运营管理-- 作业计划

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1、Scheduling作业计划作业计划作业计划的目的作业计划的目的作业计划作业计划(Scheduling)作业计划作业计划(Scheduling):作业计划是安排零部件（作作业计划是安排零部件（作业、活动）的出产数量、设备及人工使用、投入业、活动）的出产数量、设备及人工使用、投入时间及出产时间。时间及出产时间。满足交货期要求满足交货期要求 使在制品库存最小使在制品库存最小 使平均流程时间最小使平均流程时间最小 提供准确的工件状态信息提供准确的工件状态信息 提高机器提高机器/工人的时间利用率工人的时间利用率 减少调整准备时间减少调整准备时间 使生产和人工成本最低使生产和人工成本最低普利茅斯普利茅斯

2、福特福特庞蒂亚克庞蒂亚克任务任务4/204/224/234/244/254/264/214/174/184/19计划时间计划时间实际进度实际进度活动开始活动开始活动结束活动结束非工作时间非工作时间医院手术室医院手术室制定作业计划的主要原则制定作业计划的主要原则 工件流动工件流动(物流物流)带来价值带来价值=现金流现金流 物流通过车间的速度物流通过车间的速度=效率效率 将工件流安排成一连续过程将工件流安排成一连续过程 流程上一步接一步流程上一步接一步 避免工作中断避免工作中断 动态安排作业计划动态安排作业计划 未完成任务要能够及时反馈未完成任务要能够及时反馈 投入工作地的任务与能力要匹配投入工作

3、地的任务与能力要匹配 发现瓶颈发现瓶颈 动态特征动态特征 找出工程设计与制造执行过程之间的不相容性找出工程设计与制造执行过程之间的不相容性 大量生产类型的作业计划大量生产类型的作业计划 成批生产类型的作业计划成批生产类型的作业计划 单件小批生产类型作业计划单件小批生产类型作业计划 另外，还有其他分类另外，还有其他分类：车间作业计划车间作业计划人力计划人力计划设施计划设施计划车辆调度计划车辆调度计划供应商计划供应商计划工程项目计划工程项目计划动态计划和静态计划动态计划和静态计划作业计划的种类作业计划的种类 排序的基本概念排序的基本概念(Sequencing)在编制作业计划过程中在编制作业计划过程

4、中,有一个问题需要管有一个问题需要管理人员注意理人员注意,即投入生产过程的作业顺序的即投入生产过程的作业顺序的安排安排.排序排序:给出零部件在一台或一组设备上加工给出零部件在一台或一组设备上加工的先后顺序的工作。的先后顺序的工作。编制作业计划的主要工作之一就是要确定出编制作业计划的主要工作之一就是要确定出最佳的作业顺序。最佳的作业顺序。根据机器数的多少根据机器数的多少单台机器的排序问题单台机器的排序问题;多台机器的排序问题多台机器的排序问题根据加工路线的特征根据加工路线的特征单件车间排序单件车间排序(JobShop);流水型排序流水型排序(FlowShop)根据工件到达系统的情况根据工件到达系

5、统的情况静态排序静态排序;动态排序动态排序根据参数的性质根据参数的性质确定型排序确定型排序;随机型排序随机型排序根据要实现的目标根据要实现的目标单目标排序单目标排序;多目标排序多目标排序 排序问题的分类排序问题的分类 Ji-工件工件i，i=1,2,.n di-工件工件i的交货期的交货期 Pi-工件工件i的加工时间的加工时间,pij-工件工件i在机器在机器j上的加工上的加工时间时间,j=1,m mjijipP1mjijiwW1Wi-工件工件i在系统内的等待时间在系统内的等待时间,wij-工件工件i在机器在机器j前的等待时间前的等待时间,j=1,m Ci-工件工件i的完成时间的完成时间,在工件都已

6、到达的情况下在工件都已到达的情况下,Ci=Pi+Wi Fi-工件工件i的流程时间的流程时间，在工件都已到达的情况下在工件都已到达的情况下,Fi=Pi+Wi Li-工件工件i的延误时间的延误时间,Li=Ci-di,Li0 延误延误 Ti-工件工件i的延期量的延期量,Ti=max0,Li Ei-工件工件i提前完成的时间提前完成的时间 排序常用的符号排序常用的符号单台机器的排序问题单台机器的排序问题 单台机器排序问题单台机器排序问题 n个工件全部经由一台机器处理个工件全部经由一台机器处理 J1 J2 J3 Jn 机器机器到达系统工到达系统工件的集合件的集合离开系统离开系统（机器）（机器）根据排序目标

7、的不同，可以选择不同的排序规则，根据排序目标的不同，可以选择不同的排序规则，有时又称为确定优先权有时又称为确定优先权(Priorities)。常见的优先权规则常见的优先权规则(Priorityrules)有：有：最短加工时间最短加工时间SPT-ShortestProcessTime,最早交付时间最早交付时间EDD-EarliestDueDate先到先得先到先得FCFS-FirstComeFirstServedCR关键比例关键比例-CriticalRate排序排序规则规则平均流程时间最短的排序问题平均流程时间最短的排序问题 求平均流程时间最短的作业顺序，采用求平均流程时间最短的作业顺序，采用SP

