1、生产与运作管理,Production & Operations Management,主讲：赵 航,南阳理工学院经济与管理学院,2012年春期,第九章 作业计划与控制,生产与运作管理,南阳理工学院经济与管理学院,本 章 引 言,本 章 引 言,通过MRP的运算得到最常见的输出就是各种零部件的投入出产计划，但是这些零件由谁、怎么生产出来，这就涉及到了生产作业计划。 生产作业计划就是把各项具体的作业任务，一项一项地具体分配到每个生产单位（车间、工段、班组、工作地、工序、操作者），规定他们在月、周、日以至每一个轮班或小时的具体任务。不过，单靠作业计划并不能保证生产任务的按期完成，还必须实行生产控制。
2、 对于大型加工装配式企业，生产作业计划一般分成厂级（零件级）生产作业计划和车间级（工序级）生产作业计划两级。,本章教学基本情况,教学时数：4学时 教学目的与要求：理解作业计划的含义、特点；理解期量标准的含义；掌握编制作业计划的方法；掌握作业排序的优先原则、排序方法等；掌握作业控制的方法；掌握服务业作业计划的内容。 教学重点：编制作业计划的方法；作业排序的优先原则、排序方法等；作业控制的方法； 教学难点：作业排序的优先原则、排序方法等； 本章主要阅读文献资料： 1.刘丽文.生产与运作管理(第三版).清华大学出版社,2006 2.张群.生产与运作管理(第二版).机械工业出版社，2008 3.季建华
3、.运营管理.世纪出版集团,2007,本章主要内容,9.1生产作业计划概述 9.2期量标准 9.3生产作业计划的编制 9.4作业排序 9.5生产作业控制 9.6服务业作业计划,9.1生产作业计划概述,主 要 内 容,9.1.1生产作业计划概念、特点及内容 9.1.2编制生产作业计划的基本要求,9.1生产作业计划概述,9.1.1生产作业计划概念、特点及内容,9.1.1生产作业计划概念、特点及内容,生产作业计划含义前面已经提到，其特点如下： 1.计划期短。生产作业计划详细规定月、旬、日和小时的工作任务； 2.计划内容具体。生产作业计划是把生产任务落实到车间、工段、班组和工人； 3.计划单位小。生产作
4、业计划要详细规定各零部件，甚至工序的进度安排。,9.1.1生产作业计划概念、特点及内容,企业生产作业计划，一般应包括以下内容： 1.制定期量指标； 2.编制生产作业计划； 3.做好生产作业准备； 4.进行设备和生产面积的负荷核算和平衡； 5.生产作业控制。,9.1.2编制生产作业计划的基本要求,9.1.2编制生产作业计划的基本要求,1、全面性。即生产作业计划应把生产计划所规定的品种、产量、质量和交货期全面安排和落实。 2、协调性。即使生产过程各阶段、各环节在品种、数量、进度和投入产出等方面都协调配合，紧密衔接。 3、可行性。即充分考虑企业现有条件和资源，能够保证生产作业计划的执行。 4、经济性
5、。指生产作业计划要有利于提高生产效率和经济效益。 5、适应性。指生产作业计划适应企业内、外条件和环境的变化，能及时根据生产条件和外部环境调整、补充和修正。,9.2期量标准,主 要 内 容,9.2.1大量生产类型的期量标准 9.2.2成批生产类型的期量标准 9.2.3单件生产类型的期量标准,9.2期量标准,9.2.1大量生产类型的期量标准,9.2.1大量生产类型的期量标准,期量标准，又称作业计划标准，是指为制造对象在生产期限和生产数量方面所规定的标准数据，它是编制生产作业计划的重要依据。制定合理的期量标准，对于准确确定产品的投入和产出时间，做好生产过程各环节的衔接，缩短产品生产周期，节约企业在制
