生产 制造业作业计划与控制
生产第十一章+制造业作业计划与控制
提高生产管理水平
加强生产管理培训，提高管理人员的素质和 管理水平，促进企业的持续发展。
03 作业调度与控制
作业调度的基本原则
优先满足交货期长的订单
在满足客户交货期的基础上，优先安排 订单交货期较长的生产任务，以实现生
产效益最大化。
优先安排重要客户订单
对于公司战略合作伙伴或重要客户， 优先安排其订单生产，以维护公司业
生产管理信息化技术手段
生产管理信息化的技术手段包括ERP、MES、WMS、PLM等系统，以及物联网、大数据、人工智能 等新兴技术的应用。
生产管理智能化的未来发展趋势
智能化生产管理的定义
智能化生产管理是指利用物联网、大数 据、人工智能等先进技术手段，实现生 产全过程的自动化、智能化和可视化， 提高生产效率和质量，降低生产成本和 风险。
将直接参与产品生产的原材料、人工和其他直接费用计入产品成本。
间接成本核算
将间接参与产品生产的制造费用（如设备折旧、车间管理费用等）按照一定标准分配到产 品成本中。
作业基础成本核算
通过对生产过程中的作业活动进行跟踪和记录，将资源消耗分配到各个作业中，进而计算 出产品的成本。这种方法能够更准确地反映产品实际消耗的资源，提高成本核算的准确性 。
人工智能应用
通过机器学习、神经网络等技术，对历史生产数据进行挖掘和分析 ，预测未来生产趋势，提高生产计划和调度的准确性。
实时数据采集与分析
通过物联网、传感器等技术，实时采集生产现场的数据，对生产过 程进行实时监控和调整，提高生产效率和产品质量。
04 生产现场管理本、 提升产品质量、保障生产安全。
生产成本的控制与核算的优化策略
强化成本控制意识
提高员工对成本控制的认识和重视程度，形成全 员参与的成本控制氛围。
生产运作管理-作业计划与生产控制概述
32
44 44 22 44
115
118
23
115/44=2.61（个） 118/44=2.68（个）
2
2
1 12
22
3
36
0.6 7.2
SPT规则：平均流程时间最短，在制品库存量更少。 EDD规则：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。
从数学上可以证明：SPT规则是最优的方案。
A3
A2
A3
A2
A5 A3
A2 A1
A5 A3
A2 A1 A4 A5 A3
0 4 16 31 41 4 16 31 41 46 4 16 38 54 62 9 38 54 62 65
（三）n项作业在m台机床上的排序 要求最优，计算量相当大，甚至连计算机也难以求解 ——无法用于实际生产中。
人们提出了多种启发式算法，以便以最小的计算 量得到足够好的结果。
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=交货期前所剩余时间/工件余下加工时间
8、LCFS（后到先服务）规则 经常作为默认规则使用。
9、RANDOM规则 随机地挑选下一个
返回
FCFS SPT 服务业排队规则 预定优先 紧急优先 其他
一般n/m/P/Fmax问题的启发式算法——CDS法 坎贝尔等人于1970年把Johnson算法用于一般的 n/m/P/Fmax问题，得到 了一个启发式算法，简称CDS法。 1、取首末两道工序，用约翰逊排序，求Fmax 2、取首两道工序及尾两道工序的和，求Fmax 3、取首三道工序的和和尾三道工序的和，求Fmax 依次类推，直到所有的情况（m-1）种都考虑后，比较 得到的Fmax，找出其中最小的那个排序方案为所求方案。
第11章制造业作业计划与控制
第十一章 制造业作业计划与控制通过MRP确定各车间的零部件投入出产计划，将全厂性的生产计划变成了各车间的生产任务。
各车间要完成既定的生产任务，还必须将零部件投入出产计划转化成车间生产作业计划，将车间的生产任务变成各个班组、各个工作地的任务。
只有将计划安排到工作地，任务才算真正落到实处。
