1、【1 1】 生产运作管理生产运作管理 POMPOM 主讲：中国科技大学主讲：中国科技大学 杨锋杨锋 生产生产运作管理配套精品完整课件运作管理配套精品完整课件3 3 【2 2】 生产运作管理生产运作管理 POMPOM 主讲：中国科技大学主讲：中国科技大学 杨锋杨锋 生生 产产 运运 作作 管管 理理 Production p工件：服务对象，可以是单个或多个相同的零件工件：服务对象，可以是单个或多个相同的零件; p加工路线：工件加工的工艺过程决定的，它是工件加工在技术上的约束加工路线：工件加工的工艺过程决定的，它是工件加工在技术上的约束; p加工顺序：表示每台机器加工加工顺序：表示每台机器加工n个
2、工件的先后顺序，是排序要解决的问题。个工件的先后顺序，是排序要解决的问题。 245 假设条件与符号说明假设条件与符号说明 假设条件假设条件 p一个工件不能同时在几台不同的机器上加工；一个工件不能同时在几台不同的机器上加工； p工件在加工过程中采用平行移动方式（无等待）；工件在加工过程中采用平行移动方式（无等待）； p工件开始加工后，完工前不能插入其它工件；工件开始加工后，完工前不能插入其它工件； p每道工序只在一台机器上完成；每道工序只在一台机器上完成； p工件数、机器数和加工时间已知，且与加工顺序无关；工件数、机器数和加工时间已知，且与加工顺序无关； p每台机器同时只能加工一个工件。每台机器
3、同时只能加工一个工件。 246 假设条件与符号说明假设条件与符号说明 Ji: 工件工件i，i=1, 2, n Mj: 机器机器j, j=1, 2, m pij: Ji 在在Mj上的加工时间上的加工时间, Pi = pij ri: Ji 的到达时间的到达时间, 即从外部进入车间即从外部进入车间,可以开始加工的最早时间可以开始加工的最早时间 di: Ji 的完工期限的完工期限 Ci: Ji 的完工时间的完工时间, Ci = ri + (pij + wij) = ri + Wi + Pi Cmax: 最长完工时间最长完工时间, Cmax = max Ci 247 假设条件与符号说明假设条件与符号说明
4、 Fi: Ji 的流程时间的流程时间,即工件在车间的实际停留时间即工件在车间的实际停留时间 Fmax:最长流程时间最长流程时间, Fmax = max Fi Li: 工件的延迟时间工件的延迟时间 wij : Ji 在在Mj上加工前的等待时间上加工前的等待时间 Wi: Ji 在加工过程中总的等待时间在加工过程中总的等待时间 ai: Ji 的允许停留时间的允许停留时间, Li = Ci di = Fi - ai Lmax:最长延迟时间最长延迟时间, Lmax = max Li 248 假设条件与符号说明假设条件与符号说明 n/m/A/B n: 工件数工件数 m: 机器数机器数 A: 车间类型车间类
5、型 F表示流水作业排序问题表示流水作业排序问题 Flow-shop问题问题 P表示流水作业排列排序问题，也常被称为表示流水作业排列排序问题，也常被称为“同顺序同顺序”排序问题。排序问题。 G一般单件作业排序问题一般单件作业排序问题 Job-shop问题问题 B: 目标函数目标函数 使其值最小使其值最小 249 流水作业的排序问题流水作业的排序问题 一般的流水作业排序问题：一般的流水作业排序问题： p工件在机器上的加工顺序可能不一致工件在机器上的加工顺序可能不一致; 流水作业的排列排序问题流水作业的排列排序问题的加工顺序相同的加工顺序相同; 排列排序问题的最优解：排列排序问题的最优解： p在在2
6、3台机器时为流水作业排序问题的最优解，一般为较优解台机器时为流水作业排序问题的最优解，一般为较优解. 250 最长流程时间最长流程时间fmaxfmax的计算的计算 n/m/p/fmax问题问题 使从第一个工件在第一台机床开始加工到最后一个工件在最后一台机器使从第一个工件在第一台机床开始加工到最后一个工件在最后一台机器 上完成加工为止的时间最短；上完成加工为止的时间最短； 所有工件到达时间都为零所有工件到达时间都为零 fmax等于一批工件的最长完工时间；等于一批工件的最长完工时间； n个工件的加工顺序为个工件的加工顺序为S=(S1, S2, , Sn)。 251 252 最长流程时间最长流程时间
7、fmax的计算的计算 253 最长流程时间最长流程时间fmaxfmax的计算的计算 按按S的顺序列出加工矩阵的顺序列出加工矩阵 第一行第一列加工时间等于其右上角的完工时间第一行第一列加工时间等于其右上角的完工时间 第一行其他列完工时间等于其前一列完工时间加上其加工时间第一行其他列完工时间等于其前一列完工时间加上其加工时间 第二行以下第二行以下,第一列完工时间等于其前一行完工时间加上其加工时间；第一列完工时间等于其前一行完工时间加上其加工时间； 其他列完工时间等于其他列完工时间等于前一列、前一行完工时间取大者前一列、前一行完工时间取大者加上其加工时间加上其加工时间 i615243 pi12246
