第7讲 生产作业计划与作业排序《生产运作管理》

《生产运作管理》生产作业计划的大批大量生产计划、成批生产计划、小批小量生产计划的主要内容和制作方法，与及生产作业排序方法。

第7讲 生产作业计划与作业排序

• 生产作业计划
  • 生产作业计划的工作内容与目标
    • 生产作业计划 (scheduling)
      • 执行层面的操作计划
        • 它是企业日常生产活动的行为指南。
      • 以综合生产计划、主生产计划及物料需求计划为依据，
      • 对每个生产单位 (车间、工段、班组等) ，在每个具体的时期 (月、旬、班、小时等) 内的生产任务作出详细规定，使生产计划得到落实。
    • 生产作业计划的工作内容
      • 制定合理的期量标准
        • 期量标准
          • 又称作业计划标准、 日历标准
          • 是为加工对象在生产期限和生产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。
        • 期量标准种类
          • 大量生产类型
            • 节拍、运送批量和节奏、在制品占用量定额、流水线工作指示图表等；
          • 成批生产类型
            • 批量、生产间隔期、生产周期、提前期、在制品定额等；
          • 单件生产类型
            • 生产周期、提前期等。
      • 编制各级生产作业计划
        • 包括厂级各车间的生产作业计划，规定各种产品的投入期、出产期、投入量、出产量及生产批量。
      • 进行生产能力的核算与平衡
        • 对细生产能力 (包括各生产设备、生产面积等生产资源) 进行核算与平衡，既要保证生产任务得到具体落实，又要使得生产能力得到充分利用。
      • 检查生产作业准备工作
        • 原材料供应
        • 外协件的准备
        • 设备维修
        • 工具准备
        • 技术文件准备
        • 劳动力调配
        • 检查其准备工作的完备性
      • 生产作业控制
        • 生产调度
        • 进度管理
        • 在制品管理
        • 检查和监督执行情况
    • 生产作业计划的目标
      • 保证生产计划任务能够按质、按量、按期按品种完成；
      • 尽可能实现均衡生产，提高生产效率。
  • 生产作业计划编制的基本方法
    • 厂部生产部门负责编制
      • 解决车间之间的生产在数量上和时间上的平衡问题
    • 随生产类型及各车间组织形式的不同而有差异
      • 当产品结构简单、车间按对象专业化原则组织
        • 直接分配给各车间
      • 当车间之间有相互提供半成品的关系时
        • 在制品定额法 (大量大批生产)
        • 累计编号法 (成批生产)
        • 订货点法 (需要量很大的通用件和标准件)
        • 生产周期法 (单件小批生产)
  • 大量大批生产作业计划
    • 采用流水线或自动生产线的生产组织形式。其生产作业计划所要解决的主要问题是保证整个生产过程及其各个生产环节按规定的节拍有计划有组织连续地进行生产。
    • 大量大批生产的期量标准
      • 节拍
        • 是流水线上相邻两件相同制品投产或出产的时间间隔。
        • 它是流水线最重要的工作参数， 它表明流水线生产速度的快慢或生产率的高低。
      • 节奏或运输批节拍
        • 顺序出产两批同样制品之间的时间间隔， 它等于节拍与运输批量的乘积。
      • 流水线工作指示图表
        • 连续流水线工作指示图表
        • 间断流水线工作指示图表
          • 间断流水线标准计划的制定比较复杂，需要根据间断流水线的节拍，规定各工序在看管周期内的工作时间和程序，并考虑工人多机床看管的可能性。
          • 看管期
            • 为了使间断流水线能有节奏地生产，一般是规定一段时间，使流水线的各道工序能在该段时间内生产相同数量的制品。这一事先规定的能平衡工序间生产率的时间
      • 在制品占用量定额
        • 是指在一定的生产技术组织条件下，各生产环节为了保证生产衔接所必需的、最低限度在制品储备量。
        • 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、产品的总称。
        • 在制品占用量的类型
          • 按存放地点可分为
            • 流水线 (车间) 内在制品占用量
              • 工艺占用量
                • 正在各工作地 (或设备) 上加工、装配和检验的在制品量总和。
              • 运输占用量
                • 流水线内运输过程中或在运输装置中等待运输的在制品量。
              • 周转占用量
                • 流水线上相邻两工序间由于生产率不平衡而形成的在制品量。
              • 保险占用量
                • 当流水线某一环节发生意外事故时，为了保证整条流水线仍能正常工作而设置的在制品量。
