生产计划与控制第7章生产作业计划.ppt

第七章 生产作业计划,第一节 大量流水生产的生产作业计划第二节 成批生产的生产作业计划第三节 单件小批生产的生产作业计划第四节 作业排序第五节 项目型生产作业计划,一、大量流水生产的特点,第一节 大量流水生产的生产作业计划,高度的连续性、比例性、平行性、均衡性。,二、大量流水生产的期量标准 期量标准就是对加工对象在生产过程所规定的时间和数量上的标准。大量生产主要期量标准：节拍、流水线标准工作指示表、在制品定额等。,1.节拍,节拍是流水线上出产两个相同制品之间的时间间隔。（1）单一对象流水线节拍的确定 C=Fe/N C 流水线节拍；Fe 计划期有效工作时间；N 计划期生产任务数量。工序节拍：Ci=ti/Si Ci i工序节拍；ti i工序单件工时；Si i工序设备数量。,（2）多对象流水线节拍的确定 有两种基本形式。第一种：可变流水线，其特点是在计划期内，按照一定的间隔期，成批轮番生产多种产品。1)可变流水线节拍的确定。具体方法有以下两种：一是代表产品换算法。二是劳动比例分配法。第二种：混合流水线，其特点是在同一时间内，流水线上混合地生产多种产品。2)混合流水线节拍的确定。按照产品组计算节拍。,2.流水线标准工作指示图表 流水线标准工作指示图表又称流水线标准计划。一般步骤为：计算各工序的工作地需要量和工作地负荷；配备工人，计算工人工作负荷，并保证工人工作负荷尽可能充分；编制标准指示图表。,连续流水线标准计划 规定统一的工作起止时间和休息时间。,间断流水线标准计划 间断流水线的几个概念：（1）看管周期：间断流水线上事先规定一个循环时间，在循环时间段，各道工序的产量相等，以平衡整条流水线运行。看管期时间长一般取与工作班时间成整数倍。如：248小时。,确定看管期长短考虑的因素：根据加工对象的特点来确定。如：体积大、价值高、看管期取短，以使在制品占用量减少；反之取长。根据流水线各工作地间的距离大小决定看管期长短。工作地之间距离大，看管期可取长些，反之取短些。,（2）工作地计划工作时间：工作地在看管周期内的工作延续时间。（3）工作地看管周期产量：一个工作地在看管周期内应该生产的制品数量。,3、在制品占用量定额,在制品：从原材料投入到成品入库为止，处于生产过程中尚未完工的各种制品。,(1)流水线内部在制品 工艺占用量。流水线各工作地上正在加工、装配或检验的在制品数量。,qi=i 工序上一个工作地同时加工的零件数；Si=i工序上工作地数；m=流水线的工序数。,运输占用量。指正处于运输过程中或放置在运输工具上的在制品数量。运输在制品一般在连续流水线上考虑。计算如下：Z2=(m-1)n m流水线的工序数；n工序间运输批量；,周转占用量。间断流水线上由于前后工序间的生产率不同而产生的在制品。由于规定了看管期内各工序统一的产量，因而周转在制品在看管期内的最大值是有限的，周转在制品在看管期内从零到最大值动态变化。,各时间段的最大周转在制品占用量计算公式如下：,ts=相邻两个工序同时工作时段长度；Se、Sl=分别为前后工序的工作地数目；te、tl=分别为前后工序单件加工时间。,周转占用量变化情况,保险占用量。为避免工序设备故障或其他一些意外原因造成停工损失，而在工序间配备的在制品。保险在制品占用量大小，主要取决于设备故障恢复时间，及由设备故障导致停工而导致损失的大小。,流水线内部在制品总量：,连续流水线在制品总量=Z1+Z2+Z4 间断流水线在制品总量=Z1+Z3+Z4,库存流动占用量 由于前后车间或流水线之间生产率不同或工作制度不同（班次或起止时间）而形成的在制品占用量。车间之间运输占用量 处在车间之间运输工具上和等待运输的在制品数量。库存保险占用量 为预防供应车间或流水线发生意外故障造成交付延时，而设立的在制品存量。,(2)流水线之间在制品,三、大量流水生产的生产作业计划编制,1.厂级生产作业计划的编制 大量生产类型的厂级月度生产计划作业计划，是根据企业的季度生产计划编制的。通常采取反工艺过程的顺序，逐个计算车间的投入和产出任务。在制品定额即为此类方法。,在制品定额法运用预先制定的在制品占用量定额，按工艺过程相反的次序依次计算各车间的产出量和投入量。