8、410212113316 pi257411415520727633 pi3512517522830535742 pi4113421325232338446 254 n/2/F/fmax n/2/F/fmax 问题的最优算法问题的最优算法 1954年年Johnson提出提出 用用ai 和和bi分别表示分别表示Ji在在M1 和和M2的加工时间。每个工件都按的加工时间。每个工件都按M1M2的路的路 线加工。线加工。 若若min (ai, bj) bi的工件按的工件按bi值不增的顺序排成一个序列值不增的顺序排成一个序列B p将将A放到放到B之前即构成最优加工顺序之前即构成最优加工顺序 Johnson法
9、则所得到的最优顺序中任意去掉一些工件，余下的仍构成最优顺序法则所得到的最优顺序中任意去掉一些工件，余下的仍构成最优顺序 257 一般一般n/m/P/fmaxn/m/P/fmax问题的启发式算法问题的启发式算法 p一般须通过整数规划方式求最优解一般须通过整数规划方式求最优解 p有几个求有效解或较好解的启发式算法有几个求有效解或较好解的启发式算法 （1）Palmer法（法（1965年年Palmer提出）提出） p定义斜度指标定义斜度指标 pm为机器数，为机器数，pik为工件为工件i在在Mk上的加工时间上的加工时间 p按各工件的斜度指标不增顺序排列工件，可得满意顺序按各工件的斜度指标不增顺序排列工件
10、，可得满意顺序 m k iki pmk 1 2/) 1( k=1,2,n 258 （2）关键工件法（）关键工件法（1983年陈荣秋提出）年陈荣秋提出） p计算步骤为计算步骤为 计算每个工件的总加工时间计算每个工件的总加工时间Pi ，找出最长的工件，找出最长的工件C，将其作为关，将其作为关 键工件；键工件； 对其它工件，将所有对其它工件，将所有pi1 pim的工件按的工件按pi1值不减的顺序排成一个序值不减的顺序排成一个序 列列Sa；将所有；将所有pi1pim 的工件按的工件按pim值不增的顺序排成一个序列值不增的顺序排成一个序列Sb； ； （ Sa ,C, Sb ）为满意顺序。）为满意顺序。
11、一般一般n/m/P/fmaxn/m/P/fmax问题的启发式算法问题的启发式算法 259 （3）CDS法（由法（由Compbell，Dudek和和Smith提出）提出） 求求m-1个加工顺序中的第个加工顺序中的第l个（个（l=1,2,m-1）时将前）时将前l台机器和后台机器和后l台机台机 器分别看成两个机器群体，并对其加工时间分别进行求和，即，求器分别看成两个机器群体，并对其加工时间分别进行求和，即，求 将将Jonhson算法求算法求m-1个加工顺序，个加工顺序， 比较得到其中的最优顺序作为一般比较得到其中的最优顺序作为一般n/m/P/ fmax问题的满意顺序。问题的满意顺序。 11 1,.,
12、1 lm ikik kk ml pplm 和， 260 表表 加工时间矩阵加工时间矩阵 i1234 Pi11263 Pi28429 Pi34582 表表 用用CDS法求解法求解 i1234 l =1 Pi11263 Pi34582 l =2 Pi1 +Pi296812 Pi2 +Pi31291011 11 1,.,1和， lm ikik kkml pplm 1.CDS方法求解方法求解 2.Johnson法得到若干可行方案法得到若干可行方案 3.从若干可行方案中择优从若干可行方案中择优 261 Many thanks for your attention! 【262262】 生产运作管理生产运作
13、管理 POMPOM 主讲：中国科技大学主讲：中国科技大学 杨锋杨锋 生生 产产 运运 作作 管管 理理 中国科学技术大学中国科学技术大学 管理学院管理学院 杨杨 锋锋 博士博士 教授教授 Production 11111 222 22 max : ()()() ; ()()( nKKmn outin ininout outout jjkik ikikjkjkjk x y z l jkkij upupupin iKiii outdowndowndown jKjjj plc ldcld subject to dxxyyzy dxxyyzy 2 1 1 11 ) ; ,1,; ,1, ; ,1,.
