1、生产与运作管理 Production and Operations Management,工商管理教研组,主讲教师：陆曈曈,第七章,主生产计划与生产作业计划,生产与运作管理,本章主要内容,一、主生产计划 二、生产作业计划与作业排序 三、服务业作业排序,第一节 主生产计划的制定,一、何为主生产计划 二、制定主生产计划的步骤,一、何为主生产计划？,主生产计划是详细描述何时要生产出多少产品的计划。,综合生产计划和产品出产计划,二、制定主生产计划的步骤,挑选被包括在主生产计划中的产品； 决定主生产计划的时间长度及单位； 获得计划中的每个产品的需求信息； 通过计算获得一个初步的主生产计划； 按此初步的主
2、生产计划进行粗能力平衡，即对生产设备负荷、和人员负荷与生产能力进行一次平衡工作，找出瓶颈资源，进行调整； 修改主生产计划，使能力得到平衡。,MPS计算模型,1、计算现有库存量POH （Projected On-Head Inventory）2、决定MPS的生产量和生产时间3、计算待分配库存ATP（Available-To-Promise Inventory）,例：某工业阀门制造企业，其产品包括一系列不同的型号和规格。现在企业想要为其3型产品制定一个MPS。市场营销部门已经预测，该产品4月份的需求为200个，5月份180个，平均每周需求量分别为50台和45台。该企业的生产方针规定每批生产120台
3、。MPS以周为单位来制定，以便能更好的控制零件生产进度。,1、计算现有库存量POH,2、决定MPS的生产量和生产时间,3、计算待分配库存ATP,一、生产作业计划 1、概念 作业计划(Scheduling）是安排零部件（作业、活动）的出产数量、设备及人工使用、投入时间及出产时间。生产作业计划是生产计划的具体执行计划。 在空间上把生产任务细分到车间、工段、班组、机台和个人； 在时间上把年、季较长计划期的任务细分到月、旬、周、日、轮班和小时 在计划单位上把产品细分到零件和工序,第二节 作业计划与作业排序,将MRP转化为各个车间、班组、工作地的任务,2、制定作业计划的影响因素*,工件到达的方式 车间内
4、机器的数量 车间拥有的人力资源 工件移动方式 不同的调度准则,3、作业计划与控制的关系,作业计划：给生产活动制定详细时间表 生产控制：以生产计划和作业计划为依据，检查、落实计划执行情况，发现偏差即采取纠正措施，保证实现各项各项计划目标。,二、作业排序的概念,排序（Sequencing）：就是指对于等候某个设备或工作中心加工的多个任务，确定这些任务加工的先后次序。 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,根据排序规则对每一个到达的工件安排作业顺序,工作地,工件排 队等待 加工,来自上游工作地的工件,加工完毕的工件流向下一工作地,作业计划（Schedulin
5、g）是安排零部件（作业、活动）的出产数量、设备及人工使用、投入时间及出产时间。 不仅包括确定工件的加工顺序，而且还包括确定机器加工每个工件的开始时间与完成时间。 编制作业计划与排序的概念和目的都是不同的。但是，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。,作业计划与作业排序是一回事吗？,三、作业排序问题的分类,（一）两种基本形式1、劳动力作业排序（人员排序）：主要确定人员何时工作2、生产作业排序：将不同工件安排到不同设备上或安排不同的人做不同的工作。 在制造业中，生产作业排序是最主要的加工工件是焦点； 在服务业中，劳动力作业排序是主要的服务的及时性是影响公司竞争力的主要因素。,（二）
6、制造业作业排序的分类 按机器的种类和数量,单件作业（Job-shop）排序问题：工件的加工路线不同,流水作业（Flow-shop）排序问题：所有工件的加工路线完全相同,按工件到达车间的情况按目标函数的性质,四、 甘特图,五、作业排序方案的评价标准,1、使完成时间最短作业平均流动时间工件流程时间是指作业从到达车间、工作区或工作中心开始，到离开时结束的时间长度，包括： 实际加工时间； 等待加工时间； 各操作之间的运送时间 与设备故障、不可用零件、质量等问题有关的等候时间。,全部完工时间（最长流程时间）是指完成一组工件所需的全部时间从第一个工件在第一台机器开始加工，到最后一个工件在最后一台机器上完成
7、加工时为止所经过的时间。2、使顾客等待时间最少 这可由作业延期时间（Job lateness）来表示； 作业延期时间是指作业的实际完成时间与预定日期之差,3、使用率最大化。由该工作系统的有效工作时间占总流动时间的百分比来表示。4、在制品库存量（Inventory on hand）最小化。由该系统的平均工作数量（Average number of jobs）来评价。系统中工作数量与在制品库存量高度相关，工作数量越少，在制品存量也越少。,注：这些标准之间并不完全独立,六、作业排序的优先规则,1、SPT（Shortest Processing Time）规则（最短加工时间规则）：优先选择加工时间最短
8、的工件。 使工件的平均流程时间最短，从而减少在制品量。2、FCFS（First Come First Served）规则（先到先服务规则）：根据任务到达的先后次序安排加工顺序，先到先加工。 来自排队论，对工件较公平。,3、EDD（Earliest Due Date）规则（交货期最早）：优先选择完工期限最紧的工件。 使工件延误时间最少4、MWKR（Most Work Remaining）规则：优先选择余下加工时间最长的工件。 使不同工作量的工件完工时间尽量接近。5、LWKR（Least Work Remaining ）规则：优先选择余下加工时间最短的工件。 使工作量小的工件尽快完成。,6、MOP
