Sequencing and
Shop Floor Scheduling
Management
2001/2/21
机械工程学院 工业工程系
作业 排程与车间作业计划
2001/2/21车间作业控制的内容和意义
车间作业控制（ shop floor control）
目的：
— 控制生产作业在执行中不偏离 MPS/MRP计划；
— 出现偏离时，采取措施，纠正偏差，若无法纠正，则反馈到计划层；
— 报告生产作业执行结果。
内容：
— 控制加工设备完好,人员出勤；
— 控制加工件在工作中心加工按排定的工序加工；
— 保持物流稳定,控制投入和产出的工作量 ;
— 控制加工成本，结清定单，完成库存事务处理。
2001/2/21任务下达流程据概要
审
查
订
单
确认
工具
物料
和能
力需
求
确定
工具
物料
能力
可用
性
？
进
行
排
序
已
解
决
？
决
定
订
单
下
达
订
单
下
达
重新排序
否 是
是
否
2001/2/21常用调度措施
在需要压缩生产周期的情况下，一般有以下措施：
?串行改 平行作业 通过设依次顺序作业中下道工序的排队时间 Q为负
值来实现
依次顺序作业
平行顺序作业
工作中心 1 工作中心 2 工作中心 3
Q S R M Q S R M Q S R M
提前期
Q S R M 工作中心 1
Q S R M 工作中心 2
Q S R M 工作中心 3
提前期
Q=排队时间
S=准备时间
R=加工时间
M=传送时间
2001/2/21常用调度措施
?加工单分批 把原来一张加工单加工的数量分成几批，由几张加工单
来完成，以缩短加工周期。每批的数量可以不同。采用加工单分批或分
割只有在用几组工作中心能完成同样的工作时才有可能。每组工作中心
需要有准备时间，准备时间增加了。此外，还可能需要几套工艺装备，
成本也会增加。有时，一道工序由一台工作中心完成,下一道工序分
成由两组不同的工作中心加工，然后又由一台工作中心来完成第三道工
序。
? 压缩排队、等待和传送时间 。有人为设定和系统按设定的比例压缩两
种处理方式。
? 替代工序或改变工艺
? 其它。如加班加点, 调配人力。
甘特图 2001/2/21
甘特图又叫作业进度计划表,可以用来帮助制定计划和跟踪作业。甘特
图是一种绘制任务的横道图，它不仅用于协调已计划好的活动，而且还
用于项目计划的制定
作业 周一 周二 周三 周四 周五
A
B
C
甘特图符号
一个活动的开始
一个活动的结束
计划允许的活动时间
实际工作进程
为非生产性活动空出的
时间，如修理、常规维
修、材料出库等
2001/2/21排序的分类
服务业 -----主要是人力的排序
制造业 ---- 主要是加工件在设备上的排序
制造业, 主要是实行 MRP计划企业
但以 工艺专业化 按排设备的车间
排序问题的应用和分类
分类, n 工件到 1台机器 ---- n/1
n 工件到 2台机器 ----n/2
静态和动态排序
车间作业排序和计划的关系 2001/2/21
作业计划和排序的关系
1 排序,Sequencing
决定不同加工件在 加工中心的加工顺序 ;
2 作业计划 Scheduling
而作业计划的主要问题不但要确定来件在各台机器上工件的
加工顺序，而且，在通常情况下都规定最早可能开工时间和结
束时间,但，当工件的加工顺序确定之后，作业计划也就基本
确定了。所以，人们常常不加区别地使用, 排序, 与, 作业计
划, 。
2001/2/21派工单
? 派工单（ dispatch list） 或称调度单，是一种面向工作
中心说明加工优先级的文件，说明工作 中心 在一周或一个时
期内要完成的生产任务。
? 说明哪些工作已经达到，应当什么时间开始加工，什么时
间完成，计划加工时数是多少，完成后又应传给哪道工序。
? 说明哪些工件即将达到，什么时间到，从哪里来。
? 根据派工单，车间调度员、工作中心操作员对目前和即将
到达的任务一目了然。
数量
需用 完成
2001/2/21派工单的典型格式
计划进度
开始日期 完工日期
物料
号
物料
名称
工作中心,8513 名称：车床
加工
单号
工序
号
数量
需用 完成
时间
准备 加工
上工
序
下工
序
正加工的工件
已加工的工件
将达到的工件
75831 D 97087 20 16 20 970504 970504 1.0 1028 8601
88501 C 97098 50 20 970504 970506 0.2 15 1028 8603
51888 F 97120 40 40 970506 970507 0.2 10 8420 入库