14、K in iki k K out jkj k mn inout ikjk ij la im lbjn llkK L L L 上游产能约束上游产能约束 下游市场容量约束下游市场容量约束 产销平衡约束产销平衡约束 304 结构结构 第一节：选址问题的影响因素分析第一节：选址问题的影响因素分析 1 第二节：选址决策第二节：选址决策 2 第三节：布局问题的基本概念第三节：布局问题的基本概念 3 第四节：第四节：布局决策布局决策 4 305 设施布局的基本问题设施布局的基本问题 基本问题基本问题 p时间：设施选址完成之后时间：设施选址完成之后 p问题：在给定设施范围内，对设施内部多个问题：在给定设施范围
15、内，对设施内部多个运作单元运作单元“排排座排排座”。 p目的：使运作单元按照合理的目的：使运作单元按照合理的空间方式空间方式有机结合，保证工作与设备的有机结合，保证工作与设备的 有效运作，有效运作，提高效益提高效益。 p例如：房地产开发商从政府购得某片土地的使用权，如何合理开发楼例如：房地产开发商从政府购得某片土地的使用权，如何合理开发楼 盘、安排户型才能使这块地的潜在价值得到充分发挥？盘、安排户型才能使这块地的潜在价值得到充分发挥？ 很多楼盘业绩欠佳的原因就在于小区布局不合理所致很多楼盘业绩欠佳的原因就在于小区布局不合理所致 涉及方面：涉及方面： p设施对象：包括哪些运作单元？设施对象：包括
16、哪些运作单元？ p数量优化：每种运作单元的数量应为多少？数量优化：每种运作单元的数量应为多少？ p空间大小：每种运作单元分配多大空间？空间大小：每种运作单元分配多大空间？ p位置确定：每个运作单元应布局在什么位置？位置确定：每个运作单元应布局在什么位置？ 主要约束：主要约束： p空间约束空间约束 306 设施布局的意义及影响因素设施布局的意义及影响因素 意义：提高运作效益，包括意义：提高运作效益，包括 p保证产品质量保证产品质量 p缩短运输和运作周期缩短运输和运作周期 p降低运作成本降低运作成本 p提高运作系统柔性提高运作系统柔性 影响因素影响因素 p产品要求：品种、数量、质量产品要求：品种、
17、数量、质量 p运作单位与运作流程的构成运作单位与运作流程的构成 p企业规模与运作类型企业规模与运作类型 p厂址与厂房建筑厂址与厂房建筑 p企业发展规划企业发展规划 p安全与环保要求安全与环保要求 307 设施布局四种类型设施布局四种类型(1)(1) 工艺式布局工艺式布局：装配式生产装配式生产 p按照按照生产工艺专业化生产工艺专业化要求，将执行同类功能的设施和人员安排在同一区要求，将执行同类功能的设施和人员安排在同一区 域。域。完成生产流程中的某一环节完成生产流程中的某一环节 p各区域相互协作各区域相互协作 ，物料流动较频繁。，物料流动较频繁。 p目标：追求产品目标：追求产品柔性柔性 308 设
18、施布局四种类型设施布局四种类型(2)(2) 产品式布局产品式布局：流程式生产流程式生产 p按照按照产品对象专业化产品对象专业化要求，将同类产品的全部或大部分工艺过程集中在要求，将同类产品的全部或大部分工艺过程集中在 一个区域内，实行一个区域内，实行封闭式生产运作封闭式生产运作。完成某产品的整个生产流程完成某产品的整个生产流程 p各区域相对独立，完整的流水线。各区域相对独立，完整的流水线。 p目标：追求生产目标：追求生产效率效率 309 输入输入 流程流程1 输出输出 流程流程2流程流程n 流程流程1流程流程2流程流程n 流程流程1流程流程2流程流程n 产品式产品式 布局布局 工艺式工艺式 布局
19、布局 310 工艺式布局和产品式布局反映了两种极端情形。工艺式布局和产品式布局反映了两种极端情形。 工艺式布局工艺式布局产品式布局产品式布局 优点优点 1 1、设备应用面广设备应用面广，闲置率低；，闲置率低； 2 2、便于、便于工艺管理工艺管理 3 3、部分、部分设备故障设备故障不影响全局不影响全局 4 4、柔性柔性高，产品适应性强高，产品适应性强 5 5、产成品库存产成品库存低低 1 1、加工线路加工线路短，节约运输资源短，节约运输资源 2 2、产品等待时间短，、产品等待时间短，运作周期运作周期短，流短，流 动资金占用少；动资金占用少； 3 3、流程简单，、流程简单，效率效率高，便于高，便于
