运营管理第十章.ppt
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运营管理,第10章作业排序与控制,运营管理第二版季建华主编上海人民出版社,2,作业排序与控制,10.1作业排序问题的概念10.2制造业中的作业排序问题10.3服务业中的作业排序问题,运营管理第二版季建华主编上海人民出版社,3,10.1作业排序问题的概念,10.1.1作业排序与作业计划作业排序(Sequencing)是指为每台设备、每位员工具体确定每天的工作任务和工作顺序的过程。
作业排序与作业计划(Scheduling)是有区别的。
一般来说,作业排序只是确定工件在机器设备上的加工顺序,而作业计划则不仅要确定工件的加工顺序,还要确定机器设备加工每个工件的开始时间和完成时间。
运营管理第二版季建华主编上海人民出版社,4,10.1作业排序问题的概念,作业排序的主要目标满足交货日期的需要。
降低在制品库存,加快流动资金周转。
缩短提前期。
降低机器设备的准备时间和准备成本。
充分利用机器设备和劳动力。
运营管理第二版季建华主编上海人民出版社,5,10.1作业排序问题的概念,10.1.1作业排序问题的分类根据行业的不同,排序问题可分为制造业的排序问题和服务业的排序问题。
根据排序的对象分,可分为劳动力(或服务者)排序和生产作业(或服务对象)排序。
对于多台设备的排序问题,又可根据加工路线分为单件作业(Jobshop)排序问题和流水作业(Flowshop)排序问题。
按工件或顾客到达工作地或服务台的具体情况,可分为静态排序问题和动态排序问题。
以上是一些基本的排序分类,除此之外,还有多种分类方式,例如根据加工时间及其它参数的特征,可分为确定型排序问题和随机排序问题;根据排序的目标不同,也有不同的分类。
运营管理第二版季建华主编上海人民出版社,6,10.1作业排序问题的概念,作业排序问题的分类示意图,运营管理第二版季建华主编上海人民出版社,7,10.1作业排序问题的概念,10.1.3作业排序的优先规则最短加工时间规则SPT(shortestprocessingtime)或SOT(shortestoperationtime):
优先选择加工时间最短的工件。
最早到期规则EDD(earliestduedate):
优先选择完工期限最早的工件。
先到先服务规则FCFS(firstcomefirstserved):
优先选择最早进入排序集合的工件。
最小关键比例规则SCR(smallestcriticalratio):
优先选择关键比例最小的工件,其中,关键比例=(交货期-当前期)/余下的加工时间。
最少工作量规则LWKR(Leastworkremaining):
优先选择余下加工时间最短的工件。
最多工作量规则MWKR(mostworkremaining):
优先选择余下加工时间最长的工件。
运营管理第二版季建华主编上海人民出版社,8,10.2制造业中的n/m排序问题,许多项工件要在一个或几个工作地进行加工,每一个工作地都安置有不同的机器设备和工人,每个工件的加工路线都一致。
一般来说,对于作业排序问题,工件在不同机器上的加工顺序不一定完全一致,但本节只讨论所有工件在各个工作地的加工顺序都相同的情况。
为了便于说明,我们将n种工件在m台设备上加工的排序问题表示为n/m。
运营管理第二版季建华主编上海人民出版社,9,10.2制造业中的n/m排序问题,10.2.1n/1排序问题n/1排序问题即指n种工件在单台设备上加工的排序问题。
在评价作业排序方案时,工件流程时间、工件延期交货天数、时间跨度和平均工件库存数是几个主要的绩效评价指标。
运营管理第二版季建华主编上海人民出版社,10,10.2制造业中的n/m排序问题,作业排序的SPT、EDD、FCFS、SCR等优先规则在这几个指标存在着比较大的差异。
例如,某加工车间要为2003年9月份加工的6批产品进行作业排序,每批的件数相同,都是1000件,公司对各种产品的加工时间都设定了工时定额,销售部门提出了各种产品的预定交货期。