它首先根据生产计划的要求规定最后车间的出产量，再以这个出产量为基础计算其投人量，然后根据后车间的投入量计算前一车间的出产量，依此类推直到第一个车间。,2.车间内部生产作业计划的编制 车间内部生产作业计划进一步将生产任务落实到每个工作地和工人，使之在时间和数量上协调一致。,第二节 成批生产的生产作业计划,一、成批生产的特点（1）从产品的角度分析（2）从生产工艺角度分析（3）从需求的角度分析（4）从组织生产的角度分析,二、成批生产的期量标准,成批生产作业计划所要解决的主要问题是如何在时间上安排不同品种、不同数量的产品轮番生产，这里既有期又有量。成批生产的期量标准有批量与生产间隔期、生产周期、生产提前期、在制品定额等。,批量：指一次投入或产出相同制品的数量；生产间隔期：前后两批相同制品投入或产出的时间间隔。两者关系：批量=生产间隔期平均日产量,确定批量和生产间隔期的方法：以量定期法以期定量法,1.生产批量与生产间隔期,以量定期法：根据提高经济效益的要求先确定批量再确定生产间隔期。最小批量法。是根据允许的调整时间损失系数来确定的批量。所谓允许的调整时间损失系数，就是使设备调整时间损失对加工时间的比值不超过允许的数值。则有：,注意：公式是按单工序计算的，多道工序加工产品，则按使用关键设备的那道工序计算。,经济批量法（使费用最小）:成批生产，若一批的数量越大，每单位产品所应分担的调整机器一次所需的费用越小，但存货保管费用却随之一批的数量增加而增加。所以，使设备调整费用和保管费用之和最小的批量，就是经济批量。,总成本为C=+要使C为最低，则应有：Q=设：N-年生产量 B-一次准备结束的工作费用 Q-批量 E单位产品的年保管费 E=单位产品年保管成本率单位产品生产成本,以期定量法（先确定生产间隔期再确定批量）生产间隔期主要是凭经验（按价值、体积、加工劳动量及生产周期等）来确定各组零件的生产间隔期，未经过计算，经济效果较差。把握原则：价值大、体积大、生产周期长、工艺技术复杂的，生产间隔期可短一些；反之则长一些。再根据生产间隔期确定各类零件的批量。现实中常用的方法，简单易行。,2、生产周期 生产周期是指从原材料投入生产起到最后完工为止的整个生产过程所经历的全部日历时间。生产周期包括零部件的生产周期和产品的生产周期。产品的生产周期包括：毛坯生产、零件加工、部件装配、产品总装等生产阶段生产周期的总和，再考虑各阶段之间的保险期。,生产周期的计算：,（1）零件工序生产周期 TOP工序周期 Q批量 t单件工序时间 S工作地数 Fe日有效工作时间（min）Kt定额完成系数 Tse 准备结束时间,2）工艺阶段生产周期,To=TOPi+(m-1)t m工序数 t零件在工序之间移动的平均间断时间。零件的工艺阶段时间还取决于零件在工序之间的移动方式。,零件在工序之间的移动方式：1）顺序移动方式,生产周期,工序1,工序2,工序3,生产周期,2）平行移动方式,工序1,工序2,工序3,生产周期,3）平行顺序移动方式,生产提前期是指产品（毛坯、零部件）在各个工艺阶段出产或投入的日期比成品出产日期应提前的时间。产品装配出产日期是计算提前期的起点，生产周期和生产间隔期是计算提前期的基础。提前期分投入提前期和出产提前期某车间出产提前期后车间投入提前期保险期某车间投入提前期该车间出产提前期该车间生产周期,3、生产提前期,生产提前期、生产周期和保险期之间的关系如下图：,4、在制品占用量车间内部在制品:包括正在进行加工、等待加工及处于运输或检验过程中的在制品数量。车间在制品占用量按各工艺阶段分别计算。,库存在制品:是指存放在毛坯库、零件库等中间仓库中的在制品数量。分为库存周转在制品占用量和库存保险储备量两种。,1.厂级生产作业计划的编制 成批生产的厂级生产作业计划，其内容包括安排各车间投入、产出的制品种类、时间与数量。在大量生产情况下，由于生产任务稳定，可以通过控制在制品的数量实现生产作业计划的编制。而在成批生产情况下，由于生产任务不稳定，故无法采用在制品定额法编制生产作业计划。,三、成批生产作业计划的编制,成批生产作业计划编制,成批生产作业计划的编制方法通常采用提前期法，又称累计编号法。