20、产品管理产品管理， 保证完工周期和质量保证完工周期和质量 4 4、在制品库存在制品库存低低 缺点缺点 1 1、加工线路加工线路长，物料运输成本高长，物料运输成本高 2 2、运作周期运作周期长，流动资金占用多长，流动资金占用多 3 3、流程复杂，、流程复杂，效率效率降低，不利于降低，不利于产产 品管理品管理，不利于完工周期与质量保证，不利于完工周期与质量保证 4 4、在制品库存在制品库存高高 1 1、设备专用性设备专用性强，闲置率高强，闲置率高 2 2、不利于、不利于工艺管理工艺管理 3 3、设备故障设备故障影响整条生产线影响整条生产线 4 4、柔性柔性低，产品适应性差低，产品适应性差 5 5、
21、产成品库存产成品库存高高 适用范围适用范围 单件小批运作方式单件小批运作方式大量大批运作方式大量大批运作方式 举例举例 医院设施布局医院设施布局冶金企业设施布局冶金企业设施布局 311 设施布局四种类型设施布局四种类型(3)(3) 混合布局混合布局 p“工艺式工艺式+产品式产品式”布局，优势互补，扬长避短布局，优势互补，扬长避短 p现代生产型企业多采用这种布局方式现代生产型企业多采用这种布局方式 按工艺专业化要求划分区域，每个区域负责完成某类中间环节按工艺专业化要求划分区域，每个区域负责完成某类中间环节(中间中间 产品产品) 再按对象专业化要求划分子区域，每个子区域均是此中间产品的完整再按对象
22、专业化要求划分子区域，每个子区域均是此中间产品的完整 流水线流水线 Manufacturing Cell / Cellular Manufacturing 312 设施布局四种类型设施布局四种类型(3)(3) 输入输入 输出输出 类似流程类似流程 子流程子流程1子流程子流程k 子流程子流程2 子流程子流程1子流程子流程k 子流程子流程2 子流程子流程1子流程子流程k 子流程子流程2 子流程子流程1子流程子流程k 子流程子流程2 区域区域 (工艺专业化工艺专业化) 子区域子区域 (对象专业化对象专业化) 根据零件加工的相似性，把有关设备按照一定的零件族根据零件加工的相似性，把有关设备按照一定的零
23、件族 的工艺要求集中布局，形成相对封闭的制造单元。的工艺要求集中布局，形成相对封闭的制造单元。 零件在制造单元内采用流水线生产，整个企业则是装配零件在制造单元内采用流水线生产，整个企业则是装配 式生产式生产 313 设施布局四种类型设施布局四种类型(4)(4) 定位式布局定位式布局(新思维新思维) p将产品或加工对象固定放置，将设备和使用的材料按加工顺序以及移动的将产品或加工对象固定放置，将设备和使用的材料按加工顺序以及移动的 难易程度环绕作难易程度环绕作同心圆布局同心圆布局 p在整个加工过程中，以产品为圆心在整个加工过程中，以产品为圆心(固定固定)，设备按加工顺序移动，设备按加工顺序移动 p
24、适用范围：产品难以移动、加工件数少、工序时间长、设备可移动性相对适用范围：产品难以移动、加工件数少、工序时间长、设备可移动性相对 较强。较强。 p例如：例如：轮船轮船、飞机、飞机 314 设施布局四种类型设施布局四种类型(4)(4) 产品产品 工序工序1 工序工序2 工序工序3 工序工序n 题外话：题外话：2007年年1月中国新船订单首次超过韩国而位居世界第一月中国新船订单首次超过韩国而位居世界第一 新船订单达到新船订单达到140万修正总吨（万修正总吨（CGT），占世界份额的），占世界份额的50；韩国：；韩国：60万万 CGT，21.4%；日本：；日本：30万万CGT，10.7% 英国英国Cl
25、arkson公司数据：公司数据：1-2月份，中国新船订单月份，中国新船订单380万万CGT，韩国，韩国200万万 CGT 背后问题：先进造船能力不足、自主研发能力弱、船舶配套对外依存度高、背后问题：先进造船能力不足、自主研发能力弱、船舶配套对外依存度高、 造船生产效率低造船生产效率低 。主要依靠低成本吸引订单。附加值过低。主要依靠低成本吸引订单。附加值过低。 315 结构结构 第一节：选址问题的影响因素分析第一节：选址问题的影响因素分析 1 第二节：选址决策第二节：选址决策 2 第三节：布局问题的基本概念第三节：布局问题的基本概念 3 第四节：布局决策第四节：布局决策 4 316 设施布局的程