6、品占用，都有重要的作用。期量标准就是经过科学分析和计算，对加工对象在生产过程中的运动所规定的一组时间和数量标准。企业的生产类型和生产组织形式不同时，采用的期量标准也就不同。,9.2.1大量生产类型的期量标准,（一）节拍 节拍是组织大量流水生产的依据，是大量流水生产期量标准中最基本的期量标准，其实质是反映流水线的生产速度。它是根据计划期内的计划产量和计划期内的有效工作时间确定的。 （二）流水线标准工作指示图表 在大量流水生产中每个工作地都按一定的节拍反复地完成规定的工序。为确保流水线按规定的节拍工作，必须对每个工作地详细规定它的工作制度，编制作业指示图表，协调整个流水线的生产。,9.2.1大量生
7、产类型的期量标准,(三)在制品占用量定额 在制品是指从原材料投入到产品入库为止，处于生产过程中尚未完工的所有零件、组件、部件和产品的总称。 在制品占用定额是指在一定的时间、地点和生产技术组织条件下为保证生产的连续进行而制定的必要的在制品数量标准。在制品占用量按存放地点分为：流水线（车间）内在制品占用量和流水线（车间）间在制品占用量；按性质和用途分为：工艺占用量、运输占用量、周转占用量和保险占用量。,9.2.2成批生产类型的期量标准,9.2.2成批生产类型的期量标准,（一）批量和生产间隔期 批量是同时投入生产并消耗一次准备结束时间，所制造的同种零件或产品的数量。 生产间隔期是指相邻两批相同产品（
8、零件）投入或产出的时间间隔，生产间隔期是批量的时间表示。 批量生产间隔期平均日产量,9.2.2成批生产类型的期量标准,（二）生产周期 生产周期是从原材料投入生产开始，到制成成品出产时为止的整个生产过程所需的日历时间。 成批生产中的生产周期是按零件工序、零件加工过程和产品进行计算的，其中，零件工序生产周期是计算产品生产周期的基础。,9.2.2成批生产类型的期量标准,（三）生产提前期 生产提前期是产品（毛坯、零件）在各工艺阶段出产（或投入）的日期比成品出产的日期应提前的时间。产品装配出产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产出提前期。,9.2.2成批生
9、产类型的期量标准,（四）在制品占用量 成批生产中的在制品，分为车间内部在制品和库存在制品两部分，后者又可分为流动在制品和保险在制品。由于成批生产中在制品占用量是变动的，因此，占用量指月末的在制品数量。,9.2.3单件生产类型的期量标准,9.2.3单件生产类型的期量标准,单件小批量生产的特点是产品品种多、每种产品的生产数量很少，一般是根据用户要求按订货组织生产的。因此单件小批生产作业计划所要解决的主要问题是控制好产品的生产流程，按订货要求的交货期交货。其期量标准有生产周期、生产提前期等。,9.3生产作业计划的编制,主 要 内 容,9.3.1在制品定额法 9.3.2提前期法 9.3.3生产周期法,
10、9.3生产作业计划的编制,9.3.1在制品定额法,9.3.1在制品定额法,这是一种适用于流水生产或大量生产的作业计划编制方法。这种方法的基本原则是按反工艺顺序，从后向前环环相扣进行计算。先按生产计划规定的任务，确定最后生产单位(车间或工艺阶段)的出产量，然后考虑其在制品的保证情况、废品出现情况、损耗情况等确定本车间本工艺阶段的投入量。在计算出最后生产单位投入量的基础上，加上最后车间、最后工艺阶段与其前一车间、前一工艺阶段之间的库存半成品定额和有无半成品的需要等情况，确定前一车间、前一工艺阶段的出产量。依此规律，往前推算出一个一个车间、一个一个工艺阶段的出产量、投入量，直到第一个车间、工艺阶段。