8、T原则。原则。按工件加工时间的长短，按不减的顺序从小到大安排各按工件加工时间的长短，按不减的顺序从小到大安排各项作业。项作业。例：一个车间有一台加工中心，现有例：一个车间有一台加工中心，现有5个工件需要该机器加个工件需要该机器加工。相关的加工时间和要求完成时间（交货期）如下表所示，工。相关的加工时间和要求完成时间（交货期）如下表所示，求平均流程时间最短的作业顺序。求平均流程时间最短的作业顺序。J1J2J3J4J5加工时间11293112交货期6145313332解：根据解：根据SPT原则，得出：原则，得出：J4-J5-J1-J2-J3有关项目的计算：有关项目的计算：加工时间完成时间交货期延迟J

9、411330J523320J11114610J2294345031743143J3NoImage最大延期量最小的排序问题最大延期量最小的排序问题 求最大延期量最小的作业顺序采用求最大延期量最小的作业顺序采用EDD原则。原则。EDD(Earliest Due Date):Jobs are sequenced in increasing order of their due dates.例：借用上面的例子，求最大延期量最小的作业顺序。例：借用上面的例子，求最大延期量最小的作业顺序。解：根据解：根据EDD原则，得出：原则，得出：J3-J5-J4-J2-J1加工时间完成时间交货期延迟J33131310

10、J5233321J4134331J229634518J111746113平均延迟=33/5=6.6FnFiin_/.1235 54701Tmax=18进一步考虑：在进一步考虑：在最大延期量最大延期量不变的情况下，如何使平不变的情况下，如何使平均流程时间缩短？如果想同时满足这两个目标，就是均流程时间缩短？如果想同时满足这两个目标，就是多目标排序。多目标排序。综合原则综合原则例例:在一台设备上安排在一台设备上安排6个工件的加工任务，每项任务的个工件的加工任务，每项任务的作业时间和交货期如下表所示。作业时间和交货期如下表所示。J1J2 J3 J4 J5 J6 作业时间作业时间324865交货期要求交

11、货期要求6310202830在满足在满足Tmax最小的情况下，使平均流程时间最小。最小的情况下，使平均流程时间最小。1、首先使用、首先使用EDD规则排序规则排序 J2J1 J3 J4 J5 J6 2、求出所有作业的总操作时间、求出所有作业的总操作时间T T=28 3、求出交货期不小于、求出交货期不小于T的任务项，然后按其加工时间的大的任务项，然后按其加工时间的大小调整，将加工时间上的任务调整到后面。小调整，将加工时间上的任务调整到后面。如本例，如本例，J5，J6满足要求，因为满足要求，因为t5 t6,所以：所以：J2J1 J3 J4 J6 J5 4、去掉已调整的任务，重复、去掉已调整的任务，重

12、复2-4步。步。最后得最优解：最后得最优解：J2J1 J3 J4 J6 J5 F=13.67n项任务在两台机器的排序问题项任务在两台机器的排序问题Scheduling n Jobs on Two Machines 两台机器排序问题的含义两台机器排序问题的含义 n个工件都必须经过机器个工件都必须经过机器1和机器和机器2的加工，即工艺路线是的加工，即工艺路线是一致的。一致的。机器机器1到达系统工到达系统工件的集合件的集合离开系统（离开系统（机器）机器）J1 J2 J3 Jn 机器机器2两台机器排序问题的目标两台机器排序问题的目标 两台机器排序的目标是使最大完成时间（总加工周期）两台机器排序的目标是

13、使最大完成时间（总加工周期）Fmax最短。最短。Fmax的含义见如下的甘特图的含义见如下的甘特图(Gantt Chart)。多台机器排序的目标一般也是使最大完成时间（总加多台机器排序的目标一般也是使最大完成时间（总加工周期）工周期）Fmax最短。最短。Fmax 时间 机器AB在机器A上的作业时间总加工周期总加工周期的计算方法总加工周期的计算方法工件在两台设备上的加工时间工件在两台设备上的加工时间 工件编号工件编号 J1 J2 J3 J4 J5 设备设备A 3 6 7 1 5 设备设备B 2 8 6 4 3 例例:在设备在设备A和和B上安排上安排5个工件的加工任务，每项任务的作业时间如个工件的加

14、工任务，每项任务的作业时间如下表所示。求下表所示。求:该顺序的总加工周期该顺序的总加工周期Fmax。图解法：图解法：30AB0实现两台机器排序的最大完成时间实现两台机器排序的最大完成时间Fmax最短的目标，一优最短的目标，一优化算法就是著名的约翰逊法化算法就是著名的约翰逊法(JohnsonsLaw)。其具体求解。其具体求解过程如下例所示。过程如下例所示。约翰逊法解决这种问题分为约翰逊法解决这种问题分为4个步骤：个步骤：(1)列出所有工件在两台设备上的作业时间。列出所有工件在两台设备上的作业时间。(2)找出作业时间最小者。找出作业时间最小者。(3)如果该最小值是在设备如果该最小值是在设备1上，将