            • 流水线 (车间) 间在制品占用量
              • 线间运输占用量
                • 处于流水线间运输过程中的在制品量。
              • 库存周转占用量
                • 使流水线间协调工作而占用的在制品量。
              • 库存保险占用量
                • 当流水线因故交货延期时，为保证需求而设置的库存在制品。
          • 按性质和用途可分为
            • 工艺占用量
            • 运输占用量
            • 周转占用量(流动在制品)
            • 保险占用量
        • 最大周转占用量(流动在制品)的计算
          • 工序间流动占用量主要是为了平衡前后工序间生产率上的不一致而设置的。
          • 一般是生产速度 (生产率) 低的工序为生产速度高的工序预先生产一定量的在制品，以确保生产速度高的工序在与生产速度低的工序同时工作时能连续进行，不致因缺料而使工序作业中断。
          • 计算公式
    • 厂级生产作业计划编制的方法
      • 是为各车间分配生产任务，使各车间的任务在时间上和空间上相互衔接，保证按时、按量、配套地完成生产任务。
      • 就是根据企业的主生产计划，为每个车间正确地规定每一种制品 (部件、零件)的出产量和出产期。
      • 计划单位
        • 产品
        • 部件
        • 零件组
        • 零件
      • 分配车间生产任务的方法
        • 在制品定额法
          • 就是根据大批量生产的这一特点， 用在制品定额作为调节生产任务数量的标准，以保证车间之间的衔接。
          • 也就是说，运用预先制定的在制品定额，按照工艺过程反顺序地连锁计算方法，调整车间的投入和出产数 量，顺次确定各车间的生产任务。
          • 在大批量生产条件下，车间分工及相互联系稳定，车间之间在生产上的联系，主要表现在提供一种或少数几种半成品的数量上。
          • 只要前车间的半成品能够保证后车间加工的需要和车间之间库存半成品变动的需求，就可以使生产协调地进行。
          • 因此，在大批量生产条件下，作业计划的编制，着重解决各车间在生产数量上的衔接。
          • 应用在制品定额法计算车间生产任务的基本点
            • 某车间的出产量=后车间的投入量+本车间半成品外销量+车间之间库存半成品定额的不足数或减去超储数(车间之间库存在制品占用量定额－车间之间期初在制品预计库存)
            • 某车间的投入量=本车间的出产量+本车间可能发生的废品数+本车间期末在制品定额可能发生的不足数量(车间内部在制品占用量定额－车间内部期初在制品结存量)
            • 最后车间产出量和车间产品外销量是根据年、季度生 产计划、订货或近期产品销售情况的预计确定的。
            • 库存在制品量和车间在制品期初预计数，根据有关台 帐的帐面数和预计确定，正式下达计划时，按实际盘点数修正。
            • 举例
        • 订货点法
          • 订购点法
          • 始于20世纪30年代，是安排需要量很大的通用件和标准件生产任务的方法。
          • 订货点法定义
            • 对于某种物料或产品，由于生产或销售的原因而逐渐减少，当库存量降低到某一预先设定的点时，即开始发出订货单 (采购单或加工单) 来补充库存。
          • 订货点定义
            • 是指直至库存量降低到安全库存时，发出的订单所定购的物料 (产品) 刚好到达仓库，补充前一时期的消耗
          • 通用件和标准件品种繁多，各个时期需要量也不稳定。
    • 车间生产作业计划的编制
      • 包括
        • 车间生产作业计划日程安排
        • 工段 (班、组) 生产作业计划的编制
        • 工段 (班、组) 内部生产作业计划的编制
        • 具体的编制工作由车间及工段计划人员完成。
      • 计算
        • 若厂级生产作业计划采用的计划单位是零件，则对其略加修改就可作为车间内部的生产作业计划，不必再作计算；
        • 若厂级生产作业计划采用的计划单位是产品或部件，则首先需要分解，然后再按零件为单位将任务分配到各流水线 (工段) 。
  • 成批生产作业计划
    • 成批生产介于大量大批生产和单件小批生产之间
    • 是指企业在一定时间间隔内依次成批轮番生产多种制品。
    • 成批生产不是单纯的存货生产方式，也不是单纯的订货生产方式，而是两种生产方式的结合。
    • 批量与生产间隔期
      • 由于成批生产是按一定时间间隔依次成批地生产多种制品，因此，成批生产作业计划不仅要进行进度决策，而且还要进行批量决策，而这些决策又相互联系。
      • 批量和生产间隔期是成批生产类型的主要期量标准。
      • 批量
        • 是指一次投入生产的同种制品的数量。每投一次需要消耗一次准备结束时间，用于熟悉图纸、 领取工卡量具、调整设备工装等等作用。
        • (Q)
      • 生产间隔期
        • 相邻两批相同的制品投产或出产的时间间隔。
