12第十二章 排序与统筹方法电子课件.pptx
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1、管理运筹学第十二章第十二章 排序与统筹方法排序与统筹方法北京理工大学 韩伯棠 教授2第十二章排序与统筹方法排序与统筹方法 本章包含车间作业计划模型和统筹方法。这两个问题尽管处理本章包含车间作业计划模型和统筹方法。这两个问题尽管处理的方法有所不同,但当我们面临必须完成若干项不能同时进行的工的方法有所不同,但当我们面临必须完成若干项不能同时进行的工作时,它们都将帮助我们应该按照怎样的次序、怎样的时间表来做作时,它们都将帮助我们应该按照怎样的次序、怎样的时间表来做这些工作,使得效果最佳(例如完成全部工作所用时间最短或费用这些工作,使得效果最佳(例如完成全部工作所用时间最短或费用最少等等)。最少等等)
2、。 3车间作业计划模型车间作业计划模型统筹方法本章内容本章内容124 1车间作业计划模型车间作业计划模型一、一台机器、一、一台机器、n n个零件的排序问题个零件的排序问题二、两台机器、二、两台机器、n n个零件的排序问题个零件的排序问题车间作业计划是指一个工厂生产工序的计划和安排。车间作业计划是指一个工厂生产工序的计划和安排。5 1车间作业计划模型车间作业计划模型例例1.1.某车间只有一台高精度的磨床,现有六个零件同时要求加工某车间只有一台高精度的磨床,现有六个零件同时要求加工,六个零件加工所需时间如下表所示。应该按照什么样的加工顺,六个零件加工所需时间如下表所示。应该按照什么样的加工顺序来加
3、工,才能使得这六个零件在车间里停留的平均时间为最少序来加工,才能使得这六个零件在车间里停留的平均时间为最少?一、一台机器、一、一台机器、n n个零件的排序问题个零件的排序问题零件加工时间(小时)零件加工时间(小时)1231.82.00.54560.91.31.56 1车间作业计划模型车间作业计划模型设设Pi表示安排在第表示安排在第i位加工的零件所需的时间,位加工的零件所需的时间,Tj表示安排在第表示安排在第j位加工的位加工的零件在车间里总的停留时间,则零件在车间里总的停留时间,则例例1 解:解:jiijpPPPT121j.可知这六个零件的停留时间为:可知这六个零件的停留时间为: T1 + T2
4、 + T3 + T4 + T5 + T6 P1 + ( P1 + P2 ) + (P1 + P2 + P3 ) + (P1 + P2 + P3 + P4 ) + (P1 + P2 + P3 + P4 + P5) + (P1 + P2 + P3 + P4 + P5 + P6 ) 6 P1 + 5 P2 + 4P3 + 3P4 + 2P5 + P6.7 1车间作业计划模型车间作业计划模型那么各个零件平均停留时间为那么各个零件平均停留时间为623456654321PPPPPP总结:一台机器总结:一台机器n个零件的排序问题个零件的排序问题 只要系数越大,配上加工时间越少的,即按照加工时间排出加只要系数
5、越大,配上加工时间越少的,即按照加工时间排出加工顺序,加工时间越少的零件排在越前面,加工时间越多的零件排工顺序,加工时间越少的零件排在越前面,加工时间越多的零件排在越后面,可使各个零件的平均停留时间为最少。在越后面,可使各个零件的平均停留时间为最少。例例1中按照中按照3,4,5,6,1,2的顺序加工零件,则各个零件的平均停留时间最少的顺序加工零件,则各个零件的平均停留时间最少8 1车间作业计划模型车间作业计划模型二、两台机器、二、两台机器、n n个零件的排序问题个零件的排序问题例例2.2.某工厂定做一些零件,这些零件要求先在车床上车削,然后某工厂定做一些零件,这些零件要求先在车床上车削,然后再
6、在磨床上加工,每台机器上各零件加工时间如下表所示。应该再在磨床上加工,每台机器上各零件加工时间如下表所示。应该如何安排这五个零件的先后顺序才能使完成这五个零件的总的加如何安排这五个零件的先后顺序才能使完成这五个零件的总的加工时间为最少?工时间为最少?零件车床磨床123451.52.01.01.250.750.50.251.752.51.259 1车间作业计划模型车间作业计划模型解:如果这些零件在车床上和磨床上加工顺序都为解:如果这些零件在车床上和磨床上加工顺序都为1 1,2 2,3 3,4 4,5 5。我们用。我们用下面的线条图来表示各零件加工的开始时间与完成时间。下面的线条图来表示各零件加工