累计编号法的步骤：（1）确定各个生产环节的提前期定额与批量定额；,（2）计算各车间在计划期末产品出产和投入应达到的累计记号数；,出产累计数：No=Noe+nd*To本车间出产 最后车间出 最后车间 本车间累计号数=产累计号数+平均日产量*出产提前期 投入累计数：Nin=Noe+nd*Tin本车间投入 最后车间出 最后车间 本车间累计号数=产累计号数+平均日产量*投入提前期,（3）计算各车间在计划期内产品出产量和投入量；,各车间应完成的出产量：期末出产 计划期初已 累计号数 出产的累计号数各车间应完成的投入量：期末投入 计划期初已 累计号数 投入的累计号数,_,_,计算出的车间出产量和投入量，按照与批量相等或成整数倍关系，将投入量与出产量进行修正。,（4）对计算出的产品出产量和投入量进行修正。,一、单件小批量生产的特点 品种多，产量很小，按用户需要组织生产；产品的结构与工艺有较大的差异；生产的稳定性和专业化程度很低，多采用通用设备；生产过程间断时间、工艺路线和生产周期均长。生产方式灵活，适应性好。,第三节 单件小批生产的作业计划,二、单件小批生产的期量标准,期量标准：生产周期和总日历进度计划。1.生产周期 生产周期的确定方法可采用产品生产周期图表编制。主要列出产品的主要件和关键件在工艺上的逻辑衔接关系，确定产品的生产周期。,2.总日历进度计划 总日历进度计划就是各项产品订货在日历时间上的总安排。编制总日历进度计划包括两部分工作：（1）编制各项订货的生产进度计划；（2）验算平衡各阶段设备的负荷。,三、单件小批生产作业计划的编制,编制单件小批生产作业计划，由于每一种产品的产量很小，重复生产的可能性很小，无周转用在制品，在安排计划时，主要考虑期限上的衔接、负荷与生产能力的均衡。常用方法有以下几种：1.生产周期进度表法 2.生产进度百分比法 3.网络计划技术,1、生产周期进度表法（1）依据订货合同，确定产品的生产阶段，估算每一阶段的周期时间和时间进度，编制产品生产周期进度表。,（2）为每种产品编制一份订货说明书，具体规定该产品在各车间的投入和出产的时间。,（3）编织综合日历进度表。把各项订货产品的生产周期进度表汇总在一份图表上。在汇总过程中，要分车间、科室进行能力平衡，做好品种搭配在时间上的衔接。,2、生产进度百分比法,是对某产品规定在一个月份应完成总任务的百分比的方法。防止因生产延误而影响交货日期。,第四节 作业排序,在制定编制成批生产作业计划与单件小批生产作业计划过程中，由于生产多种产品，对生产设备的需求会发生冲突。因此，需要解决各个生产层次中生产任务的加工顺序问题，这里既包括哪个生产任务先投产，哪个生产任务后投入，还包括在同一设备上不同工件的加工顺序。这一过程称为作业排序。,目的：提高设备或工作中心的效率减少在制品占用量缩短生产周期保证按期交货,1.作业排序问题的分类 在制造业和服务业，两种基本的作业排序是：劳动力排序，主要是确定人员何时工作；生产作业排序，主要是将不同的工件安排在不同的设备上，或安排不同的人员作不同的工作。,一、作业排序的基本概念,2.影响生产作业排序的因素（1）生产任务的到达方式（2）车间中的设备种类和数量（3）车间中的人员数量（4）生产任务在车间的流动模式（5）作业计划的评价标准 总流程时间最短Fmax；平均流程时间最短 F；最大延迟Lmax或最大误期Tmax最短；平均延迟L或平均误期T最短；平均在制品占有量最小；总调整时间最小。,假设条件,一个任务不能同时在几台设备上加工；一台设备不能同时加工两个或两个以上任务；每个任务必须按照工艺顺序进行加工。,3.作业排序的基本分析,Ji 零件 i，i1,2,n。Mj机器 j，j1,2,m。tij Ji在Mj上的加工时间，Ji的总加工时间为t it ij ri Ji的可能开始时刻。Wij Ji在Mj上加工之前的等待时间。di Ji的完工期限。Ci Ji的完工时间,Ciri(wij+tij)=ri+ti+WijCmax最长完工时间,Cmaxmax Ci.,符号说明,4.作业排序的优先调度规则 FCFS规则：优先选择排队等待的任务中最早进入的任务。