每个工作地生产作业计划的完成，保证了车间生产作业计划的完成，从而保证了厂级生产作业计划的完成；厂级生产作业计划的完成，又保证了全厂生产计划的完成。
但是，单靠计划和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。
排序的理论与方法是编制车间作业计划的基础。
本章将介绍排序问题的基本概念，重点介绍流水作业排序问题、单件作业排序问题和用于输入/输出控制的漏斗模型。
第一节排序问题的基本概念一、名词术语在生产管理中，常用到“编制作业计划”(Scheduling)、“排序”(Sequencing)、“派工”(Dispatching)、“控制”(Controlling)和“赶工”(Expediting)这些名词。
一般说来，编制作业计划与排序不是同义语。
排序只是确定工件在机器上的加工顺序。
而编制作业计划，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主要问题是确定各台机器上工件的加工顺序，而且，在通常情况下都是按最早可能开(完)工时间来编排作业计划的。
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，人们常常不加区别地使用“排序”与“编制作业计划”这两个术语。
在本章里，讲排序的时候就暗指相应的作业计划是最早时间作业计划。
只有在需要的时候，才将这两个术语区别使用。
“派工”是按作业计划的要求，将具体生产任务安排到具体的机床上加工，属于我们经常说的“调度”范围。
“赶工”是在实际进度已落后于计划进度时采取的行动，也属于“调度”范围。
生产作业计划与控制管理
生产作业计划与控制管理引言在制造业中，生产作业计划与控制管理是非常重要的环节。
它涉及到生产能力的优化利用，确保生产过程的高效运作，并且能够及时响应市场需求。
本文将详细介绍生产作业计划与控制管理的概念、目标以及实施方法。
1. 生产作业计划管理1.1 概念生产作业计划管理是指根据市场需求和生产能力，合理安排生产作业的时间、资源和人力等方面的工作。
1.2 目标生产作业计划管理的目标是优化生产资源的利用，提高生产效率，确保按时交付产品，满足客户需求。
1.3 实施方法•分析市场需求：通过市场调研和销售预测，了解市场需求的变化趋势和规模，为生产作业计划提供参考。
•确定生产能力：评估企业的生产能力，包括设备、人力和原材料等方面的能力，为生产作业计划提供依据。
•制定生产作业计划：根据市场需求和生产能力，合理安排生产作业的时间、资源和人力等方面的工作。
生产作业计划要考虑到产品的优先级、批量生产、生产周期等因素，并与相关部门协调沟通。
•跟踪和监控生产进度：对生产作业计划进行实施过程中，及时跟踪和监控生产进度，发现问题并及时解决。
2. 生产作业控制管理2.1 概念生产作业控制管理是指在生产过程中对各项活动进行监控和控制的管理工作。
2.2 目标生产作业控制管理的目标是确保生产过程的顺利进行，提高产品质量，降低生产成本，并满足交货日期。
2.3 实施方法•设定生产作业标准：制定生产作业的工艺标准、质量标准和安全标准，明确要求和规范，为控制生产过程提供依据。
•制定生产作业流程：根据生产作业标准，制定生产作业的流程和步骤，明确各项工序和岗位的职责和要求。
•监控生产过程：通过生产作业控制系统，对生产过程进行监控，收集生产数据并进行分析，发现问题并及时采取措施进行修正。
•实施质量控制：通过建立质量控制体系，对生产过程中的各个环节进行检测和监控，确保产品符合质量标准。
•追踪物资流动：对原材料的进货、加工以及半成品和成品的库存和出货等流动进行追踪和控制，确保物资供应的及时性和准确性。
制造业生产作业计划
制造业生产作业计划1. 引言制造业是指人们利用物质和能源，在一定经济条件下，通过工人、工具和设备，对原材料进行加工和制作，最终生产出符合市场需求的商品和产品。
制造业的生产作业计划在实现高效生产和优质产品方面起着重要的作用。