        • (Tin)
      • 批量 = 平均日产量×生产间隔期
      • 确定批量和生产间隔的主要方法
        • 以期定量法
          • 思路为先确定生产间隔期，再推算出批量。按照零件复杂程度、体积大小、价值高低确定各个零件的生产间隔期，然后根据生产数量推算出批量。
        • 以量定期法
          • 思路是先根据综合经济效果确定批量， 然后推算生产间隔期，对间隔期作适当的修正后，再对批量做调整。
          • 经济批量法
          • 最小批量法
    • 生产周期及构成
      • 产品的生产周期
        • 是指产品从原材料投入生产起一直到成品出产为止的全部日历时间（或工作日数）。
      • 生产周期这一期量标准是编制生产作业计划和确定产品及其零件在各工艺阶段投入和产出日期是主要依据，是成批生产作业计划的一项重要期量标准。
      • 具体分为
        • 产品生产周期
          • 是指从加工对象投产起，到它完工时所经历的日程时间。
          • 包括毛坯准备、零件加工、部件装配、成品总装、油漆、直到入库为止的全部时间
        • 零件工序生产周期
          • 是指一批零件在某道工序上的作业时间
          • 零件工序生产周期是计算产品生产周期的基础。
        • 零件加工的生产周期
          • 指零件从投入时刻起至加工完毕止的时间长度。
          • 零件加工的生产周期在很大程度上与零件在工序间的移动方式有关。
          • 移动方式
            • 顺序移动
              • 是每批零件在前道工序全部完工后，才整批地转送到后道工序加工。
            • 平行移动
              • 每个零件在前道工序加工完毕后，立即转移到后道工序继续加工，形成前后工 序交叉作业。
            • 平行顺序移动
              • 既要求每道工序连续进行加工，又要求各道工序尽可能平行地加工。
            • 概述
              • 三种移动方式的比较
              • 选择零件移动方式需考虑的因素
    • 生产提前期
      • 指制品在各工艺阶段出产或投产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。
      • 生产提前期又分为出产提前期和投产提前期。
      • 计算方法
        • 装配车间出产提前期=0
        • 某车间出产提前期=后车间投产提前期+车间之间的保险期+（本车间生产间隔期-后车间生产间隔期）
        • 某车间投产提前期=本车间出产提前期+本车间生产周期
    • 生产周期与生产提前期的关系
  • 单件小批生产作业计划
    • 单件小批生产都是面向订单的生产，签订了订货合同后才组织生产，生产组织工作难，需要解决的关键问题
      • 保证交货期
      • 保证各生产环节之间的相互衔接
    • 生产周期法
      • 它根据预先制定的产品生产周期进度表和合同规定的交货期限，在生产能力核算平衡的基础上，编制各项定货综合的产品生产周期进度表，并从中摘录出某车间计划期应当投入和出产的生产任务。
      • 生产周期法适用于单件小批生产类型。
      • 生产周期法步骤
        • 编制产品装配顺序图
          • 反映各种零件装配成最终产品的各项作业顺序；
        • 计算各工艺阶段的生产周期
          • 计算方法与成批生产相同；
        • 编制出产品生产周期图表
          • 根据成品的出产时间要求和各工艺阶段的生产周期，按反工艺顺序编制出产品生产周期图表，可采用甘特图的方式来反映各阶段的进度。也可以根据订货合同为每种产品编制一份出产进度计划表，规定该产品在各车间的投入时间和出产时间
    • 综合日历进度计划
      • 是把各项订货产品的生产周期进度表汇集在一张图表上。
      • 其主要内容是编制各项订货的生产进度计划以及进行生产能力与生产任务的平衡。在进行平衡时需要分车间、科室进行能力平衡，做好品种的科学搭配和时间上的相互衔接。
    • 三日滚动计划法
      • 常用于车间内部各零件计划的编制，计划期为3天，计划每天编制，编制当天为执行日，未来2天为预计日，每天根据上一天的完成情况及订单任务的变迁，进行划的滚动调整。
• 作业排序
  • 作业排序的概念和要求
    • 作业排序的概念
      • 作业排序 (Sequencing)
        • 是对一定期间内分配给生产单位的作业任务，根据产品(零件)的工艺路线和设备负荷可能性，确定各个生产单位作业任务的先后顺序。
        • 当多个任务几乎同时到达某生产单位时，就需要通过作业排序以确定合理的作业顺序。
        • 作业排序问题通常表述为“n项作业任务在m个生产单位的排序的问题”
    • 作业排序的要求
      • 完成时间最短
        • 作业平均流动时间
      • 使用率最大化
        • 有效工作时间的百分比
      • 顾客等待时间最少
        • 作业延期时间
      • 在制品库存量最小化
        • 系统的平均工作数量