15、对应的工件排在前面，上，将对应的工件排在前面，如果该最小值是在设备如果该最小值是在设备2上，则将对应的工件排在后面。上，则将对应的工件排在后面。(4)排除已安排好的工件，在剩余的工件中重复步骤排除已安排好的工件，在剩余的工件中重复步骤(2)和和(3)，直到所有工件都安排完毕。，直到所有工件都安排完毕。两台机器排序问题两台机器排序问题Eliminate M3 from consideration.The next shortest time is M2 at Workstation 1,so schedule M2 first.Eliminate M5 from consideration.Th

16、e next shortest time is M1 at workstation#1,so schedule M1 next.Eliminate M1 and the only job remaining to be scheduled is M4.约翰逊法则约翰逊法则 Shortest time is 3 hours at workstation 2,so schedule job M3 last.Eliminate M2 from consideration.The next shortest time is M5 at workstation#2,so schedule M5 next

17、 to last.WorkstationM2(4)M1(12)M4(15)M5(10)M3(5)Idleavailableforfurtherwork051015202530Day35404550556065Idle2M2(5)M1(22)M4(16)M5(8)M3(3)Idle1GanttChartfortheMorrisMachineCompanyRepairSchedule约翰逊法则约翰逊法则 例：某一班组有例：某一班组有A、B两台设备，要完成两台设备，要完成5个工件的加工任务。个工件的加工任务。每个工件在设备上的加工时间如下表所示。求总加工周期每个工件在设备上的加工时间如下表所示。求总

18、加工周期最短的作业顺序。最短的作业顺序。工件在两台设备上的加工时间工件在两台设备上的加工时间 工件编号工件编号 J1 J2 J3 J4 J5 设备设备A 3 6 7 1 5 设备设备B 2 8 6 4 3 解：由约翰逊法可知，表解：由约翰逊法可知，表5-8中最小加工时间值是中最小加工时间值是1个时间个时间单位，它又是出现在设备单位，它又是出现在设备1上，根据约翰逊法的规则，应上，根据约翰逊法的规则，应将对应的工件将对应的工件4排在第一位，即得：排在第一位，即得：J4-*-*-*-*去掉去掉J4，在剩余的工件中再找最小值，不难看出，最小，在剩余的工件中再找最小值，不难看出，最小值是值是2个时间单

19、位，它是出现在设备个时间单位，它是出现在设备2上的，所以应将对应上的，所以应将对应的工件的工件J1排在最后一位，即：排在最后一位，即：J4-*-*-*-J1 再去掉再去掉J1，在剩余的，在剩余的J2、J3、J5中重复上述步骤，求中重复上述步骤，求解过程为：解过程为：J4-*-*-J5-J1 J4-J2-*-J5-J1 J4-J2-J3-J5-J1 当同时出现多个最小值时，可从中任选一个。最后得当同时出现多个最小值时，可从中任选一个。最后得 J4-J2-J3-J5-J1(a)J1-J2-J3-J4-J5 26AB(b)J4-J2-J3-J5-J1 可以看出，初始作业顺序的总加工周期是可以看出，初

20、始作业顺序的总加工周期是30，用约翰逊法排出的作业，用约翰逊法排出的作业顺序总加工周期是顺序总加工周期是26，显然后者的结果优于前者。，显然后者的结果优于前者。30AB0 几种调度准则的比较几种调度准则的比较FCFS-First-Come-First-Served 看似看似“公平公平”，但是没有运用已有信息，但是没有运用已有信息.通通常用于服务业的排对系统常用于服务业的排对系统(银行银行,商店商店)LCFS-Last-Come-First-Served 该准则通常是缺省情况下发生的，到达的该准则通常是缺省情况下发生的，到达的工件被依次放到最上面工件被依次放到最上面.SPT-Shortest P

21、rocessing Time在给定的时间内能完成最多的任务，并且在给定的时间内能完成最多的任务，并且能使平均等待最小能使平均等待最小.但是使有些任务大大推但是使有些任务大大推迟完成迟完成.EDD-Earliest Due Date试图达到平均延期和最大延期最小试图达到平均延期和最大延期最小.但是需但是需要正确的交货期要正确的交货期.STR-Slack Time Remaining 使任何任务（订单）最大延期最小使任何任务（订单）最大延期最小.动态动态计算计算CR-Critical Ratio 该比值表明订单是超前该比值表明订单是超前(CR 1),准时准时(CR=1)还是延迟还是延迟(CR 1).STR/OP Slack Time per Remaining Operation 与与STR类似类似,但是着眼于将来的作业活动但是着眼于将来的作业活动