9、NR（Most Operations Remaining）规则：优先选择余下工序数最多的工件7、SCR（Smallest Critical Ratio）规则：优先选择临界比最小的工件。 使工件延误时间最小临界比=工件允许停留时间/工件余下加工时间8、RANDOM规则：随机地挑选下一个。,例：一个车间有一台加工中心，现有5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。,1、SPT准则一般是作业通过时间最少和工作中心作业平均数最少及利用率最大的最好方法。平均流程时间最短，在制品库存量更少。其主要缺点是让耗时长的作业等待，特别当新的时间短的作业不断添加到系统中时，等待的时间
10、可能会相当长。 2、FCFS主要局限在于加工时间过长，常会使其它作业延期。 3、EDD平均延迟时间较少，可以给顾客提供更好的服务，也提供了更低的总库存水平。会造成有的作业等待加工的时间很长，使在加工存货与车间的拥挤程度增加。,七、作业排序的算法,1、n个作业1台机器的排序 2、n个作业2台机器的排序,1、单台机器的排序问题,n个工件全部经由一台机器处理,J1 J2 J3Jn,机器,到达系统工件的集合,离开系统（机器）,为实现任务总等待时间最短的目标，保证尽可能多的对象早日加工出来，加速资金周转，只需根据最短加工时间准则对加工对象排序即可。,2、 n项任务在两台机器的排序问题,n个工件都必须经过
11、机器1和机器2的加工，即工艺路线是一致的。,1）两台机器排序的目标 使最大完成时间（总加工周期）Fmax最短。 Fmax的含义见如下的甘特图。,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） 最短。,2）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。,例：某一班组有
12、A、B两台设备，要完成5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。求总加工周期最短的作业顺序。,解：由约翰逊法可知，表中最小加工时间值是1个时间单位，它又是出现在设备A上，根据约翰逊法的规则，应将对应的工件4排在第一位，即得：J4 - * - * - * - *去掉J4，在剩余的工件中再找最小值，不难看出，最小值是2个时间单位，它是出现在设备B上的，所以应将对应的工件J1排在最后一位，即：J4 - * - * - * - J1再去掉J1，在剩余的J2、J3、J5中重复上述步骤，求解过程为：J4 - * - * - J5 - J1J4 - J2 - * - J5 - J1J4 -
13、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 J4 - J2 - J3- J5 - J1,30,AB,0,3,16,9,22,17,5,3,23,30,27,17,J1 - J2 - J3- J4 - J5 A 3 6 7 1 5 B 2 8 6 4 3,26,AB,(b) J4 - J2 - J3- J5 - J1 A 1 6 7 5 3B 4 8 6 3 2,1,1,7,5,14,19,22,15,7,21,24,26,(a) J1 - J2 - J3- J4 - J5,(b) J4 - J2 - J3- J5 - J1,可以看出，初始作业顺序的总加工周期
14、是30，用约翰逊法排出的作业顺序总加工周期是26，显然后者的结果优于前者。,一、服务运作活动计划与控制的特殊性 1、服务需求的特点：随机性很强很短的响应时间 2、服务能力的特点：只能在需求到达的同时加以利用能力随时间的流逝而消失,难点:如何使供需平衡？,第三节 服务业作业排序,二、服务作业排序方法,一般来说，有两种基本的管理方法： 安排顾客需求，将顾客需求分配到服务能力的不同时段内 安排服务人员，将服务人员安排到顾客需求的不同时间段内,（一）安排顾客需求,在这种方式下，服务能力保持一定，而顾客需求被适当安排，以提供准时服务和充分利用能力。 1、预约顾客化程度高 一个预约系统给予顾客特定的服务时
15、间 及时的顾客服务和服务人员的高效率。 2、预定顾客化程度低 通常用于顾客接受服务时需占据或使用相关的服务设施。,3、排队等待 各种优先规则可用来决定服务先后顺序通常的规则是先到先服务。 重要问题：应尽量使顾客等待时间缩短排队论的方法,（二）安排服务人员人员班次计划,作业排序,每一个人日常的排班计划,单班次问题：每天只有一个班次，部门每天都要营业,多班次问题：每天有多班，一般为两班或三班,单班次问题：1、保证工人每周有两个休息日；2、保证工人每周有两个休息日为连休。启发式算法： 第一步：从每周的人员需求量中，找出全部具有最少人员需求量的两个连续日，再从中找出两日需求量总和最小者； 第二步：指定一名人员在上述两日休息，从其余准备安排该人员工作的各日的人员需求量中减去1人的需求量； 第三步：重复第一、二步,*,*,3,2,3,1,2,1,2,*,*,2,1,2,0,1,1,2,*,*,1,0,1,0,1,0,1,*,*,0,0,0,0,1,0,0,*,*,