本文将介绍制造业生产作业计划的定义、目的以及主要内容。
2. 定义制造业生产作业计划是指在任一特定时间段内，为了实现生产目标和要求，计划和安排生产工序、产品数量、工人配备、设备使用等相关要素的过程。
它是制造业内部进行生产组织和协调的重要手段。
3. 目的制造业生产作业计划的主要目的是实现以下几个方面的要求：3.1 提高生产效率通过科学合理地安排和分配生产工序、产品数量、工人配备和设备使用，减少生产过程中的浪费和冗余，实现生产效率的最大化。
3.2 保证生产质量通过合理的作业计划和安排，确保所有生产工序都得到充分的考虑和安排，每一道工序都按照要求进行，从而保证生产出的产品符合质量标准。
3.3 控制生产成本通过合理的生产作业计划，降低生产过程中的成本，包括原材料成本、人工成本和设备能耗等，实现生产成本的控制和降低。
4. 主要内容制造业生产作业计划主要包括以下几个内容：4.1 生产计划编制生产计划编制是指根据市场需求、产品类型和数量、生产周期等要素，制定相应的生产计划。
生产计划应考虑到生产资源的利用率、生产效率的提高以及生产成本的控制等因素。
4.2 工序安排工序安排是指对生产过程中各道工序的顺序和时间进行合理安排。
通过工序安排，可以最大程度地减少生产过程中的等待和停滞，确保生产流程的连贯性和高效性。
4.3 人员配备人员配备是指根据生产计划和工序安排，合理配置和调配生产工人的数量和技能。
通过合理的人员配备，可以保证生产过程中的人力资源得到充分利用，同时减少因人力不足或过剩导致的生产问题。
4.4 设备利用设备利用是指合理安排和规划生产过程中设备的使用情况。
通过设备利用的合理调配，可以最大限度地提高设备利用效率，减少生产过程中的停机和设备故障等问题。
生产作业计划进度控制
生产作业计划进度控制生产作业计划的进度控制是保障生产过程顺利进行、及时交付产品的重要环节。
通过有效的计划和控制，可以确保生产过程中的各个环节有序进行，避免延误和资源浪费。
本文将介绍生产作业计划进度控制的重要性、目标、主要内容和实施方法。
重要性生产作业计划进度控制的重要性不言而喻。
在现代快节奏的生产环境中，如果没有有效的进度控制，就会导致生产任务无法按时完成，影响产品交付时间，甚至可能出现生产线空闲或过载的情况。
通过严格的进度控制，可以有效避免以上问题的发生，提高生产效率，降低成本，增强竞争力。
目标生产作业计划进度控制的主要目标是保证生产任务按时完成，确保产品按要求交付客户。
具体来说，目标包括但不限于以下几个方面：•制定合理的生产计划，明确任务、时间和资源要求•监控生产进度，及时发现和解决问题•调整计划，确保生产过程中的各个环节协调一致•提高生产效率，降低生产成本•保证产品质量，提高客户满意度主要内容生产作业计划进度控制的主要内容包括以下几个方面：1.制定生产计划：根据市场需求、生产能力和资源情况，制定详细的生产计划，明确任务分解、工序安排、人员配备等内容，确保生产过程的有序进行。
2.设置进度目标：根据生产计划制定进度目标，设定关键节点和阶段性目标，明确时间节点和量化指标，为后续的进度控制提供基准。
3.监控生产进度：实时监控生产进度，比对实际进度与计划进度，及时发现偏差和问题，采取有效措施解决。
4.调整计划：根据监控结果，及时调整生产计划，灵活应对变化，确保生产任务按时完成。
5.沟通协调：加强各部门之间的沟通协调，建立协作机制，提高团队合作效率，保障生产计划的顺利执行。
实施方法为了有效实施生产作业计划进度控制，可以采取以下方法：1.制定标准作业流程：建立标准作业流程，明确各部门的职责和工作流程，规范生产作业过程，避免重复工作和资源浪费。
2.使用信息化管理系统：借助信息化管理系统，实现生产计划的自动化编制、进度的实时监控、数据的分析统计等功能，提高管理效率和准确性。
第二章制造业作业计划与控制
基于时间的竞争
新技术的快速扩散使产品生命周期大大缩短， 进入市场的速度几乎成为唯一的竞争优势来源
