《工厂物理学》之 生产排程

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1、XJTU-IE,2007.9-2008.9,M:xuchen.xuchen@163.com(徐琛),lucifer_tcl@126.com(李慰祖)第十五章生产排程Letallthingsbedonedecentlyandinorder。——ICorinthians注：schedule在这里往往译作“排程”，有时也作“计划”；也有资料讲“调度”。15.1生产排程的目标所有的制造经理都希望能准时交货，最小化在制品，缩短客户提前期，以及最大化资源利用率。不幸的是，这些目标相互冲突。资源利用率很低时，更容易准时完成

2、作业；持有巨量库存时，客户提前期可以达到零；诸如此类。生产排程的目标即是在这些冲突的目标中达到一个有利可图的平衡。在这一章中，我们将讨论解决排程问题的各种方法。我们始于考察排程的标准量度，并纵览传统的排程方法；然后讨论为何排程问题如此难以解决，及其对现实世界的启示；接下来开发实用的排程方法，先用于瓶颈资源再用于整间工厂；最后讨论如何连接排程——在概念上属于推——与CONWIP这样的拉式环境。15.1.1满足交货日期生产排程的一个基本目标是满足交期。这些交期有两种典型来源：直接来自客户，或者以物料需求的形式来自

3、其他制造流程。在接单生产环境中，客户交期推动着所有的其他交期。如在第三章所见，一系列的客户需求可以依据相关的物料清单展开，生成对所有低层级工件和组件的需求。在备货生产环境中不存在客户交期，因为所有的客户订单都要在提出后立即满足。然而，在某些点处，下降的库存触发对制造系统的需求。以这种方式生成的需求与实际的客户订单同等真实，因为如果它们得不到满足客户需求最终也难以完成。（488

4、489）这些补足存货的需求展开后生成对低层级组件的需求，与客户需求的方式相同。有几种量度可用于判断交期绩效，包括以下的这些：服务水平（

5、Servicelevel）（或简称作服务），一般用于接单生产系统，是在交期到来之时或之前满足的订单的比例。等价地说，它是周期时间等于或小于计划提前期的加工任务的比例。补给率（Fillrate）等同于备货生产中的服务水平，定义为由库存满足的需求的比例，也就是说无延迟（withoutbackorder）。延迟（Lateness）是订单交期与实际完成日期之间的差值。记加工任务j的交期为d，j实际完成日期为c，则其延迟就是L=c−d。注意到延迟可正（意味着加工任务落后了）jjjj可负（意味着加工任务超前了）。因此，平

6、均延迟较小没什么意义。它可能指所有的加工任务都在交期附近完成，这是好事；也可能指每个很晚完成的加工任务都有一个很早完成的与1之对应，这是坏事。对于延迟这个有用的量度，我们在均值之外更要考虑其方差。均值和方差都很小的延迟，才意味着大多数加工任务按时或接近于交期完成。拖延（Tardiness）定义为加工任务准时或落后时的延迟。超前的加工任务的拖延为零。因此，平均拖延是客户交期绩效的一个有意义的量度。这些量度提出了几个目标，可用于阐述排程问题。已成为经典的一个就是“最小化平均拖延”。当然了，它的经典性仅仅在生产排程

7、文献中，而非在产业界。可以想象的是，“最小化延迟方差”在工业界中也很少用到。服务水平和补给率确实用于工业界。这可能是由于拖延难以追踪，以及平均拖延和延迟方差的量度不够直观。按时完成的加工任务的比例很容易陈述，而类似于“落后的平均天数，若超前则计为零”或“加工任务交期与完成日期差值的标准差”则不易说明。可是，服务水平和补给率有着明显的问题。一旦有加工任务落后，不管落后了多少它都被认为对服务不利。天真的方法就会导致荒谬的排程，提倡永远不去完成已落后的加工任务或者对客户撒谎。我们在15.3.2节中提出一种交期提报的

8、程序，来避免这些难点。15.1.2最大化利用率在工业界，成本会计鼓励高的机器利用率。较高的资产设备利用率意味着较高的投资回报率，其前提当然是这个设备用于增加收益（即，创造有需要的产品）。不然的话，好的利用率增加的只是库存，而非利润。生产日用品并存储时，高的利用率最有效。在周期时间、质量和服务水平不过分降低的情况下，工厂物理学也促进高的利用率。然而，回忆起产能定律指出100%的利用率是不可能的。产线以多大程度接近满载并仍有合理的WIP和周期时间，取决于其中变动性的水平。产线的变动性越高，利用率就越低以作补偿。另

9、外，如第七章中经验最差情形（practicalworstcase）揭示的，平衡的产线比不平衡的有更多拥堵，尤其在变动性很高时。（489

10、490）这意味着最好不要使产线中所有资源的利用率接近100%。与利用率密切相关的一个量度是生产期（makespan），定义为完成固定数量的加工任务所需的时间。对于这组加工任务，生产速率就是加工任务数量除以生产期，利用率就是生产速率除以产能。生产期在产业中的应用并不广