11、,9.3.1在制品定额法,在制品定额法的具体计算公式为： 本单位出产量后续单位投入量本单位半成品外售量（单位之间半成品占用定额期初预计半成品库存量） 本单位投入量本单位出产量本单位计划允许废品数（本单位期末在制品定额本单位期初在制品预计数）,9.3.2提前期法,9.3.2提前期法,提前期法适用于成批轮番生产的企业。提前期法是根据最终产品的平均日产量，将生产提前期转化为提前量，并由此规定各生产单位应该达到的投入和出产累计数的一种计划方法。因此，提前期法又称累计编号法。累计编号数可以从年初或开始生产这种产品起，按出产的先后顺序累计确定。在同一时间上，某种产品越接近完成阶段，其累计编号越小；反之，其
12、累计编号越大。,9.3.2提前期法,具体计算步骤如下： (1)计算产品在各车间计划期末应达到的累计生产和投入的号数。公式为： M出=M后出十T出N后 MT投=M后出十T出N后 式中， M出为某生产单位的出产累计数，单位为台、件或个； M后出为最后生产单位的出产累计数，单位为台、件或个；T出为本生产单位的出产提前期，单位为天或小时；N后为最后生产单位的平均日产量，单位为台、件/天；M投为某生产单位的投人累计数，单位为台、件或个；T投为本生产单位的投入提前期，单位为天或小时。,9.3.2提前期法,(2)计算各生产单位计划期内应完成的出产量和投入量。其公式为 某生产单位计划期出产任务量=该单位计划期
13、末出产累计号数一该单位计划期初已出产累计号数 某生产单位计划期投入任务量=该单位计划期末投人累计号数一该单位计划期初已投入累计号数 (3)如果是严格按照批量进行生产的话，则计算出的出产量和投人量，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。,9.3.3生产周期法,9.3.3生产周期法,生产周期法是依据各项订货的交货日期和每类产品的生产周期标准，来规定各生产单位投入出产任务的方法。这种方法适用于根据订单组织生产的单件小批生产企业。 应用生产周期法编制生产作业计划的步骤是: 首先，编制各项订货产品的投入出产综合进度计划表。 其次，在综合进度计划中摘录出属于每个生产单位的当月应该投入和生
14、产的任务，按订货先后顺序确定各产品零部件在各工艺阶段的投入、出产日期，就可得出当月每个单位的生产任务。 最后，分生产单位进行能力与任务的平衡。,9.4作业排序,主 要 内 容,9.4.1作业排序与作业计划 9.4.2作业排序问题的分类 9.4.3作业排序的假设条件和表示法 9.4.4作业排序的优先准则 9.4.5作业排序方法,9.4作业排序,9.4.1作业排序与作业计划,9.4.1作业排序与作业计划,一般来说，作业计划（scheduling）与作业排序（sequencing）不是同义语。排序只是确定工件在机器上的加工顺序，而作业计划则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
15、开始时间和完成时间。因此，只有作业计划才能指导每个工人的生产活动。 由于编制作业计划的关键是要解决各台机器上工件的加工顺序问题，而且，在通常情况下都是按最早可能开（完）工时间来编制作业计划。因此，当工件的加工顺序确定之后，作业计划也就确定了。所以，人们常常将排序与编制作业计划这两个术语不加区别地使用。,9.4.2作业排序问题的分类,9.4.2作业排序问题的分类,排序问题有不同的分类方法。最常用的分类方法是按机器、工件和目标函数的特征分类。 按机器的种类和数量不同，可以分成单台机器的排序问题和多台机器的排序问题。对于多台机器的排序问题，按工件加工路线的特征，可以分成单件作业(Job- shop)
16、排序问题和流水作业(Flow-shop)排序问题。工件的加工路线不同，是单件作业排序问题的基本特征；而所有工件的加工路线完全相同，则是流水作业排序问题的基本特征。,9.4.2作业排序问题的分类,按工件到达车间的情况不同，可以分成静态的排序问题和动态的排序问题。当进行排序时，所有工件都已到达，可以一次对它们进行排序，这是静态的排序问题；若工件是陆续到达，要随时安排它们的加工顺序，这是动态的排序问题。 按目标函数的性质不同，也可划分不同的排序问题。譬如， 同是单台机器的排序，目标是使平均流程时间最短和目标是使误期完工工件数最少，实质上是两种不同的排序问题。,9.4.2作业排序问题的分类,按目标函数