26、序设施布局的程序 收集资料收集资料 p基础资料：厂区地形、面积、自然条件、地质、水文等基础资料：厂区地形、面积、自然条件、地质、水文等 p运作单位：基本运作单位、辅助运作单位、运作服务单位运作单位：基本运作单位、辅助运作单位、运作服务单位 p生产运作系统图：相互联系及物料流动。生产运作系统图：相互联系及物料流动。 模型布局模型布局 p平面塑料模板平面塑料模板模拟平面布局模拟平面布局 p沙盘模型沙盘模型模拟立体布局模拟立体布局(最为常见最为常见) p虚拟现实虚拟现实(VR)模型模型数字化仿真模型数字化仿真模型 方案选择方案选择 p对上述布局方案进行定性、定量分析对上述布局方案进行定性、定量分析
27、p从若干方案中择优从若干方案中择优 317 车间布局车间布局 产品式布局产品式布局 p由于按照产品对象专业化布局，流水线间相对独立。因此，尽可能按由于按照产品对象专业化布局，流水线间相对独立。因此，尽可能按 流水线布局即可。流水线布局即可。 工艺式布局工艺式布局 p涉及频繁的物料流动，运输成本需要特别考虑涉及频繁的物料流动，运输成本需要特别考虑 p基本方法：基本方法： 作业相关图作业相关图(REL)ALDEP (Automated Layout Design Program) 从至表试验法从至表试验法CRAFT (Computerized relative allocation of faci
28、lities technique) 物料周转量法物料周转量法 318 作业相关图法作业相关图法(REL(REL图图) ) Mood提出，又称提出，又称“活动相关图活动相关图” 主要思想：主要思想： p通过各设施间活动关系的密切程度确定相对位置通过各设施间活动关系的密切程度确定相对位置 p关系密切程度关系密切程度(六等级六等级)：A、E、I、O、U、X p列出导致不同程度关系的原因列出导致不同程度关系的原因 p一一确定待布局设施相互关系一一确定待布局设施相互关系 p根据重要程度，按等级高的部门相邻的原则，安排出合理方案根据重要程度，按等级高的部门相邻的原则，安排出合理方案 代号代号密切程度密切程
29、度分数分数 AAbsolutely Important6 EExtra Important5 IImportant4 OOrdinary3 UUnimportant2 XIgnorable/negligible1 代号代号关系密切原因关系密切原因 1使用共同的原始记录使用共同的原始记录 2共用人员共用人员 3共用场地共用场地 4人员接触频繁人员接触频繁 5文件交换频繁文件交换频繁 6工作流程连续工作流程连续 7做类似的工作做类似的工作 8共用设备共用设备 9其他其他 319 某快餐店设施布局某快餐店设施布局 一个快餐店欲布置设施。该快餐店共分成一个快餐店欲布置设施。该快餐店共分成6个部门，计划
30、布置在一个个部门，计划布置在一个 23的区域内。的区域内。 已知这已知这6个部门的作业关系密切程度个部门的作业关系密切程度(如图如图)。请根据图作出合理布置。请根据图作出合理布置。 320 活动相关图的使用活动相关图的使用(1)(1) 计算相关程度积分法计算相关程度积分法 p如部门如部门1(2A+1O+1U+1X)=2*6+3+2+1=18 p其它部门得分：其它部门得分： 部门部门2=23；部门；部门3=19；部门；部门4=13；部门；部门5=21；部门；部门6=22； p将积分最高者将积分最高者(部门部门2)放在中心区域，再按积分的高低和相关程度顺放在中心区域，再按积分的高低和相关程度顺 序
31、在它周围布置序在它周围布置 pCANNOT result in a unique optimal layout plan, BUT a quasi- optimal plan set. p对这个拟优方案集可应用后面的对这个拟优方案集可应用后面的物料周转量法物料周转量法进一步评估。进一步评估。 123 465 321 活动相关图的使用活动相关图的使用(2)(2) 直接相关分析法直接相关分析法 pStep 1: 列出关系密切程度列出关系密切程度(只考虑只考虑A和和X) A： 1 2 1 3 2 6 3 5 4 6 5 6 X： 1 4 3 6 3 4 pStep 2: 确定主联系族。从确定主联系族
