11章作业排序ppt课件.ppt
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1、第第1111章制造作业计划与控制章制造作业计划与控制第一节第一节 排序问题的基本概念排序问题的基本概念第二节第二节 流水作业排序问题流水作业排序问题第三节第三节 单件作业排序问题单件作业排序问题第四节第四节 生产作业控制生产作业控制第一节第一节 作业计划和排序问题的基本概念作业计划和排序问题的基本概念作业计划与作业作业计划与作业排序排序是一回事么?是一回事么?n n作业计划是安排零部件(作业、活动)的出产数量、作业计划是安排零部件(作业、活动)的出产数量、作业计划是安排零部件(作业、活动)的出产数量、作业计划是安排零部件(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。设备及人工使
2、用、投入时间及出产时间。设备及人工使用、投入时间及出产时间。设备及人工使用、投入时间及出产时间。n n排序,给出零部件在一台或一组设备上加工的先后顺排序,给出零部件在一台或一组设备上加工的先后顺排序,给出零部件在一台或一组设备上加工的先后顺排序,给出零部件在一台或一组设备上加工的先后顺序的工作。序的工作。序的工作。序的工作。n n编制作业计划不仅包括确定工件的加工顺序,而且包编制作业计划不仅包括确定工件的加工顺序,而且包编制作业计划不仅包括确定工件的加工顺序,而且包编制作业计划不仅包括确定工件的加工顺序,而且包括确定机器加工每个工件的开始时间和完成时间。因括确定机器加工每个工件的开始时间和完成
3、时间。因括确定机器加工每个工件的开始时间和完成时间。因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。此,只有作业计划才能指导每个工人的生产活动。此,只有作业计划才能指导每个工人的生产活动。此,只有作业计划才能指导每个工人的生产活动。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用根据排序规则对每一个根据排序规则对每一个到到达的工件安排作业顺序达的工件安排作业顺序工作地工作地工件排工件排队等待队等待加工加工来自上游来自上游工作地的工作地的工件工件加工完毕的加工完毕的工件流
4、向下工件流向下一工作地一工作地排序的概念经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用排序的概念n n生产作业排序就是指对于等候某个设备生产作业排序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。任务加工的先后次序。n n目的:目的:uu提高设备或工作中心的效率提高设备或工作中心的效率提高设备或工作中心的效率提高设备或工作中心的效率uu减少在制品占用量减少在制品占用量减少在制品占用量减少在制品占用量uu缩短生产周期缩短生产周期缩短生产周期缩短生产周期
5、uu保证按期交货保证按期交货保证按期交货保证按期交货名词术语(略)n n“零件”则代表“服务对象”。零件可以是单个零件,也可以是一批相同的零件n n“加工路线”是零件加工经过不同机器构成的路线。比如,某零件要经过车、钻、冲、磨的路线加工,我们可以用M1,M2,M3,M4来表示。n n“加工顺序”则表示每台机器加工n个零件的先后顺序,是排序要解决的问题经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用排排排排序序序序问问问问题题题题分分分分类类类类按机器按机器按机器按机器单台机器排序问题单台机器排序问题单台机器排序问
6、题单台机器排序问题多台机器排序问题多台机器排序问题多台机器排序问题多台机器排序问题单件作业排序问题单件作业排序问题单件作业排序问题单件作业排序问题流水线作业排序问题流水线作业排序问题流水线作业排序问题流水线作业排序问题按零件到达车间的情况按零件到达车间的情况按零件到达车间的情况按零件到达车间的情况静态的排序问题静态的排序问题静态的排序问题静态的排序问题动态的排序问题动态的排序问题动态的排序问题动态的排序问题按目标函数的性质分类按目标函数的性质分类按目标函数的性质分类按目标函数的性质分类按参数按参数按参数按参数确定型排序问题确定型排序问题确定型排序问题确定型排序问题随机型排序问题随机型排序问题随
7、机型排序问题随机型排序问题排序问题的分类 参数表示法:n nn/m/A/Bn/m/A/B。其中其中,n,n 零件数;零件数;m m 机器数;机器数;A A 作业类型;作业类型;n n在在A A的位置若标以的位置若标以“F”“F”,则代表流水作业排序,则代表流水作业排序问题。问题。n n若标以若标以“P”“P”,则表示流水作业排列排序问题,则表示流水作业排列排序问题,即即同顺序同顺序排序,所有零件在每台机器上的加工排序,所有零件在每台机器上的加工顺序相同。顺序相同。n n若标以若标以“G”“G”,则表示一般单件作业排序问题。,则表示一般单件作业排序问题。当当m m1 1,则,则A A处为空白处为
