1

--J2

--J3

--J4。第11章 生產作業計劃與控制Contents第一節生產作業計劃與排序引導案例：快餐店的作業計劃第二節加工對象的移動方式第三節第四節流水型作業排序生產作業控制第11章 生產作業計劃與控制第四節生產作業控制一、生產作業控制的職能二、生產控制系統三、生產作業控制的方法四、智能制造環境下的生產控制第11章 生產作業計劃與控制一、生產作業控制的職能生產作業控制是指在生產作業過程中，按既定的政策、目標、計劃和標準，對作業計劃的執行情況、實際成效進行監控和檢查，及時發現偏差，找出原因，采取調節和校正措施，以保證計劃、目標的實現。生產作業控制實施的必要性①加工時間估計不準確。②隨機因素的影響。③工作能力的差異。④企業環境的