32、。从A出现最多的部门出现最多的部门(6)出发，将所有与此部门具出发，将所有与此部门具 有有A关系的部门放一起关系的部门放一起 pStep3: 考虑其它考虑其它“A”关系部门，尽量加在主联系族上。否则关系部门，尽量加在主联系族上。否则 画出分离的子联系族。本例中，所有的部门都能加到主联系画出分离的子联系族。本例中，所有的部门都能加到主联系 簇上去，如图簇上去，如图2所示。所示。 62 图图1 1 主联系族主联系族 5 4 62 5 4 3 1 图图2 2 联系簇联系簇 322 pStep 4: 考虑考虑X关系，画出关系，画出“X”关系联系图，如图关系联系图，如图3所示。所示。 pStep 5:
33、根据联系簇图和可供使用的区域，用实验法安置所有部门，根据联系簇图和可供使用的区域，用实验法安置所有部门， 如图如图4所示。所示。 126 354 图图3 X关系联系簇关系联系簇 1 6 3 4 图图4 最后布局最后布局 62 5 4 3 1 图图2 联系簇联系簇 323 从至从至(From-To)(From-To)表试验法表试验法 首先绘制工艺线路图首先绘制工艺线路图 p例：某机械加工车间有例：某机械加工车间有8台设备及毛坯库、检验台，共台设备及毛坯库、检验台，共10个运作单元。各运作单个运作单元。各运作单 元将在元将在110区域布局。设有区域布局。设有10个零件由此车间加工个零件由此车间加工
34、 零件号零件号IIIIIIIVVVIVIIVIIIIXX合计合计 毛坯库毛坯库111111111110 铣床铣床246325 车床车床32233,5,822210 钻床钻床43354337 镗床镗床21 磨床磨床7,953 压床压床51 内圆磨内圆磨 床床 41 锯床锯床2243 检验检验6546104633410 324 绘制零件从至表绘制零件从至表 To From 合计合计 251210 12115 24129 11147 11 123 11 11 1113 合计合计4107131131040 按此顺序布局不合理，需调整，原则：按此顺序布局不合理，需调整，原则： 尽量使带数字的格靠近对角线
35、尽量使带数字的格靠近对角线 数字大的越靠近越好。数字大的越靠近越好。 325 To From 合计合计 252110 12115 24219 14117 123 11 11 1113 11 合计合计4107103113140 ，主调列，行跟随，主调列，行跟随 326 To From 合计合计 12115 252110 24219 14117 123 11 11 1113 11 合计合计4107103113140 ，主调行，列跟随，主调行，列跟随 327 前后零件移动前后零件移动总距离总距离比较比较 上三角上三角下三角下三角 原方案原方案=135 格数格数从至数从至数 1 (2+1+4)=7 2
36、(5+2+1)=16 3(1+1+1)=9 4(1+1+1+2)=20 64=24 7(1+2)=21 82=16 格数格数从至数从至数 1 (2+1)=3 21=2 3(1+1)=6 51=5 61=6 小计：小计：11322 现方案现方案 =108 格数格数从至数从至数 1 (5+4+4)=13 2(1+2)=6 3(2+1+1)=12 41=4 51=5 72=14 8(1+1)=16 格数格数从至数从至数 1 (2+1+2)=5 2(2+1)=6 3(1+1+1)=9 51=5 61=6 71=7 小计：小计：7038 节约节约20%，收效明显，收效明显 328 这里提到的这里提到的F
37、rom-To表只考虑了距离，也即考虑单位运输成本是一样。表只考虑了距离，也即考虑单位运输成本是一样。 但实际中有可能不同设施间的但实际中有可能不同设施间的运输工具运输工具不同，成本结构也不同。可用于不同，成本结构也不同。可用于 扩展扩展From-To表表 From-To方法是一种试验法方法是一种试验法 p只适用于平面设施较少的情况只适用于平面设施较少的情况 p只能用于寻求布局上的改进，但难以得到最优只能用于寻求布局上的改进，但难以得到最优 对于设施较多的情况，则须应用计算机辅助求解优化问题对于设施较多的情况，则须应用计算机辅助求解优化问题物料周转物料周转 量法。量法。 329 定量分析的从至表
38、法定量分析的从至表法 设备月均移动次数设备月均移动次数 单位距离运输成本单位距离运输成本 锯床锯床磨床磨床冲床冲床钻床钻床车床车床插床插床 锯床锯床2174186142180 磨床磨床216521906110 冲床冲床400114951620 钻床钻床16421624168 车床车床1267110031550 插床插床429583114390 锯床锯床磨床磨床冲床冲床钻床钻床车床车床插床插床 锯床锯床0.15 0.15 0.16 0.15 0.16 磨床磨床0.180.16 0.15 0.15 0.15 冲床冲床0.15 0.150.15 0.15 0.16 钻床钻床0.18 0.15 0.1