16877 G 97376 20 30 970507 970507 0.1 5.0 8510 8523
37414 D 97087 25 15 970510 970511 0.1 8.0 7100 8200
88501 C 97098 10 10 970512 970512 0.1 3.0 7200 8532
2001/2/21作业排序的重要性
在排序不恰当的车间，经常会出现作业等待时
间占总生产周期的 95%，从而造成一个较长的
工作流周期，再加上库存时间和其他时间，就
会使现金流周期长
工作流相当于现金流，而作业排序是整个过程
的核心。作业排序是安排作业的活动、资源使
用或配置设施的时间表 。
排序的重要性
2001/2/21车间作业排序的目标
工作中心作业排序的目标是：
? 满足交货期
? 极小化提前期
? 极小化准备时间或成本
? 极小化在制品库存
? 极大化设备或劳动力的利用
（ 注：最后一个目标是有争议的, 因为仅仅依靠保持所有设
备 /或员工处于繁忙的状态可能不是在工序中管理生产的最有
效方法）
作业排序的优先规则 2001/2/21
1FCFS（ 先到优先）, 按订单送到的先后顺序进行加工,
2 SOT（ 最短作业时间优先）, 这个规则等同于
SPT（ 最短加工时间）规则。
3 Ddate(交货期优先 ),最早交货期最早加工。
作业排序的优先规则 2001/2/21
4,STR（ 剩余时间最短优先）,
剩余时间是指 交货期前所剩余时间减去加工时间所得的差值。
5 RAN(随机排序 )
主管或操作工通常随意选择一件他们喜欢的进行
加工。
6 LCFS（ 后到优先）,该规则经常作为缺省规
则使用。因为后来的工单放在先来的上面，操
作人员通常是先加工上面的工单。
N个作业单台工作中心的排序 2001/2/21
,n个作业 —— 单台工作中心的问题, 或, n/1”,理论上, 排
序问题的难度随着工作中心数量的增加而增大, 而不是随着作
业数量的增加而增大, 对 n 的 约 束 是 其 必 须 是 确 定
的有限的数
例,n个作业单台工作中心排序问题。在一周的开始，有 5位顾客提交了
他们的订单。原始数据为：
订单（以到达的顺序） 加工时间 /天 交货期 /天
A
B
C
D
E
3
4
2
6
1
5
6
7
9
2
方案一,FCFS规则 2001/2/21
方案一 利用 FCFS规则，其流程时间的结果如下：
加工顺序 加工时间 交货日期 流程时间
A
B
C
D
E
3
4
2
6
1
5
6
7
9
2
0+3=3
3+4=7
7+2=9
9+6=15
15+1=16
总流程时间 =3+7+9+15+16=50（天）
平均流程时间 =50/5=10天
将每个订单的交货日期与其流程时间相比较，发现只有 A订单能按时交
货。订单 B,C,D和 E将会延期交货，延期时间分别为 1,2,6,14天。每个
订单平均延期 （ 0+1+1+2+6+14） /5=4.6天 。
方案二,SOT规则 2001/2/21
方案二 利用 SOT（ 最短作业时间）规则，流程时间为：
加工顺序 加工时间 交货日期 流程时间
E
C
A
B
D
1
2
3
4
6
2
7
5
6
9
0+1=1
1+2=3
3+3=6
6+4=10
10+6=16
总流程时间 =1+3+6+10+16=36（天）
平均流程时间 =36/5=7.5天
SOT规则的平均流程时间比 FCFS规则的平均流程时间小。另外，订单 E
和 C将在交货日期前完成，订单 A仅延期 1天。每个订单的平均延期时间
为 （ 0+0+1+4+7） /5=2.4天。
方案三,Ddate规则 2001/2/21
加工顺序 加工时间 交货日期 流程时间
E
A
B
C
D
1
3
4
2
6
2
5
6
7
9
0+1=1
1+3=4
4+4=8
8+2=10
10+6=16
总流程时间 =1+4+8+10+16=39（天）
平均流程时间 =39/5=7.8天
在这种情况下，订单 B,C和 D将会延期，平均延期时间为 （ 0+0+2+3+7
） /5=2.4天。
方案三 利用 Ddate(最早交货期最先加工 )规则，排序结果为
方案四,LCFS规则 2001/2/21
加工顺序 加工时间 交货日期 流程时间
E
D
C
B
A
1
6
2
4
3
2
9
7
6
5
0+1=1
1+6=7
7+2=9
9+4=13
13+3=16
总流程时间 =1+7+9+13+16=46（天）
平均流程时间 =46/5=9.2天