运营管理第二版季建华主编上海人民出版社,11,10.2制造业中的n/m排序问题,方案1:
遵循FCFS规则排序。
FCFS的排序顺序是按照待加工的产品从上一道工序转到该加工工序的先后顺序来确定的,即如表11-3所示,BY050GL310GM270BY471LN002LY120,总流程时间=158天平均流程时间=总流程时间/型号数=158/6=26.3天平均延期交货天数=延期交货总天数/型号数=53/6=8.83天时间跨度=40天平均在制品库存数=总流程时间/时间跨度批量=158/401000=3950件,运营管理第二版季建华主编上海人民出版社,12,10.2制造业中的n/m排序问题,方案2:
采用SPT规则。
SPT优先规则为优先选择加工时间最短的产品。
根据SPT规则,这六批不同的产品在该加工工序的顺序为LN002LY120BY471GL310GM270BY050,总流程时间=120天平均流程时间=120/6=20天平均延期交货天数=38/6=6.3天时间跨度=40天平均在制品库存数=120/401000=3000件,运营管理第二版季建华主编上海人民出版社,13,10.2制造业中的n/m排序问题,方案3:
采用EDD规则。
EDD规则将最早预定交货期限作为优先选择标准。
根据EDD规则,这六批产品的加工顺序为CAEBDF,总流程时间=144天平均流程时间=144/6=24天平均延期交货天数=37/6=6.17天时间跨度=40天平均在制品库存数=144/401000=3600台,运营管理第二版季建华主编上海人民出版社,14,10.2制造业中的n/m排序问题,方案4:
采用SCR规则。
关键比例=(预期交货期当前日期)/检验时间,根据SCR规则,这六批产品的加工顺序为GM270GL310BY050BY471LY120LN002,总流程时间=155天平均流程时间=155/6=25.8天平均延期交货天数=47/6=7.83天时间跨度=40天平均在制品库存数=155/401000=3875台,运营管理第二版季建华主编上海人民出版社,15,10.2制造业中的n/m排序问题,将以上四种规则的排序结果汇总,得以下表格,从以上例子可知,FCFS和SCR两种规则的效率较低,既导致较高的平均流程时间,有造成较多的在制品库存。
一般而言,SPT和EDD是两种较优的排序规则,是企业排序时常用的优先规则。
SPT规则可使工件的平均流程时间最短,从而减少在制品的库存数量,从而减少企业的资金占用,降低成本。
EDD规则可使工件延期交付时间较小,能够导致较高的客户满意水平。
运营管理第二版季建华主编上海人民出版社,16,10.2制造业中的n/m排序问题,10.2.2n/2排序问题n/2排序问题是指n种工件在2台机器设备(工作地)上进行加工的排序问题。
假设有n个工件的加工要经过两台设备,并且所有工件的加工路线都相同。
在这种情况下,全部完工时间是一个关键的评价标准,排序的目标是使全部完工时间最短。
对n/2的排序问题,S.M.Johnson于1954年提出了一个有效算法,运营管理第二版季建华主编上海人民出版社,17,10.2制造业中的n/m排序问题,Johnson算法的适用条件排序的目标函数是使全部完工时间最小工件在两台设备上的加工顺序完全相同所有工作同时到达第一台设备等待加工每种工件在每台设备上的加工时间均已知,运营管理第二版季建华主编上海人民出版社,18,10.2制造业中的n/m排序问题,Johnson算法的思路尽量减少第二台设备上的等待加工的时间,因此,把第二台设备上加工时间长的工件先加工,在第二台设备上加工时间短的工件后加工。
运营管理第二版季建华主编上海人民出版社,19,10.2制造业中的n/m排序问题,Johnson算法的步骤先作n个工件在两台设备上的加工时间的工时矩阵。
在工时矩阵M中找出最小元素aij,若最小元素不止一个,可任选其一。
如果最小元素aij在上行,即最短的加工时间出现在第一台设备上,则对应的工件应排在最前位置;如果最小元素aij在下行,即最短的加工时间出现在第二台设备上,则对应的工件排在最后位置。
从加工时间矩阵中划去已排序的工件,然后对余下的工件重复步骤