17、的情况，还可以划分为单目标排序问题与多目标排序问题。以往研究的排序问题，大都属于单目标排序问题，而对多目标排序问题则很少研究。 另外，按参数的性质，可以划分为确定型排序问题与随机型排序问题。所谓确定型排序问题，指加工时间和其它有关参数是已知确定的量；而随机型排序问题的加工时间和有关参数为随机变量。这两种排序问题的解法本质上不同。,9.4.3作业排序的假设条件和表示法,9.4.3作业排序的假设条件和表示法,（一）作业排序的假设条件 一个工件不能同时在几台不同的机器上加工。 工件在加工过程中采取平行移动方式，即当上一道工序完工后，立即送下道工序加工。 不允许中断。当一个工件一旦开始加工，必须一直进
18、行到完工，不得中途停止插入其它工件。 每道工序只在一台机器上完成。 工件数、机器数和加工时间已知，加工时间与加工顺序无关。 每台机器同时只能加工一个工件。,9.4.3作业排序的假设条件和表示法,（二）作业排序的表示法 1967年，康维(Conway R. W.)等人首先提出用4个参数表示排序问题的方法，即4参数表示法：n/m/A/B式中：n作业数，m作业中心数，A车间类型，B目标函数。 在A的位置若标以“F”，则表示流水作业排序问题，若标以了“p”，则表示流水作业排列排序问题；若标以“G”，则表示一般单件作业排序问题。在B的位置，通常是使目标函数达到最小。,9.4.4作业排序的优先准则,9.4
19、.4作业排序的优先准则,1、FCFS（先到先服务）：按订单送到的先后顺序进行加工。 2、SOT（最短作业时间）：所需加工时间最短的作业首先进行，然后是加工时间第二短的，如此等。 3、EDD法则：优先选择完工期限紧的工件。 4、SCR法则：优先选择临界比最小的工件。临界比为工件允许停留时间与工件余下加工时间之比。 5、STR（剩余松弛时间）法则：STR是交货期前所剩余时间减去剩余的加工时间所得的差值。STR最短的任务最先进行。,9.4.4作业排序的优先准则,6、CR（关键比率）法则：关键比率是用交货日期减去当前日期的差值除以剩余的工作日数。关键比率最小的任务先执行。 7、QR（排队比率）法则：排
20、队比率是用计划中剩余的松弛时间除以计划中剩余的排队时间，排队比率最小的任务先执行。 9、LCFS（后到先服务）：该规则经常作为缺省规则使用。因为后来的工单放在先来的上面，操作员通常是先加工上面的工单。,9.4.5作业排序方法,9.4.5作业排序方法,1.n个作业的单机排序(n/1/ Fmax) 单机排序是作业排序中最简单、最基本的问题。当n个作业在一台设备上加工时，可能有n！种排序方案。但不管是哪种方案，n个作业的最大流程时间是固定值，即与作业加工的先后顺序无关。所以单机优化排序评价标准通常是：平均流程时间最小，最大拖期量最小或者为零。,9.4.5作业排序方法,2.n个作业在两台机床上作业的排
21、序(n/2/F/Fmax) 稍微复杂一点的是n/2流水车间的情况，即两个或者更多的作业必须在两台机器上以共同的工序进行加工。与n/1的情况一样，根据某个评价准则，有一种方法可以提供最优方案。这种方法称为约翰逊规则(Johnsons Rule)或者约翰逊方法( Johnsons Method)，目的是使从第一个作业开始到最后一个作业结束的总流程时间最短。,9.4.5作业排序方法,3.一般n/m/P/Fmax问题的启发式算法 对于3 台机器的流水车间排序问题，只有几种特殊类型的问题找到了有效算法。对于一般的流水车间排列排序问题，可以用分支定界法。用分支定界法可以保证得到一般n/m/P/ Fmax问