平均延期 =4.0天
方案四 利用 LCFS（ 后到先服务）规则，预计流程时间为：
方案五：随机 2001/2/21
加工顺序 加工时间 交货日期 流程时间
D
C
A
E
B
6
2
3
1
4
9
7
5
2
6
0+6=6
6+2=8
8+3=11
11+1=12
12+4=16
总流程时间 =6+8+11+12+16=55（天）
平均流程时间 =55/5=11天
平均延期 =5.4天
方案五 利用随机规则，排序结果为：
方案六,STR规则 2001/2/21
加工顺序 加工时间 交货日期 流程时间
E
A
B
D
C
1
3
4
6
2
2
5
6
9
7
0+6=6
1+3=4
4+4=8
8+6=14
14+2=16
总流程时间 =6+4+8+14+16=43（天）
平均流程时间 =43/5=8.6天
平均延期 =3.2天
方案六利用 STR（ 剩余松弛时间最短）规则，排序结果为：
优先调度规则比较 2001/2/21
规则 总的完成时间 平均完成时间 平均延期
FCFS
SOT(SPT)
DDate
LCFS
随机
STR
50
36
39
46
53
43
10
7.2
7.8
9.2
10.6
8.6
4.6
2.4
2.4
4.0
5.4
3.2
很明显，此例中 SOT比其余的规则都好，但情况总是这样的吗？答案是
肯定的。另外，从数学上可以证明，在 n/1情况下，用其他的评价准则，
如等待时间均值和完成时间均值最小,SOT规则也是最优方案。事实上
，这个简单被称为,在整个排序学科中最重要的概念”
N个作业两台工作中心排序 2001/2/21
S.M.Johnson于 1954年提出了一个排序方法，其目的
是极小化从第一个作业开始到最后一个作业为止的全
部流程时间。约翰逊规则包含下列几个步骤：
A.列出每个作业在两台工作中心上的作业时间表 ；
B.找出最短的作业时间；
C.如果最短的作业时间来自第一台工作中心，则将它
排到前面；如果最短的作业时间来自第二个工作中
心，则将该作业排到最后；
D.对剩余作业重复进行步骤 A和 B,直到排序完成。
2001/2/21练习二
下表为要排序工件的有关情况，这些工件需要在一台机床上加工
（ 1）先到先服务排序结果是什么？
（ 2）最短作业时间排序结果是什么？
（ 3）剩余松弛时间排序结果是什么？
（ 4）最早交货日期排序结果是什么？
（ 5）以上排序的流程时间均值各是多少？
工件
A
B
C
D
E
F
G
加工时间 /天
4
12
2
11
10
3
6
交货日期
20
30
15
16
18
5
9
MRP习题 2001/2/21
如图所示，制成的桌子由桌面和桌腿组装件所构
成，而桌腿组装件是由四条桌腿，两个短横档，
两个长横档组成。
桌面
桌
腿
长横档
短
横
档 桌腿组装件
时间安排表如表 1所示，主生产计划对桌子制成品需求如表 2：
周
1
1
1
1
1
2
组装桌子
完成桌腿组装件 *
购买桌腿
购买短横档
购买长横档
购买桌面
* 桌面,桌腿,短横档和长横档为外购件
表 1
：
表 2
：
桌子总需求
已有存货 /计划到货
周
1
桌面
已有存货 /计划到货
桌腿组装件
已有存货 /计划到货
桌腿
已有存货 /计划到货
短横档
已有存货 /计划到货
长横档
已有存货 /计划到货
2 3 4 5 6
—
50
—
—
—
—
200
—
150
—
100
—
50 50 — — — —
100 — — — — —
150 100 — — — —
50 — — — — —
— — — — — —
请制作物料计划清单
Shop Floor Scheduling
Management
2001/2/21
机械工程学院 工业工程系
作业 排程与车间作业计划
2001/2/21车间作业控制的内容和意义
车间作业控制（ shop floor control）
目的：
— 控制生产作业在执行中不偏离 MPS/MRP计划；
— 出现偏离时，采取措施，纠正偏差，若无法纠正，则反馈到计划层；
— 报告生产作业执行结果。
内容：
— 控制加工设备完好,人员出勤；
— 控制加工件在工作中心加工按排定的工序加工；
— 保持物流稳定,控制投入和产出的工作量 ;
— 控制加工成本，结清定单，完成库存事务处理。
2001/2/21任务下达流程据概要
审
查
订
单
确认
工具
物料
和能
力需
求
确定
工具
物料
能力
可用
性
？
进
行
排
序
已
解
决
？
决
定
订
单
下
达
订
单
下
达
重新排序
否 是
是
否
2001/2/21常用调度措施