SPT规则：优先选择加工时间最短的任务。EDD（Earliest Due Date）规则：优先选择完工期限最早的任务。SST规则：优先选择松弛时间短的工件。MWKP（Most Work Remaining）规则：优先选择余下加工时间最长的任务。SCR规则：优先选择关键比最小的任务。LWKR规则：优先选择余下加工时间最短的任务 MOPNR规则：优先选择余下工序最多的任务。RANDOM规则：随机地选择任务。,二、作业排序方法,1.单设备排序问题 定理1 对于单设备排序问题，SPT规则使平均加工时间F最小。定理2 对于单设备排序问题，EDD规则使最大延迟 Lmax或最大误期Tmax最短。定理3 如果对于单设备排序问题，存在使Tmax为0的工件排序方案，则在交货期比考虑中的工件的作业时间之和大的工件中，将作业时间最大的工件安排在最后位置，如此反复进行，可得到使F最小的最优工件顺序。,5个工件的单机作业排序问题,采用SPT规则计算工件排序,排序方案为：J3 J1 J5 J4J2 F=9.2 Tmax=7,采用EDD规则计算工件排序,排序方案为：J4 J3 J5 J2 J1 F=11.6 Tmax=0,采用定理3计算工件排序,排序方案为：J3 J4 J1 J5 J2 F=9.8 Tmax=0,2.多设备排序问题（1）流水生产的作业排序 定理4 在2个工序流水生产作业计划问题中，希望总流程时间最小时，如果 minti1,tk2=minti2,tk1 则在最优工件排序中，ji排在jk之前。（2）非流水生产的作业排序,两台机器排序问题的算法 实现两台机器排序的最大完成时间最短的目标，优化算法就是著名的约翰逊法。约翰逊法解决这种问题分为4个步骤：列出所有工件在两台设备上的作业时间。找出作业时间最小者。如果该最小值是在设备1上，将对应的工件排在前面，如果该最小值是在设备2上，则将对应的工件排在后面。排除已安排好的工件，在剩余的工件中重复步骤(2)和(3)，直到所有工件都安排完毕。,5个工件在两个设备上的流水排序问题,转换条件：若min tiAmax tiB 或min tiCmax tiB 可得最优解，否则较优解,4个工件在3台机床上加工的流水型排序问题及解法,min tiA=6max tiB=6可转换,排序方案为：J2 J4 J3 J1 Fmax=48最优解,第五节 项目型生产作业计划,网络计划技术是指在项目网络模型的基础上，对项目进行适当的规划及有效的控制执行，使人力、物力发挥最大的功能，以节省费用，缩短工期，提高工作效率的一种科学方法。,一、网络计划技术的概念,（一）基本原理 利用网络图来表达计划任务的进度安排及其中各项工作（程序）之间的相互关系，在此基础上进行网络分析，计算网络时间，找出关键工序和关键线路，并利用时差不断地改善网络计划，求得工期、资源与成本的优化。,（二）特点,直观性强，可形象反映工程全貌；主次、缓急清楚，便于抓住主要矛盾；可利用非关键路线上的工作潜力，加速关键作业进程，因而可缩短工期，降低工程成本；可估计各项作业所需时间和资源；便于修改；可运用电子计算机运算和画图，缩短计划编制时间。,（一）活动（作业、工序）,活动：指一项工作或一道工序。占用人力、物力、财力、空间和时间。虚活动：作业时间为零的活动。只表示作业之间相互依存、相互制约、相互衔接的关系，但不占用人力、物力、空间和时间。先行活动、后续活动和并行活动。,二、网络图的组成,B12,（二）事项（结点）,定义：指某一项工作（或工序）的开始或完成 的瞬间。表示方法：,i,i（结点编号）：表示事项时间大致顺序 自左向右自上向下排列 一般以正整数表示 一个结点只有一个编号 各结点不允许重复使用一个编号,（三）线路,线路：从网络始点开始，顺着箭线方向，连续不断地到达网络终点事项为止，中间由一系列首尾相连的结点和箭线组成的通道。关键路线：网络图中所需工时最长的路线称为关键路线。关键路线上的工序称为关键工序。注意：（1）关键路线的完成时间决定整个工程的完工时间；（2）关键路线不只一条。关键路线越多，组织工作越好，安排越紧凑；（3）关键路线与非关键路线可以转化。,工作关系1）紧前工作。