电话发明后经过75年，全球使用者才达到5000 万人；移动电话与电视只经过12年，因特网仅 4年，就达到同样数量的使用人数。
著名经济学家Little的研究表明，一种新产品推 向市场每晚6周，这将导致其整个生命周期内 利润下降15—27%，而且随着产品生命周期的 缩短，相对的损失还将增加。
Factory
Manufacturer’s DC
Retailer
Consumer
22
迈克波特的价值链模型
支持 活动
企业基础设施 人力资源管理
技术开发
采购
来料 储运
生产 成品 加工 储运
营销 服务
企业 毛利
基本 价值链上游环节
活动 价值链下游环节
23
战略是按企业的内外环境“量身定制”的，世 界上没有最好的、普遍适用的、一成不变的战 略。
成本领先战略(Cost leadership) 差异化战略(Differentiation) 集中战略(Focus)
快速响应战略（Response）
27
职能策略
在事业战略指导下，如何从职能上改进，以达 成较佳的效率、品质、创新和顾客回应
包括：
营销策略 生产运作策略 研究与开发策略 人力资源策略等
34
合作愉快
产品/服务的选择
市场需求的不确定性 外部需求与内部能力之间的关系 原材料、外购件的供应 企业内部各部门工作目标上的差别
32
产品/服务的开发与设计策略
做跟随者还是领导者 自己设计还是外包设计 花钱买技术或专利 做基础研究还是应用研究
33
制造业作业生产计划
m
i k (m 1) / 2 pik , k 1, 2, n k 1
式中，m为机器数，pik为工件i在Mk上的加工时间
派工：按照作业计划的要求，将具体的生产任务安排到具
体的机床上加工。
赶工：当实际进度落后于计划进度时采取的行动。 加工线路：工件按照工艺过程进行加工的过程，一般用
M1,M2,M3,M4来表示。
加工顺序：表示每台机器加工n个工件的先后顺序，是排
序要解决的问题。
第一节 排序的基本概念
二、排序问题的分类
k 1
1 p11 p13 1 4 3 2 p21 p23 2 5 3
按照 i 不增的顺序，
得到最优加工顺序
3 p31 p33 6 8 2 (1,2,3,4)和(2,1,3,4)
4 p41 p43 3 2 -1
（二）关键工件法
步骤如下：
1. 计算每个工件的总加工时间Pi=∑pij，找出加工时间最 长的工件C（j=m），将其作为关键工件。
2. 对于余下的工件，若Pi1≤Pim，则按Pi1不减的顺序排 列一个序列Sa；若Pi1>Pim，则按Pim不增的顺序排成一个序 列Sb。
3. 加工顺序（Sa，C，Sb）即为所求近优解。
本次课小结
相关名次术语（排序、编制作业计划、 派工、
赶工、加工线路、加工顺序）
最长流程时间的计算 n/2/F/Fmax问题的最优算法（ Johson算法）
§11.3 单件作业排序问题
一、问题的描述
特点：每个工件都有其独特的加工路线，工件 没有固定的流向 问题的描述：描述一道工序，要用3个参数 (i,j,k)，表示工件 i 的第 j 道工序在机器 k 上进行。 可以用加工描述矩阵来描述所有工件的加工
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任务
A B C D E
操作1所需时间（小 时） 3.0 2.0 1.0 3.0 3.5
操作2所需时间（小 时） 1.2 2.5 1.6 3.0 1.5
任务 A B C D E
操作1所需时间（小时） 3.0 2.0 1.0 3.0 3.5
操作2所需时间（小时） 1.2 2.5 1.6 3.0 1.5
• 调度方法：
• 所谓调度方法，就是运用若干预先规定的优先顺 序规则，顺次决定下一个应被加工的工件的排序 方法。
• 一个工作地可选择的下一个工件会有很多种，因 此，按什么样的准则来选择，对排序方案的优劣 有很大影响。
常用的优先顺序规则：