7、的开始时间与完成时间。 123451车车床床磨磨床床2345010由图得,加工时间的延长主要是由于磨床的停工待料造成的,只要减少由图得,加工时间的延长主要是由于磨床的停工待料造成的,只要减少磨床的停工待料的时间就能减少整个加工任务的总时间。磨床的停工待料的时间就能减少整个加工任务的总时间。10 1车间作业计划模型车间作业计划模型 在该表中找到所列出的最短加工时间是0.25,它是第二道工序磨床加工零件2的所需时间,由于这个时间与磨床有关,故我们把零件2放在加工顺序的末尾,即第五位,并在表中划去零件2 所在行。如表中红色线条所示。 零件零件车床车床(第一工序)(第一工序)磨床磨床(第二工序)(第二
8、工序)零件零件车床车床(第一工序)(第一工序)磨床磨床(第二工序)(第二工序)1231.52.01.00.50.251.75451.250.752.51.25接着,又找到最短加工时间为0.5,这一时间与磨床(第二工序)有关,我们把磨床加工时间为0.5的零件1放到除第五外的加工顺序的末尾,即第四位加工,同时把 表中的零件1所在的行划去。如表中黄色线条所示。 下一个最短加工时间为0.75,这个加工时间是车床(第一工序)加工零件5的所需时间,故把零件5排在加工顺序的第一位上,同时把表中的零件5所在的行划去。如表12-6中蓝色线条所示。下一个最短加工时间为1,这是车床加工零件3的所需时间,故把零件3排
9、在第二位上,同时把零件3所在的行划去。如表中黑色线条所示。这样就得到了最优加工顺序:5,3,4,1,2。一共只需7个小时就能完成全部加工。寻找例寻找例2 2的最优解:的最优解:11 1车间作业计划模型车间作业计划模型总结:关于两台机器总结:关于两台机器n n个零件的排序问题个零件的排序问题 步骤步骤1 1:在加工所需时间表上选出最短加工时间:在加工所需时间表上选出最短加工时间tij,这是第,这是第i i工工序加工序加工j j 零件所需时间,当零件所需时间,当i i=1=1时,将零件时,将零件j j 的顺序尽量靠前,的顺序尽量靠前,若若i i=2=2时,将零件时,将零件j j的顺序尽量靠后。的顺
10、序尽量靠后。 步骤步骤2 2:在表上划去零件:在表上划去零件j j的所在行,回到步骤的所在行,回到步骤1 1。12车间作业计划模型统筹方法统筹方法本章内容本章内容1213 2统筹方法统筹方法 统筹方法可以应用在各种不同的项目计划上,特别适用于生统筹方法可以应用在各种不同的项目计划上,特别适用于生产技术复杂,工作项目繁多且联系紧密的一些跨部门的工作计划产技术复杂,工作项目繁多且联系紧密的一些跨部门的工作计划,例如,新产品的研制开发,工厂、大楼、高速公路等大型工程,例如,新产品的研制开发,工厂、大楼、高速公路等大型工程项目的是建设,大型复杂设备的维修以及新系统的设计与安装等项目的是建设,大型复杂设
11、备的维修以及新系统的设计与安装等计划。计划。 统筹方法包括绘制计划网络图、进度安排、网络优化等环节统筹方法包括绘制计划网络图、进度安排、网络优化等环节 14 2统筹方法统筹方法一、计划网络图一、计划网络图 统筹方法的第一步工作就是绘制计划网络图,也就是将工序(或称为统筹方法的第一步工作就是绘制计划网络图,也就是将工序(或称为活动)进度表转换为统筹方法的网络图。活动)进度表转换为统筹方法的网络图。工序代号工序内容所需时间(天)紧前工序abcde产品设计和工艺设计外购配套零件外购生产原料自制主件主配可靠性试验601513388-aacb,d 例例3 3、某公司研制新产品的部分工序与所需时间以及它们
12、之间的相互、某公司研制新产品的部分工序与所需时间以及它们之间的相互关系都显示在其工序进度表如表关系都显示在其工序进度表如表12-812-8所示,请画出其统筹方法网络图。所示,请画出其统筹方法网络图。 表表12-8 15 2统筹方法统筹方法用网络图表示上述的工序进度表用网络图表示上述的工序进度表 点表示一个事件点表示一个事件 弧表示一个工序弧表示一个工序 abcde601383815图图12-4abcde601383815图图12-4abcde601383815abcde601383815abcde601383815abcde60138381516 2统筹方法统筹方法 例、把例的工序进度表做一些
13、扩充,如表例、把例的工序进度表做一些扩充,如表12-912-9,请画出其统筹方法的网络,请画出其统筹方法的网络图。图。 表表12-912-9 工序代号工序代号所需时间(天)所需时间(天)紧前工序紧前工序工序代号工序代号所需时间(天)所需时间(天)紧前工序紧前工序abcd60151338-aacefgh810165b,ddde,f,g17 2统筹方法统筹方法 解:引入虚工序解:引入虚工序 虚工序是实际上并不存在而虚设的工序,用来表示相邻工序的衔接关系虚工序是实际上并不存在而虚设的工序,用来表示相邻工序的衔接关系,不需要人力、物力等资源与时间。,不需要人力、物力等资源与时间。 152643a60b