8、空白 B B目标函数,通常是使其值最小。目标函数,通常是使其值最小。参数表示法:n nn/m/P/Fmax所有零件在每台机器上的加工顺序相同。如在M1上都是第一道工序,M2上都是第二道工序。n nn/m/F/Fmax不同零件在每台机器上的加工顺序不同。如零件1在M1上不加工,在M2上才是第一道工序;而零件2在M1上是第一道工序。第二节 流水作业排序问题n n流水作业排序问题的基本特征是每个零件的加工路线都一致。即工件流向一致.n n只要加工路线一致:M1,M2,M3,.,Mm,不要求每个零件都经过每台机器加工n n我们要讨论的是排列排序问题。它不是流水线排序问题的最优解,但是比较好的解。一、最
9、长流程时间Fmax的计算n n最长流程时间又称作加工周期最长流程时间又称作加工周期例题:例题:6/4/p/F6/4/p/Fmaxmax问题,当按顺序问题,当按顺序S S(6,1,5,2,4,3)(6,1,5,2,4,3)加工时,求加工时,求F Fmaxmax.表1加工时间矩阵-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 n n加工周期为46 表2顺序S下的加工时间矩阵 i 6 1 5 2 4 3 i1P 22 46 410 212 113 316i2P 57 411 415 520
10、727 633 Pi3 512 517 522 830 535 742Pi4 113 421 325 232 338 446 Pi1P一、最长流程时间一、最长流程时间F Fmaxmax的计算的计算 n n加工周期为37 表表3 3顺序顺序S S下的加工时间矩阵下的加工时间矩阵 i 1 2 3 4 5 6 i1P 33 36 410 212 113 316i2P 25 511 415 318 725 631 Pi3 510 415 520 727 532 436 Pi4 111 217 323 229 335 137 Pi1P课堂作业:求课堂作业:求Fmax.二、n/2/F/Fmax问题的最优算
11、法(一)(一)JohnsonJohnson算法:算法:从加工时间矩阵中找出最短的加工时从加工时间矩阵中找出最短的加工时间。间。若最短的加工时间出现在若最短的加工时间出现在M M1 1上,则对上,则对应的零件尽可能往前排;若最短加工时间出现应的零件尽可能往前排;若最短加工时间出现在在M M2 2上,则对应零件尽可能往后排。然后,从上,则对应零件尽可能往后排。然后,从加工时间矩阵中划去已排序零件的加工时间。加工时间矩阵中划去已排序零件的加工时间。若最短加工时间有多个,则任挑一个若最短加工时间有多个,则任挑一个若所有零件都已排序,停止。否则,若所有零件都已排序,停止。否则,转步骤转步骤。例题:求表例
12、题:求表11-311-3所示的所示的6/2/F/Fmax6/2/F/Fmax问题的最优解。问题的最优解。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 4 3将零件1排第4位2 5 61 4 3最优加工顺序为S=(2,5,6,1,4,3)。最优顺序下的Fmax=28表表11-3加工时间矩阵加工时间矩阵i 1 2 3 4 5 6bi 7 2 2 4 7 4 5 1 8 5 3 4ai 课堂作业:P345第1题(二)算法步骤的改进n n把Johnson算法作些改变,改变后的算法按以下步骤进行:n n将所有aibi的零件
13、按ai值不减的顺序排成一个序列A。n n将所有aibi的零件按bi值不增的顺序排成一个序列B。n n将A放到B之前,就构成了最优加工顺序n n序列序列A A为为(2(2,5 5,6 6,1)1),序列,序列B B为为(4(4,3)3),构,构成最优顺序为成最优顺序为(2(2,5 5,6 6,1 1,4 4,3)3),与,与JohnsonJohnson算法结果一致。算法结果一致。表11-4 改进算法改进算法 i 1 2 3 4 5 6 ai 5 1 8 5 3 4 bi 7 2 2 4 7 4 i 1 3ai 5 8bi 2 1 2 5 3 7 6 4 4 7 2 44 5 4 ai aibib
14、i,bi bi值不增值不增 aibiaibi,ai ai值不减值不减 n nJohnson法则只是一个充分条件,不是必要条件。不符合这个法则的加工顺序,也可能是最优顺序。如对例11-2顺序(2,5,6,4,1,3)不符合Johnson法则,但它也是一个最优顺序n n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。n n对于一般的流水车间排列排序问题,可以用分支定界法。三、求一般n/m/P/Fmax问题近优解(Near optimal solution)的启发式算法 1、Palmer法:按斜度指标排列工件的启发式算法按斜度指标排列工件的启发式算法 n n工件的斜度指标按下式