• FCFS规则 优先选择最早进入可排序集合的工件。 • EDD规则 优先选择完工期限最紧的工作。 • SPT规则 优先选择加工时间最短的工件。 • SCR规则 优先选择临界比最小的工件。临界比为工作
总数
115
平均数
23.0
平均在制品库存=115/44=2.61个
预计顾客 取货时间
顾客实际 提前 拖延 取货时间 小时数 小时数
10
10
2
12
14
2
18
18
1
20
32
12
22
44
22
118
3
36
0.6 7.2
平均总库存=118/44=2.68个
比较SPT规则和EDD规则的排序结果，用SPT规则排序，其平均流程 时间更短，在制品库存更少。用EDD规则，可以给顾客提供更好的服务 （平均延迟时间较少），它也提供了更低的总库存水平。
选一个。
• （3）如果最短的加工时间来自第一台机器，那么先完成 这个作业；如果来自第二台机器，那么这个作业就放在最 后完成。然后从加工时间矩阵中划去已排序工件的加工时 间。
• （4）对于剩余的作业重复第二步和第三步，直到整个排 序完成。
【例】求如表所示的6/2/F/Fmax问题的最优解。
i
1
2
3
4
• 3.在制品库存（WIP）
• 在制品是对介于原材料和成品之间的生产过程中 的产品的称谓。一个工件正从一个工作地移向另 一个，由于一些原因被拖延加工，正在被加工或 放置于零件库中，都可以看作在制品库存。
• 4.利用率
• 用一台机器或一个工人的有效生产时间占总工作 时间的百分比来表示。
五、优先调度规则
工序完工后，立即送下道工序加工。 • 3.不允许中断。一个工件一旦开始加工，必须一直进
行到完工，不得中途停止插入其他工件。 • 4.每道工序只在一台机器上完成。 • 5.工件数、机器数和加工时间已知，加工时间与加工
顺序无关。 • 6.每台机器同时只能加工一个工件
有关符号
• Ji：工件i，i=1，2，…，n • Mj：机器j，j=1，2，…，n • pij为Ji在Mj上的加工时间 • ri为Ji的到达时间，指Ji从外部进入车间，可以加工的最
近。LWKR法则，使工作量小的工件尽快完成。
第二节 流水作业排序问题
• 流水作业排序问题的基本特征是每个工件的加工 路线都一致。
• 加工路线一致，是指工件的流向一致，并不要求 每个工件必须经过加工路线上每台机器加工。
• 对于流水作业排序问题，工件在不同机器上的加 工顺序不尽一致。
• 排列排序问题：所有工件在各台机器上的加工顺 序都相同的情况。
四、作业排序方案的评价标准
• 1.工作流程时间
• 从工件可以开始加工至完工的时间，包括在各个机器 之间的移动时间、等待时间、加工时间以及由于机器 故障、部件无法得到等问题引起的延误时间等。
• 2. 加工周期
• 完成一组工作所需的全部时间。它是从第一个工件在 第一台机器上开始加工时算起，到最后一个工件在最 后一台机器上完工时为止所经过的时间。
4
二、两台机器排序问题
• 两个或更多的作业必须在两台机器上以相同的工序进行加 工，要使加工周期最短，约翰逊于1954年提出了一个有效 算法，那就是著名的Johnson算法。约翰逊算法包括以下 几个步骤：
• （1）列出每个作业在两台机器上的加工时间。 • （2）选择最短的加工时间，如果有两个相同的值，则任
一、最长流程时间Fmax的计算
• n/m/P/Fmax问题，n个零件要按相同的加工路线经 过m台机器加工，目标是使这批零件的最长流程时 间最短。
• 最长流程时间又称加工周期，它是从第一个零件 在第一台机器开始加工时算起，到最后一个零件 在最后一台机器上完成加工时为止所经过的时间。
• 例 有一个6/4/P/Fmax问题，其加工时间如下表所示。当 按顺序S=（6，1，5，2，4，3）加工时，求Fmax。
顾客实际取货时间基于以下假设：顾客不会在预定取货时间之前来 取货；如果有拖延发生，他们将在加工结束时马上取走。
EDD规则排序结果
机壳加 开始 加工 结束 流程 工次序 工作 时间 工作 时间
机壳1 0
8
8
8
机壳2 8 6 14 14
机壳4 14 3 17 17