39、50.15 0.16 车床车床0.15 0.17 0.16 0.200.15 插床插床0.15 0.15 0.16 0.15 0.15 330 定量分析的从至表法定量分析的从至表法 单位距离月均成本单位距离月均成本 单位距离月总运输成本单位距离月总运输成本 锯床锯床磨床磨床冲床冲床钻床钻床车床车床插床插床 锯床锯床32.662.79.86.328.8 磨床磨床38.98.328.59.21.5 冲床冲床60.017.114.32.43.2 钻床钻床2.963.39.36.210.9 车床车床18.912.116.063.07.5 插床插床6.314.313.317.158.5 锯床锯床磨床磨床
40、冲床冲床钻床钻床车床车床插床插床 锯床锯床71.5 122.7 12.725.235.1 磨床磨床25.491.721.315.8 冲床冲床23.618.416.5 钻床钻床69.228.0 车床车床66.0 插床插床 锯床锯床冲床冲床插床插床 磨床磨床钻床钻床车床车床 331 物料周转量法物料周转量法 N：生产单位数量：生产单位数量Lij：生产单位：生产单位i与与j之间的负载量之间的负载量 Dij：生产单位：生产单位i与与j之间的距离之间的距离cij：生产单位：生产单位i与与j单位运输成本单位运输成本 将众多方案的实际数据代入上式，取最小者将众多方案的实际数据代入上式，取最小者 对于自然设施
41、，如水源、矿藏等：对于自然设施，如水源、矿藏等： p这些自然设施也须纳入考虑这些自然设施也须纳入考虑 p这些设施不可移动这些设施不可移动约束约束 不足：只考虑了物流因素不足：只考虑了物流因素 ，而忽略了其它因素：人员流、信息流，而忽略了其它因素：人员流、信息流 p如：传统文件的频繁递送如：传统文件的频繁递送行政楼布局在南区？行政楼布局在南区？ p在办公大楼中，主要物流因素是在办公大楼中，主要物流因素是硬拷贝文件硬拷贝文件 以此来按照物料周转量法来布局办公大楼显然是不合理的以此来按照物料周转量法来布局办公大楼显然是不合理的 应围绕信息交换和处理的各种因素，如：应围绕信息交换和处理的各种因素，如：
42、工作相似性；设备共享；工作须面工作相似性；设备共享；工作须面 对面沟通配合等对面沟通配合等 11 NN ijijij ij Cc L D 332 车间之间运量表车间之间运量表 0102030405合计合计 01721414 02628 0345110 04628 0522 合计合计01114107 01 03 04 05 02 333 货货 仓仓 货货 区区 通通道道出入口出入口 所考虑的仓库类型所考虑的仓库类型 p仓库有一个出入口仓库有一个出入口 p仓库内部划分成若干标准化货仓仓库内部划分成若干标准化货仓 p仓库内共要存储仓库内共要存储N种物品种物品 pQ：如何确定各种物品在仓库内的：如何确
43、定各种物品在仓库内的 位置，使总搬运量最小？位置，使总搬运量最小？ 货货 仓仓 通通道道出入口出入口 单排货区问题单排货区问题 双排货区问题双排货区问题 仓库布局仓库布局 334 仓库布局仓库布局 单排货区问题单排货区问题(Single-Row Storage) p参数汇总参数汇总(Notations) N: 物品种类数物品种类数 b: 每个货仓长度每个货仓长度 Si: 第第i种物品在单位时间内搬运次数种物品在单位时间内搬运次数(i=1,2,N) Ai: 第第i种物品所需要的货仓数种物品所需要的货仓数(i=1,2,N) Di: 第第i种物品的平均搬运距离种物品的平均搬运距离(i=1,2,N)
44、Wi: 第第i种物品平均每次的搬运重量种物品平均每次的搬运重量(i=1,2,N) Ci: 第第i种物品在单位时间内的总搬运量种物品在单位时间内的总搬运量(i=1,2,N) C: 所有物品在单位时间内的总搬运量所有物品在单位时间内的总搬运量 335 假设假设(Assumptions) p仓库能力：仓库容量无穷大，即货仓数无限制仓库能力：仓库容量无穷大，即货仓数无限制 p同种物品必须按顺序排放同种物品必须按顺序排放 目标目标(Objective)：安排这：安排这N种物品的布局方式，使种物品的布局方式，使C最小最小 若将存储同种物品的货仓称为一个货区，并按顺序编号为若将存储同种物品的货仓称为一个货区