(2)和步骤(3),直到全部工件都被安排完。
2,5,6,1,4,3,3,4,1,6,5,2,运营管理第二版季建华主编上海人民出版社,22,10.2制造业中的n/m排序问题,10.2.3n/m排序问题为了解决生产实际中的排序问题,人们提出了各种启发式算法。
启发式算法以较少的计算量得到较为满意的解。
CDS法Palmer法是两种常用的求解n/m排序问题的启发式算法。
运营管理第二版季建华主编上海人民出版社,23,10.2制造业中的n/m排序问题,CDS法CDS法实际上是Johnson规则在n/m排序问题中的应用,是将n/m问题转换成(m-1)个n/2排序问题,然后取其中最优值,从而得到n/m排序问题的较为满意的解。
假设Pik为第i种工件在第k台设备上的加工时间,CDS法的基本思想是为加工时间和,用Johnson规则求从l=1到l=m-1的共(m-1)次n/2排序问题的最优解,取其中最好的结果,作为n/m排序问题的近似最优解。
约翰逊贝尔曼扩展法(CDS),将零件在第1台与第m台设备上的加工看作两台设备流水排序问题,排出方案1;将零件在第1、2台设备上的加工时间合并、第(m-1)、m台设备上的加工时间合并,所得到的两组加工时间,排出方案2;将第1、2、3台设备的加工时间合并、第(m-2)、(m-1)、m台设备上的加工时间合并,所得到的两组加工时间,排出方案3;,约翰逊贝尔曼规则扩展法(续),重复以上运算。
最后将第1、2、(m-1)台共(m-1)台机床的加工时间合并,第2、3、m台共(m-1)台机床的加工时间合并,所得到的两组加工时间,排出方案m-1;求出以上(m-1)个方案中总流程时间最短者为最优或近似最优方案。
(二)三台设备的流水型排序问题,约翰逊贝尔曼拓展法:
设有A、B、C三台加工设备,在满足:
mintiAmaxtkB或mintiCmaxtkB两条件之一的情况下,可将三台设备转换为两台假想设备G与H,且:
tiG=tiA+tiBtiH=tiB+tiC,例12-3,因为mintiA=6maxtkB=6,符合条件1,故可将A、B、C转换为G与H:
加工顺序:
J2J4J3J1,求得总流程时间为48小时(记得减去多加的一组B机器上的零件的加工时间)。
以8台设备为例的贝尔曼扩展法,1;81、2;7、81、2、3;6、7、81、2、3、4;5、6、7、81、2、3、4、5;4、5、6、7、81、2、3、4、5、6;3、4、5、6、7、81、2、3、4、5、6、7;2、3、4、5、6、7、8,运营管理第二版季建华主编上海人民出版社,31,10.2制造业中的n/m排序问题,Palmer法1965年,Palmer提出了一种按斜度指标排列工件的加工顺序的启发式算法。
工件的斜度指标的计算公式为:
其中,m为设备数(或工作地数),Pik为工件i在设备k上的加工时间。
按照各工件的斜度指标值非增的顺序排列工件,可得到满意的排序结果。
运营管理第二版季建华主编上海人民出版社,32,10.2制造业中的n/m排序问题,10.2.4生产作业控制生产作业计划是在生产活动发生之前制定的,尽管在制定作业计划时考虑了设备的生产能力,但由于在实施过程中存在的一些随机因素和不确定性因素,往往会造成实施情况与计划发生偏差。
运营管理第二版季建华主编上海人民出版社,33,10.2制造业中的n/m排序问题,输入/输出控制输入/输出(I/O)控制是对工作地的工作流进行控制,是生产计划和控制系统的一个主要特征。
I/O控制的目的是管理工作流,其主要规则是输入一个工作地的工作流不应该超过该工作地的输出流。
输入/输出控制方法通过分析输入与输出之间的差异,有助于管理者找出问题的根源,采取适当的措施,从根本上消除问题,从而起到有效控制作业实施过程,保证计划的顺利完成。
运营管理第二版季建华主编上海人民出版社,34,10.2制造业中的n/m排序问题,如某一台加工设备的输入/输出报告如下表所示,各期差异是“实际值”与“计划值”之差,例如在第1期,实际输入为180单位,而计划输入为160单位,两者之间的差异为+20单位。