在需要压缩生产周期的情况下，一般有以下措施：
?串行改 平行作业 通过设依次顺序作业中下道工序的排队时间 Q为负
值来实现
依次顺序作业
平行顺序作业
工作中心 1 工作中心 2 工作中心 3
Q S R M Q S R M Q S R M
提前期
Q S R M 工作中心 1
Q S R M 工作中心 2
Q S R M 工作中心 3
提前期
Q=排队时间
S=准备时间
R=加工时间
M=传送时间
2001/2/21常用调度措施
?加工单分批 把原来一张加工单加工的数量分成几批，由几张加工单
来完成，以缩短加工周期。每批的数量可以不同。采用加工单分批或分
割只有在用几组工作中心能完成同样的工作时才有可能。每组工作中心
需要有准备时间，准备时间增加了。此外，还可能需要几套工艺装备，
成本也会增加。有时，一道工序由一台工作中心完成,下一道工序分
成由两组不同的工作中心加工，然后又由一台工作中心来完成第三道工
序。
? 压缩排队、等待和传送时间 。有人为设定和系统按设定的比例压缩两
种处理方式。
? 替代工序或改变工艺
? 其它。如加班加点, 调配人力。
甘特图 2001/2/21
甘特图又叫作业进度计划表,可以用来帮助制定计划和跟踪作业。甘特
图是一种绘制任务的横道图，它不仅用于协调已计划好的活动，而且还
用于项目计划的制定
作业 周一 周二 周三 周四 周五
A
B
C
甘特图符号
一个活动的开始
一个活动的结束
计划允许的活动时间
实际工作进程
为非生产性活动空出的
时间，如修理、常规维
修、材料出库等
2001/2/21排序的分类
服务业 -----主要是人力的排序
制造业 ---- 主要是加工件在设备上的排序
制造业, 主要是实行 MRP计划企业
但以 工艺专业化 按排设备的车间
排序问题的应用和分类
分类, n 工件到 1台机器 ---- n/1
n 工件到 2台机器 ----n/2
静态和动态排序
车间作业排序和计划的关系 2001/2/21
作业计划和排序的关系
1 排序,Sequencing
决定不同加工件在 加工中心的加工顺序 ;
2 作业计划 Scheduling
而作业计划的主要问题不但要确定来件在各台机器上工件的
加工顺序，而且，在通常情况下都规定最早可能开工时间和结
束时间,但，当工件的加工顺序确定之后，作业计划也就基本
确定了。所以，人们常常不加区别地使用, 排序, 与, 作业计
划, 。
2001/2/21派工单
? 派工单（ dispatch list） 或称调度单，是一种面向工作
中心说明加工优先级的文件，说明工作 中心 在一周或一个时
期内要完成的生产任务。
? 说明哪些工作已经达到，应当什么时间开始加工，什么时
间完成，计划加工时数是多少，完成后又应传给哪道工序。
? 说明哪些工件即将达到，什么时间到，从哪里来。
? 根据派工单，车间调度员、工作中心操作员对目前和即将
到达的任务一目了然。
数量
需用 完成
2001/2/21派工单的典型格式
计划进度
开始日期 完工日期
物料
号
物料
名称
工作中心,8513 名称：车床
加工
单号
工序
号
数量
需用 完成
时间
准备 加工
上工
序
下工
序
正加工的工件
已加工的工件
将达到的工件
75831 D 97087 20 16 20 970504 970504 1.0 1028 8601
88501 C 97098 50 20 970504 970506 0.2 15 1028 8603
51888 F 97120 40 40 970506 970507 0.2 10 8420 入库
16877 G 97376 20 30 970507 970507 0.1 5.0 8510 8523
37414 D 97087 25 15 970510 970511 0.1 8.0 7100 8200
88501 C 97098 10 10 970512 970512 0.1 3.0 7200 8532
2001/2/21作业排序的重要性
在排序不恰当的车间，经常会出现作业等待时
间占总生产周期的 95%，从而造成一个较长的
工作流周期，再加上库存时间和其他时间，就
会使现金流周期长
工作流相当于现金流，而作业排序是整个过程
的核心。作业排序是安排作业的活动、资源使
用或配置设施的时间表 。
排序的重要性
2001/2/21车间作业排序的目标
工作中心作业排序的目标是：
? 满足交货期
? 极小化提前期
? 极小化准备时间或成本
? 极小化在制品库存
? 极大化设备或劳动力的利用