45、，并按顺序编号为L1, L2, , LN。 p仓库布局问题仓库布局问题排序问题排序问题 决策变量是：决策变量是： L1, L2, , LN L1, L2, , LN=1,2,N，且，且L1, L2, , LN互不相等互不相等 p货区是个相对位置的概念：每个货区货区是个相对位置的概念：每个货区Lj所包含的货仓数显然决定于所包含的货仓数显然决定于 最终存放其中的物品种类。最终存放其中的物品种类。 11 min NN iiii ii CCWDS 货货 仓仓 通通道道出入口出入口 336 分析：分析：Lj货区货区 p其中将存储第其中将存储第Lj种物品种物品 p包含的货仓数为包含的货仓数为ALj p它距
46、出入口最近距离为它距出入口最近距离为 (即：前面所有货仓总长度即：前面所有货仓总长度) p其中物品平均搬运距离为其中物品平均搬运距离为 1 1 k j L k bA 11 11 11 11 1 (1)(1) 22 jkkj j jjj jkk j jj LLLL kk L jj LLL LLL kk L b DAAA A AAA b AAbA A L 337 规划模型规划模型 模型求解：利用模型求解：利用Excel、Lingo等辅助规划求解工具。等辅助规划求解工具。 可行解数：集合可行解数：集合1,2,N的全排列数，即的全排列数，即N!，复杂度，复杂度ON! p计算机须遍历所有这些可行解方可求
47、得最优解。计算机须遍历所有这些可行解方可求得最优解。 p若问题规模过大，会成为若问题规模过大，会成为NP-hard问题。问题。 难点：如何寻求最优性条件以在难点：如何寻求最优性条件以在Polynomial Time内解决。内解决。 试考虑：双排货仓试考虑：双排货仓(Double-Row Storage)问题问题 p对对Single-Row的简单扩展。的简单扩展。 1 11 (1) min 2 . . 1,2,.,; for . j jjk jN L LLL jk j ij A CbW SA stLN LLij 338 存储物品存储物品每周搬运每周搬运 次数次数 所需货区所需货区比值比值 1电烤
48、箱电烤箱2801280 2空调空调160280 3微波炉微波炉3601360 4音响音响3753125 5电视机电视机8004200 6收音机收音机1501150 7其他其他100250 7246553 7244551 通通道道出入口出入口 仓库布置图仓库布置图 货货区区 货货区区 通通道道出入口出入口 仓库示意图仓库示意图 339 服务设施布局服务设施布局 封闭式办公室布局封闭式办公室布局 开放式办公室布局开放式办公室布局 半截屏风式组合办公布局半截屏风式组合办公布局 远程办公远程办公 340 Many thanks for your attention! 【341341】 生产运作管理生产
49、运作管理 POMPOM 主讲：中国科技大学主讲：中国科技大学 杨锋杨锋 生生 产产 运运 作作 管管 理理 中国科学技术大学中国科学技术大学 管理学院管理学院 杨杨 锋锋 博士博士 教授教授 Production ,1,2, ; 0,0,0. n iii i n ikik i iii iii pc x sta xb kK LxU in ULx 485 P/OP/O总体计划总体计划总产量计划总产量计划 说明：说明： p上述模型是最简化的模型，未考虑固定成本、缺货、生产能力等情况上述模型是最简化的模型，未考虑固定成本、缺货、生产能力等情况 p若产品不可任意分割，即若产品不可任意分割，即xi为整数，
50、那么上述问题就为整数规划为整数，那么上述问题就为整数规划(IP, Integral Programming)问题。当品种数很多时，问题规模很大，须考虑问题。当品种数很多时，问题规模很大，须考虑 求解问题。求解问题。 试建立分别考虑以下因素的规划模型：试建立分别考虑以下因素的规划模型： p1、固定成本因素、固定成本因素 p2、允许缺货，缺货不补、允许缺货，缺货不补缺货罚成本缺货罚成本 p3、考虑生产能力约束、考虑生产能力约束 486 P/OP/O总体计划总体计划生产进度计划生产进度计划 在总产量计划安排以后，就要根据每月的需求预测量制订进在总产量计划安排以后，就要根据每月的需求预测量制订进 度计