机壳3 17 15 32 32
机壳5 32 12 44 44
所需标准加工时间 （包括机器调整）
8 6 15 3 12
预计顾客取货时间 （从现在开始算起的所需工作
时间）
10 12 20 18 22
SPT规则排序结果
机壳加 开始 加工 结束 流程 工次序 工作 时间 工作 时间
机壳4 0
3
3
3
机壳2 3
6
9
9
机壳1 9 8 17 17
机壳5 17 12 29 29
• 根据工件到达系统的情况
–静态排序 –动态排序
• 根据参数的性质
–确定型排序 –随机型排序
4参数法
• n/m/A/B • 其中，n为工件数 • m为机器数 • A车间类型。在A的位置若标以标以“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。当 m=1，则A处为空白。 • B为目标函数，通常是使其值最小 • 例如：n/3/P/Cmax
i
1
2
3
4
5
6
Pi1
4
2
3
1
4
2
Pi2
4
5
6
7
4
5
Pi3
5
8
7
5
5
5
Pi4
4
2
4
3
3
1
i6 1 5 2 4
3
pi 22 46
1
410
212 113
3 16
pi 5 7 4 11 4 15 5 20 7 27 6 33
2
pi 5 12 5 17 5 22 8 30 5 35 7 42
3
pi 113 4 21 3 25 2 32 3 38 4 46
0 1.0
3.0
6.0
操作1 C,1 B,2
D,3
操作2
C,1.6
B,2.5
2.6
5.5
E,3.5 D,3.0
9.5 A,3.0
E,1.5
9.0
11
12.5
13.7 A, 1.2
0 1.0
3.0
6.0
操作1 C,1 B,2
D,3
操作2
C,1.6
B,2.5
2.6
5.5
E,3.5 D,3.0
9.5 A,3.0
• 将任务安排到工作地，牵涉到作业计划。
编制作业计划要解决的问题
• 由于每台机器都可能被分配了多项任务，就带来了 零件在机器上加工的顺序问题。
• 编制作业计划要解决先加工哪个工件、后加工哪个 工件的加工顺序问题
• 确定机器加工每个工件的开始时间和完成时间 • 例如;医院要安排病人手术，为此要安排手术室，
早时间 • di为Ji的完工期限 • Ci为Ji的完工时间 • Cmax为最长完工时间 • Fi为Ji的流程时间，即工件在车间的实际停留时间 • Fmax为最长流程时间 • Li为工件的延迟时间 • Lmax为最长延迟时间
三、排序问题的分类
• 根据机器数的多少
–单台机器的排序问题 –多台机器的排序问题
允许停留时间和工件余下加工时间之比。 • MWKR规则 优先选择余下加工时间最长的工件。 • LWKR规则 优先选择余下加工时间最短的工件。 • MOPNR规则 优先选择余下工序数最多的工件。 • RANDOM规则 随机地挑选下一个工件。
一般作业排序的目标
Ø满足顾客或下一道工序的交货期要求 Ø流程时间最短 Ø准备时间最短或成本最小化 Ø在制品库存最低 Ø机器设备或劳动力利用最大化
教学重点与难点 重点
最长流程时间的计算 约翰逊算法 相同零件的3种移动方式下机器加工周期的计算方法
难点
一般流水作业排序问题的启发式算法
生产任务的最终落实
• MRP确定各车间的零部件投入出产计划，将全 厂性的产品出产计划变成了各车间的生产任务。
• 各车间要将车间的生产任务变成各个班组、各 个工作地和各个工人的任务。
5
6
ai
5
1
8
5
3
4
bi
7
2
2
4
7
4.5
将零件2排第1位 2
将零件3排第6位 2
3
将零件5排第2位 2 5
3
将零件6排第3位 2 5 6
3
将零件4排第5位 2 5 6
43
将零件1排第4位 2 5 6 1 4 3
【例 题】
• 有5件任务都需要两步操作（先1后2）来完成，下表给出了相 应的时间：
• （1）根据Johnson算法安排工作顺序； • （2）计算加工周期。