22、题的最优解。但对于实际生产中规模较大的问题，计算量相当大，以至连电子计算机也无法求解。同时，还需考虑经济性。如果为了求最优解付出的代价超过了这个最优解所带来的好处，也是不值得的。为了解决生产实际中的排序问题，人们提出了各种启发式算法。启发式算法以小的计算量得到足够好的结果，因而十分实用。,9.4.5作业排序方法,4.单件车间作业计划问题 单件车间作业的排序问题是最一般的排序问题，也是最复杂的一种排序问题。 对于一般的n/m/G/ Fmax 问题，可以用分支定界法或整数规划法求最优解。但它们都是无效算法，不能应用到生产实际中。启发式方法是求解一般单件车间排序问题使用最多的方法。,9.4.5作业排
23、序方法,5.相同零件不同移动方 式下加工周期的计算 当n个零件相同，则无排序问题。但不同移动方式下的加工周期不同。三种典型的移动方式如下： （1）顺序移动方式：一批零件全部加工完成后，整批移动到下道工序加工 （2）平行移动方式：单个零件加工完成后，立即移动到下道工序加工 （3）平行顺序移动方式：两者混合,9.5生产作业控制,主 要 内 容,9.5.1实行生产作业控制的原因和条件 9.5.2不同生产类型生产控制特点 9.5.3生产作业控制的方法,9.5生产作业控制,9.5.1实行生产作业控制的原因和条件,9.5.1实行生产作业控制的原因和条件,实行生产作业控制的原因 （1）加工时间估计不准确。
24、（2）随机因素的影响。 （3）加工路线的多样性。 （4）企业环境的动态性。,9.5.1实行生产作业控制的原因和条件,实施作业控制有三个条件： 一是要有个标准。 二是要取得实际生产进度与计划偏离的信息。 三是要能采取纠正偏差的行动。,9.5.2不同生产类型生产控制特点,9.5.2不同生产类型生产控制特点,1、单件小批生产 单件小批生产是为顾客生产特定产品或提供特定服务的，因此，产品品种千差万别，零件种类繁多。每一种零件都有其特定的加工路线，整个物流没有什么主流。各种零件都在不同的机器前面排队等待加工，工件的生产提前期各不相同。各个工作地之间的联系不是固定的，有时为了加工某个特定的零件，两个工作地
25、才发生联系，该零件加工完成之后，也许再也不会发生什么联系了。这种复杂的情况使得没有任何一个人能够把握如此众多的零件机器加工情况。为此，需要专门的部门来进行控制。,9.5.2不同生产类型生产控制特点,对于单件小批生产，排队时间是主要的，它大约占工件加工提前期的90到95。排队时间越长，在制品库存就越多。如果能够控制排队时间，也就控制了工件在车间的停留时间。要控制排队时间，实际是控制排队长度的问题。因此，如何控制排队长度，是作业控制要解决的主要问题。,9.5.2不同生产类型生产控制特点,2、大量大批生产 大量大批生产的产品是标准化，通常采用流水线或自动线的组织生产。在流水线或自动线上，每个工件的加
26、工顺序都是确定的，工件在加工过程中没有排队，没有派工问题，也无优先权问题。因此，控制问题比较简单，主要通过改变工作班次，调整工作时间和工人数来控制产量。但是，在组织混流生产时，由于产品型号、规格和花色的变化，也要加强计划性，使生产均衡。,9.5.3生产作业控制的方法,9.5.3生产作业控制的方法,有多种工具可以帮助主管来进行生产过程的控制，而且这些控制工具可以通过软件不断地对其进行更新。主要有： (1)调度单。调度单告诉主管当天哪些作业需要完工、这些作业的优先级以及作业时间。 (2)异常报告。异常报告告诉主管需要处理的特殊情况和问题。通常这这些报告每周提供一两次。车间作业计划负责人通过异常报告