14、158e1013dc38f图图12-518 2统筹方法统筹方法 接着在网络图上添加、工序得网络图接着在网络图上添加、工序得网络图12-612-6。 601256734a15bec13d388h510fg16图图12-612-619 2统筹方法统筹方法 在统筹方法的网络图中不允许两个点之间多于一条弧,因此增加了一个点和在统筹方法的网络图中不允许两个点之间多于一条弧,因此增加了一个点和虚工序如图虚工序如图12-712-7,即例,即例4 4的最终统筹方法网络图。的最终统筹方法网络图。 1257834a6015bec13d388h510f616g图图12-712-7 注意:注意:在绘制统筹方法的网络图
15、时,图中不能有缺口和回路。在绘制统筹方法的网络图时,图中不能有缺口和回路。20 2统筹方法统筹方法二、网络时间与关键路线二、网络时间与关键路线 在绘制出网络图之后,我们可以由网络图求出:在绘制出网络图之后,我们可以由网络图求出: 完成此工程项目所需的最少时间完成此工程项目所需的最少时间每个工序的开始时间与结束时间每个工序的开始时间与结束时间关键路线及其应用的关键工序关键路线及其应用的关键工序非关键工序在不影响工程的完成时间的前提下,其开始时间与结非关键工序在不影响工程的完成时间的前提下,其开始时间与结 束时间可以推迟多久束时间可以推迟多久21 2统筹方法统筹方法例例5 5、某公司装配一条新的生
16、产线,具体过程如表、某公司装配一条新的生产线,具体过程如表12-10,12-10,求:完成此工程的最少时间,关求:完成此工程的最少时间,关键路线及相应的关键工序,各工序的最早开始时间和非关键工序在不影响工程完成时键路线及相应的关键工序,各工序的最早开始时间和非关键工序在不影响工程完成时间的前提下,其开始时间与结束时间可以推迟多久。间的前提下,其开始时间与结束时间可以推迟多久。 表表12-1012-10工序代号工序代号工序内容工序内容所需时间(天)所需时间(天)紧前工序紧前工序abcdefghij生产线设计生产线设计外购零配件外购零配件下料、锻件下料、锻件工装制造工装制造1木模、铸件木模、铸件机
17、械加工机械加工1工装制造工装制造2机械加工机械加工2机械加工机械加工3装配调试装配调试60451020401830152535-aaaacdd,egb,i,f,h22 2统筹方法统筹方法解:据表解:据表12-10,12-10,绘制网络图如图绘制网络图如图12-812-8。 12346785a60b45echj35i1030d204025f1815关键路线关键路线:网络中最长的路线,决定了完成整个工程所需的最少时间:网络中最长的路线,决定了完成整个工程所需的最少时间此图中此图中 - - - - -为关键路线为关键路线, ,由工序由工序a a,c c,f f,j j组成。组成。图图12-823 2
18、统筹方法统筹方法下面给出找关键路线的办法下面给出找关键路线的办法 工序工序a a的最早的最早开始时间开始时间工序工序a a的最早的最早完成时间完成时间12a0,6060图图12-912-9首先,从网络的发点开始,按顺序计算出每个工序的最早开始时间首先,从网络的发点开始,按顺序计算出每个工序的最早开始时间(ES )ES )和最早结束时间(和最早结束时间(EF) EF) ,设一个工序所需的时间为,设一个工序所需的时间为t t,这对于,这对于同一个工序来说,有同一个工序来说,有EF=ES+tEF=ES+t。例该题中的工序例该题中的工序a,如图,如图12-9所示。所示。24 2统筹方法统筹方法 依照上
19、述最早开始时间法则以及依照上述最早开始时间法则以及EF=ES+tEF=ES+t的关系,可以依次算出此网的关系,可以依次算出此网络图中的各弧的最早开始时间与最早完成时间,如图络图中的各弧的最早开始时间与最早完成时间,如图12-1012-10所示所示 6123785a0,6060b60,10545e60.100c60,70h100,115j135,17035i110.135g80,11030d60.80204025f70,881841015图图12-1012-106123785a0,6060b60,10545e60.100c60,70h100,115j135,17035i110.135g80,11
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