同样计算第1期的计划输出和实际输出,可知其差异为10。
“实际输入”减去“实际输出”,再加上上期积压,就可以得到本期的积压单位数。
运营管理第二版季建华主编上海人民出版社,35,10.2制造业中的n/m排序问题,甘特图甘特图是作业排序与跟踪控制最常用的一种工具,最早由HenryL.Gantt于1971年提出。
甘特图能够使管理者为各项作业安排进度,然后再随着时间的推移,对比计划进度与实际完成情况,进行监控工作。
甘特图的优点在于简单明了,能够普遍应用于作业、任务、项目等的计划和控制。
运营管理第二版季建华主编上海人民出版社,36,10.2制造业中的n/m排序问题,假设某车间需要加工一批产品,客户要求在2004年1月交付,同时该车间还有若干批来自其他客户的定单,因此,必定存在着作业排序与控制的问题。
运营管理第二版季建华主编上海人民出版社,37,10.3服务业的排序问题,10.3.1服务业作业排序与制造业作业排序的区别制造业与服务业是不同的,制造业提供的是有形的产品,可以进行储存,而服务业提供的服务是不能储存的,因此,服务业的作业排序计划与制造业的作业排序计划是有区别的。
制造业是通过工人生产产品,通过产品为顾客提供服务,而服务业是通过员工的劳动直接为顾客服务。
在服务业中,企业与顾客的关系比制造企业与客户之间的关系更加紧密。
服务作业排序与制造作业排序存在很大的区别,其根本原因在于:
服务不能象产品一样储存,无法进行预先生产,以及顾客需要服务的随机性。
运营管理第二版季建华主编上海人民出版社,38,10.3服务业的排序问题,10.3.2客户需求排序随机排队模型由于能力是有限的,而顾客需求是随机的,因此,不可避免地会出现顾客等待接受服务的排队现象。
一般来说,顾客到来的时间和服务的时间都是随机变量,这是产生排队现象的根本原因。
运营管理第二版季建华主编上海人民出版社,39,10.3服务业的排序问题,随机服务系统由输入过程、排队规则和服务机构三部分构成,运营管理第二版季建华主编上海人民出版社,40,10.3服务业的排序问题,M/M/1排队模型令表示平均到达率;表示平均服务率;表示服务能力利用率;表示服务系统中没有顾客的概率;表示服务系统中顾客数为n的概率;为系统中顾客的平均数;为处于排队等待状态中的顾客的平均数;表示顾客在服务系统中的平均停留时间;为顾客排队的平均时间。
则在M/M/1模型中:
运营管理第二版季建华主编上海人民出版社,41,10.3服务业的排序问题,调整顾客到达率的措施采用预约系统。
采用预订系统。
采用差异定价措施。
运营管理第二版季建华主编上海人民出版社,42,10.3服务业的排序问题,10.3.3服务人员排序服务人员排序,即将服务人员安排到顾客需求不同的时间段内,通过适当安排服务人员来调整服务能力,从而最大程度地满足不同时间段内的不同服务需求。
从服务企业角度来分析,服务人员排序的目的在于降低成本,提高服务水平,也就是说安排尽可能少的员工来满足尽可能多的服务需求。
运营管理第二版季建华主编上海人民出版社,43,10.3服务业的排序问题,服务人员排序问题是要制定某种排序计划,使每个服务人员都能得到两天连续的休息日,同时又要保证每天的服务人员需求量,以及使使用的服务人员最少。
下面介绍一种单班次的连续休息日的服务人员排序问题的启发式算法。
具体步骤如下:
从每周的人员需求量中,找出服务人员需求量总和最少的连续两天。
如服务人员需求量最少的两天的情况有多种,如星期一和星期二、星期四和星期五,那么可以任选一种情况。
指定第1位员工在步骤1确定的两天内休息,在其他五天内工作。
将第1位员工工作的五天内的服务人员需求量中减去1。
重复步骤1和步骤2,直到将所有服务人员的工作日与休息日安排完毕。
运营管理第二版季建华主编上海人民出版社,44,10.3服务业的排序问题,10.3.4调整服务能力的策略进行有效的人员班次排序。
对组织结构、服务流程进行重组。
雇佣和培养多技能的员工。
利用临时工或兼职人员。
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