27、检查是否有严重的会影响主生产计划（MPS)完成的延期作业。,9.5.3生产作业控制的方法,(3)输人/输出控制报告。它是主管用以监控每个工作中心的工作负荷与；最大负荷之间的关系的。如果出现极度不平衡，主管应立即识别出哪些需要进行调整。 输入/输出(Input/Output,I/O)控制是生产车间控制系统的一个重要工具。其控制的主要原则是，工作中心的输入永远不能超过工作中心的输出。当输入超过输出时，就会拖欠订单，将会导致作业推迟、客户不满、下游作业或相关作业延期。而且，当工作中心产生作业积压以后，就会形成阻塞，作业就会变得没有效率，到下游工作中心的工作流会变得时断时续。,9.5.3生产作业控制的
28、方法,(4)状态报告。状态报告将车间的运营状况总结后告诉主管，通常包括按期完工的作业数量和比例、延期并未完成的侮比产出量等。废品报告和返工报告是两种典型的例子。 （5）利用”漏斗模型”进行生产控制（参教材）,9.6服务业作业计划,主 要 内 容,9.6.1服务业运作的特点 9.6.2随机服务系统,9.6服务业作业计划,9.6.1服务业运作的特点,9.6.1服务业运作的特点,（一）服务交付系统（service delivery system） 1.与生产系统类似 2.对谁提供服务，目标市场 3.提供何种服务，服务产品即成套服务（service package） 4.在何处提供服务, 服务台 5.
29、如何提供服务 6.如何保证服务质量,9.6.1服务业运作的特点,（二）服务特征矩阵,9.6.1服务业运作的特点,（三）服务交付系统管理中的问题 1.顾客参与的影响 （1）顾客参与影响服务运作实现标准化，从而影响服务效率。 （2）为使顾客感到舒适、方便和愉快，也会造成服务能力的浪费。 （3）对服务质量的感觉是主观的。 （4）顾客参与的程度越深，对效率的影响越大。,9.6.1服务业运作的特点,2. 减少顾客参与影响的方法 （1）通过服务标准化减少服务品种 （2）通过自动化减少同顾客的接触 （3）将部分操作与顾客分离 （4）设置一定量库存,9.6.1服务业运作的特点,（四）影响需求类型的策略 1.固
30、定时间表 2.使用预约系统 3.推迟交货 4.为低峰时的需求提供优惠,9.6.1服务业运作的特点,（五）处理非均匀需求的策略 1.改善人员班次安排 2.利用半时工作人员 3.让顾客自己选择服务水平 4.利用外单位的设施和设备 5.雇佣多技能员工 6.顾客自我服务 7.采用生产线方法,9.6.2随机服务系统,9.6.2随机服务系统,一般说来，顾客到来的时间和服务的时间都是随机变量，这是产生排队现象的根本原因。研究排队现象有助于合理确定服务能力，使顾客排队限制在一个合理的范围内，目的是以尽可能少的设施获得最大的效益。 随机服务系统由输入过程、排队规则和服务设施三部分构成。,9.6.2随机服务系统,
31、1、输入过程。描述输入过程最重要的参数是到达率。到达率是单位时间内顾客到达的数量。 2、排队规则。可以分先来先服务，后来先服务，按优先权服务，随机服务和成批服务等。 3、服务设施。有几个服务台，每个服务台的服务时间。,9.6.2随机服务系统,下图所示为随机服务系统结构的几种类型。单队单阶段随机服务系统是最简单的随机服务系统。在这种系统中，顾客到达后要经过一个服务台服务，然后离开。多队单阶段随机服务系统有多个并行的通道，每个通道仅有一个服务台。单队多阶段随机服务系统只有一个通道，但有多个服务台。多队多阶段随机服务系统有多个并行的通道，每个通道有多个服务台。混合式系统有多个通道，但各个通道不是平行的，它们之间有交叉。服务台也有多个。最简单的随机服务系统是单队单阶段，且按先来先服务规则的等待制系统。,9.6.2随机服务系统,作 业,教材P399面思考题2、3、4、5题。,