15、计算:m m为机器数;为机器数;P Pikik 为工件为工件i i在在M Mk k 上的加工时间,上的加工时间,k k是机是机器编号,按照各工件器编号,按照各工件i i不增的顺序排列工件不增的顺序排列工件,可得可得出满意顺序出满意顺序k=1,2,3.m例:有一个4/3/P/Fmax 问题,其加工时间如下表所示,用Palmer法求解。表11-5 加工时间矩阵 i 1 2 3 4 Pi1 1 2 6 3 Pi2 8 4 2 9 Pi3 4 5 8 2 =(1-2)Pi1+(2-2)Pi2+(3-2)Pi3=-P i1 +P i3 解解K=11=-P 11+P 13=-1+4=3 2=-P21+P2
16、3=-2+5=3 3=-P31+P33=-6+8=2 4=-P 41+P43=-3+2=-1 按i不增的顺序排列,得到加工顺序(1,2,3,4)和(2,1,3,4),两者均为最优顺序,Fmax=28。i=-P i1 +P i3 作业:作业:P345第第2题用题用Palmer法求解法求解2、关键工件法(1 1)计计算算每每个个工工件件的的总总加加工工时时间间,找找出出加加工工时时间间最最长长的工件的工件C C,将其作为关键工件;,将其作为关键工件;(2 2)对对于于余余下下的的工工件件若若P Pi1i1PPimim,则则按按P Pi1i1不不减减的的顺顺序序排排成成一一个个序序列列S Sa a,
17、若若P Pi1i1P Pimim,则则按按P Pimim不不增增的的顺顺序序排排列列成成一个序列一个序列S Sb b。(3 3)顺序()顺序(S Sa a,C C,S Sb b)即为所求顺序。)即为所求顺序。n n关键工件法求近优解举例 表11-5 加工时间矩阵 i 1 2 3 4 5 Pi1 1 2 6 3 4 Pi2 8 4 2 9 3 Pi3 4 5 8 2 3 表11-6用关键零件法求解 i2Pi3pi i 1 2 3 4 5 Pi1 1 2 6 3 4 P 8 4 2 9 3 4 5 8 2 3 13 11 16 14 10 1、找出最长时间2、Pi1PimPi1Pim,则按,则按P
18、i1Pi1不减不减3 3、若、若Pi1Pi1PimPim,则按,则按PimPim不增不增4 4、组成(、组成(Sa Sa,C C,SbSb)1,235,4作业:P345第3题用关键工件法求解3、CDS法n n Campbell-Dudek-Smith Campbell-Dudek-Smith 三人提出了一个启三人提出了一个启发式算法发式算法,简称简称CDSCDS法。他们把法。他们把JohnsonJohnson算法用于算法用于一般的一般的n/m/P/Fn/m/P/Fmaxmax问题,得到问题,得到(1)1)个加工顺序个加工顺序,取其中优者。,取其中优者。具体做法具体做法,对加工时间对加工时间和和
19、L=1,2,.,m-1L=1,2,.,m-1用用JohnsonJohnson算法求算法求(1)1)次加工顺序次加工顺序,取最优取最优.L表示多少个加工工序.表示前面L个工序的时间和,表示后面L个工序的时间和。CDS法可以总结为:法可以总结为:L=1时,求第时,求第1道和最后一道工序的加工时间矩阵道和最后一道工序的加工时间矩阵L=2时,求前时,求前2道和后道和后2道工序的加工时间和的矩阵道工序的加工时间和的矩阵L=3时,求前时,求前3道和后道和后3道工序的加工时间和的矩阵道工序的加工时间和的矩阵L=4时,求前时,求前4道和后道和后4道工序的加工时间和的矩阵道工序的加工时间和的矩阵L=m-1,求前
20、,求前m-1道和后道和后m-1道工序的加工时间和道工序的加工时间和的矩阵的矩阵如:用CDS求机器数M为3时的加工顺序。首先,计算L=1时的加工时间,和即Pi1和Pi3再计算L=2时的加工时间,和当当L L1 1时,按时,按JohnsonJohnson算法得到加工顺序算法得到加工顺序(1(1,2 2,3 3,4)4),相应的相应的F Fmaxmax2828。当当L L2 2时,得到加工顺序时,得到加工顺序(2(2,3 3,1 1,4)4)。对于顺序。对于顺序(2(2,3 3,1 1,4)4),相应的,相应的F Fmaxmax2929。所以,取顺序所以,取顺序(1(1,2 2,3 3,4)4)。我
21、们已经知道,这就是最。我们已经知道,这就是最优顺序。优顺序。表表11-7用用CDS法求解法求解i 1 2 3 4 Pi1 1 2 6 3 L=1Pi3 4 5 8 2 Pi1+Pi2 9 6 8 12 L=2Pi2+Pi3 12 9 10 11 四、四、相同相同零件、不同移动方式下加工零件、不同移动方式下加工周期的计算周期的计算零件在加工过程中可以采用三种典型的移零件在加工过程中可以采用三种典型的移动方式:动方式:顺序移动顺序移动 平行移动平行移动 平行顺序移动平行顺序移动n n例:一批制品,批量例:一批制品,批量例:一批制品,批量例:一批制品,批量n=4 4 4 4件,须经四道工序加工,件,
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