    • 作业排序的类型
      • 流水型m×n排序问题
        • 指n项任务在m台设备上加工，所有任务的工艺顺序相同，有n!个排序方案。
      • 非流水型m×n排序问题
        • 指n项任务在m台设备上加工，所有任务的工艺顺序不同，有(n!)m个排序方案。
    • 作业排序的表示方法
      • 生产单位数×作业任务数/排序问题类型/评价尺度(优化目标)
      • m×n/FLW/Fmax
        • 表示m个生产单位完成n项作业任务、流水型排序问题和以最大流程时间作为评价尺度
  • 制造业中的作业排序
    • 按工件加工路线的特征
      • 单件作业排序
        • 也称非流水型作业排序
        • 基本特征是工件的加工路线不同或不完全相同
      • 流水作业排序
        • 基本特征则是所有工件的加工路线完全相同
    • N项作业在1个工作中心的排序
      • 先到先服务（FCFS）
      • 最短作业时间（SPT）
      • 最短交货延期量（EDD)
      • SPT与EDD结合原则
      • 最小松弛时间（SST）
      • 后到先服务（LCFS）
      • 按期完成作业项目最多的原则
        • 先按交货期优先原则逐项安排作业顺序，并依次计算每项任务是否拖 期，如果遇到某项任务拖期，则将其移至最后加工；之后，若又有任 务拖期，则又将其移至最后加工。
      • FCFS、SPT、EDD、SST优先规则的应用
        • • 按FCFS规则排序
            • 先到先服务
          • 按SPT规则
            • 最短作业时间
          • 按EDD规则
            • 最短交货延期量
          • 按SST规则
            • 最小松弛时间
    • N项作业在2个工作中心的流水型排序
      • 简称为N/2排序
      • 作业顺序相同的若干个作业在2个工作中心上的作业排序，我们运用约翰逊（Johnson）规则解决。
      • 其步骤
        • 列出每个作业在两工作中心的作业时间；
        • 选择最短的作业时间；
        • 如果最短的作业时间来自第一台机床，则首先进行这个作业；如果最短的作业时间来自第二台机床，则最后进行这个作业；
        • 重复上述步骤，直到排序完成。
      • • 计算加工周期T=（2+4+8+6）+（5）=25
    • N项作业在3个工作中心的排序
      • 简称为N/3排序
      • 此方法是约翰逊（Johnson）规则的扩展方法，它是将三台设备合并为两台 假想的设备，然后按约翰逊（Johnson)规则进行排序。
      • 注意：当满足maxt₂≤mint₃或 maxt₂≤mint₁时此方法可得到最优解；否则，只能得到近似最优解。
      • • t2分别加入t1和t3
        • • 加工周期T=（7+6+12）+（6）+（9+6）=46
    • N项作业在M个工作中心的排序
      • 简称为N/M排序
      • 一般解法
        • 分枝定界法
      • 启发式算法
        • 称为CDS算法，该算法是将N/3的约翰逊扩展方法进一步扩展到一般的N/M问题，以求得一个近似的最优解。也叫坎贝尔-杜达克-史密斯法。
        • 步骤
          • 第一步，根据第1台与第M台（即最后一台）机器的两组操作时间，应用约贝规则排出第1个作业顺序方案；
          • 第二步，根据第1台与第2台机器的操作时间合并，以及第（M-1）与第M台机器的操作时间合并，得到两组操作时间，应用约贝规则排出第2个作业顺序方案；
          • 第三步，根据第1、第2、第3台，三台机器的操作时间合并，以及第（M-2）、第（M-1）、第M台三台机器的操作时间合并，又得到两组操作时间，应用约贝规则，排出第3个作业顺序方案；
          • 第四步，重复以上运算，最后将第1、第2、…，第（M-1）共（M-1）台机器和操作时间合并，以及将第2、第3、..、第M共（M-1）台机器的操作时间合并，得到的两组操作时间，也应用约贝规则，排出第（M-1）个作业顺序方案；
          • 第五步，根据以上（M-1）个工作顺序方案，分别作图求出它们的总流动时间，从中取得小值，最小值所对应的排序方案为最优的或近似最优的方案。
      • 关键零件法
      • 最小排序系数
  • 服务业中的作业排序
    • 服务作业排序的目标与方法
      • 目标
        • 使服务能力与顾客需求相适应，以降低顾客等待时间，提高服务满意度。
      • 方法
        • 将顾客需求分配到服务能力不同的时间段内
          • 顾客需求的安排
            • 预约
              • (医生、汽车修理、律师)
            • 预订
              • (预订旅馆房间、火车或飞机座位 )
            • 排队等待
              • (餐馆、银行、零售商店、理发店 )
        • 将服务人员安排到顾客需求的不同时间段内
          • 服务人员的安排
            • 将人员需求计划转化为日常排班计划