以一个工作起点事件为终点事件的工作，称为该工作的紧前工作。2）紧后工作。以一个工作终点事件为起点事件的工作，称为该工作的紧后工作。3）平行工作。以同一个事件为起点事件的工作，称为平行工作。,A,B,1,A,B,1.网络图是有方向的，不允许出现回路,1,2,3,4,5,B,A,C,D,E,错,三、网络图的绘制原则,2.两个相邻的结点之间只能有一条箭线,3,5,4,3,4,5,3,3,D,C,B,A,D,C,B,A,错,对,14,13,12,11,13,12,11,配砂,造型,造型,配砂2,配砂1,对,错,3.箭线首尾必有结点，不能从箭线中间引出另一条箭线。,4.网络图上只能有一个网络始点事项和一个网络终点事项。,2,3,5,4,3,1,4,5,3,2,1,错,对,四、网络时间计算,确定各项活动的作业时间计算各结点的最早与最迟时间计算各项活动的时间参数计算时差确定关键线路,1.确定各项活动的作业时间,三点时间估计法：乐观时间 a：顺利情况所需最短时间 最大可能时间 m：正常条件下所需时间 悲观时间 b：不正常条件所需最长时间,a+4m+b,6,作业平均时间,T=,标在网络图中,（1）结点的最早开始时间ETj：是指从该结点开始的各项活动最早可能开始的时间。计算方法：从始点开始，按箭头顺序方向逐个计算，最后一个是终点；始点的最早开始时间为“0”，即从零开始计算；当进入结点的箭线只有一条时：当进入结点的箭线有多条时（2），取其最大数值作为该结点的最早开始时间：,2.计算各结点的时间参数,（2）结点的最迟结束时间LTi：是指进入该结点的活动最迟必须完成的时间，不能再迟，再迟就要拖延整个工期。计算方法：从终点开始，按箭头逆方向逐个计算，直至网络图的始点；网络图的最终结点最迟结束时间等于它的最早开始时间；当项目有完工时间的要求时，终点的最迟结束时间可按规定时间（日期）进行；当结点只发出一条箭线时：当结点发出的箭线多条时（2）：,3.计算各项作业的时间参数,（1）最早开始时间；（2）最早结束时间；（3）最迟开始时间；（4）最迟结束时间；,4.计算时差,概念：结点或作业在不影响总工期的前提下，可以推迟的最大延误时间。结点时差：作业的总时差：在不影响总工期，即不影响其紧后作业最迟开始时间的前提下，作业可推迟开始的一段时间。,5.确定关键路线,作业时间之和最长的路线结点时间为 0 的结点联结的路线关键作业组成的路线,五、网络计划的优化,网络计划的优化有工期优化、资源优化和费用优化三种。资源优化分为资源有限工期最短的优化和工期固定资源均衡的优化；费用优化又叫时间-成本优化。,1.工期优化 在确定需缩短持续时间的关键工作时，应按以下几个方面进行选择：（1）缩短持续时间对质量和安全影响不大的工作；（2）有充足备用资源的工作；（3）缩短持续时间所需增加的工人或材料最少的工作；（4）缩短持续时间所需增加的费用最少的工作。,网络计划的工期优化步骤如下：(1)求出计算工期并找出关键线路及关键工作。(2)按要求工期计算出工期应缩短的时间目标T：TTcTr 式中Tc计算工期；Tr要求工期。,(3)确定各关键工作能缩短的持续时间。(4)将应优先缩短的关键工作压缩至最短持续时间，并找出新关键线路。若此时被压缩的工作变成了非关键工作，则应将其持续时间延长，使之仍为关键工作。(5)若计算工期仍超过要求工期，则重复以上步骤，直到满足工期要求或工期已不能再缩短为止。,资源优化的目的是通过利用工作的机动时间（工作总时差）改变工作的开始和完成时间，从而使资源按时间分布符合优化的目标。,2.工期资源优化,（1）“资源有限，工期最短”的优化“资源有限，工期最短”优化是指在资源有限时，保持各个工作的每日资源需要量不变，寻求工期最短的施工计划。（2）工期固定，资源均衡的优化 用量的需求等常常会有大的变化。通过网络计划中非关键工作时差的利用对资源计划进行调整（削峰填谷），尽量减少资源需用量的波动，使资源连续而均衡的分布。,资源优化的类型：,（）费用和工期的关系,工程总费用直接费用间接费用,T（工期）,C(费用),间接费用,直接费用,总费用,最优工期,工期费用关系示意图,3.费用优化（工期-成本优化）,