（ 注：最后一个目标是有争议的, 因为仅仅依靠保持所有设
备 /或员工处于繁忙的状态可能不是在工序中管理生产的最有
效方法）
作业排序的优先规则 2001/2/21
1FCFS（ 先到优先）, 按订单送到的先后顺序进行加工,
2 SOT（ 最短作业时间优先）, 这个规则等同于
SPT（ 最短加工时间）规则。
3 Ddate(交货期优先 ),最早交货期最早加工。
作业排序的优先规则 2001/2/21
4,STR（ 剩余时间最短优先）,
剩余时间是指 交货期前所剩余时间减去加工时间所得的差值。
5 RAN(随机排序 )
主管或操作工通常随意选择一件他们喜欢的进行
加工。
6 LCFS（ 后到优先）,该规则经常作为缺省规
则使用。因为后来的工单放在先来的上面，操
作人员通常是先加工上面的工单。
N个作业单台工作中心的排序 2001/2/21
,n个作业 —— 单台工作中心的问题, 或, n/1”,理论上, 排
序问题的难度随着工作中心数量的增加而增大, 而不是随着作
业数量的增加而增大, 对 n 的 约 束 是 其 必 须 是 确 定
的有限的数
例,n个作业单台工作中心排序问题。在一周的开始，有 5位顾客提交了
他们的订单。原始数据为：
订单（以到达的顺序） 加工时间 /天 交货期 /天
A
B
C
D
E
3
4
2
6
1
5
6
7
9
2
方案一,FCFS规则 2001/2/21
方案一 利用 FCFS规则，其流程时间的结果如下：
加工顺序 加工时间 交货日期 流程时间
A
B
C
D
E
3
4
2
6
1
5
6
7
9
2
0+3=3
3+4=7
7+2=9
9+6=15
15+1=16
总流程时间 =3+7+9+15+16=50（天）
平均流程时间 =50/5=10天
将每个订单的交货日期与其流程时间相比较，发现只有 A订单能按时交
货。订单 B,C,D和 E将会延期交货，延期时间分别为 1,2,6,14天。每个
订单平均延期 （ 0+1+1+2+6+14） /5=4.6天 。
方案二,SOT规则 2001/2/21
方案二 利用 SOT（ 最短作业时间）规则，流程时间为：
加工顺序 加工时间 交货日期 流程时间
E
C
A
B
D
1
2
3
4
6
2
7
5
6
9
0+1=1
1+2=3
3+3=6
6+4=10
10+6=16
总流程时间 =1+3+6+10+16=36（天）
平均流程时间 =36/5=7.5天
SOT规则的平均流程时间比 FCFS规则的平均流程时间小。另外，订单 E
和 C将在交货日期前完成，订单 A仅延期 1天。每个订单的平均延期时间
为 （ 0+0+1+4+7） /5=2.4天。
方案三,Ddate规则 2001/2/21
加工顺序 加工时间 交货日期 流程时间
E
A
B
C
D
1
3
4
2
6
2
5
6
7
9
0+1=1
1+3=4
4+4=8
8+2=10
10+6=16
总流程时间 =1+4+8+10+16=39（天）
平均流程时间 =39/5=7.8天
在这种情况下，订单 B,C和 D将会延期，平均延期时间为 （ 0+0+2+3+7
） /5=2.4天。
方案三 利用 Ddate(最早交货期最先加工 )规则，排序结果为
方案四,LCFS规则 2001/2/21
加工顺序 加工时间 交货日期 流程时间
E
D
C
B
A
1
6
2
4
3
2
9
7
6
5
0+1=1
1+6=7
7+2=9
9+4=13
13+3=16
总流程时间 =1+7+9+13+16=46（天）
平均流程时间 =46/5=9.2天
平均延期 =4.0天
方案四 利用 LCFS（ 后到先服务）规则，预计流程时间为：
方案五：随机 2001/2/21
加工顺序 加工时间 交货日期 流程时间
D
C
A
E
B
6
2
3
1
4
9
7
5
2
6
0+6=6
6+2=8
8+3=11
11+1=12
12+4=16
总流程时间 =6+8+11+12+16=55（天）
平均流程时间 =55/5=11天
平均延期 =5.4天
方案五 利用随机规则，排序结果为：
方案六,STR规则 2001/2/21
加工顺序 加工时间 交货日期 流程时间
E
A
B
D
C
1
3
4
6
2
2
5
6
9
7
0+6=6
1+3=4
4+4=8
8+6=14
14+2=16
总流程时间 =6+4+8+14+16=43（天）
平均流程时间 =43/5=8.6天
平均延期 =3.2天
方案六利用 STR（ 剩余松弛时间最短）规则，排序结果为：
优先调度规则比较 2001/2/21
规则 总的完成时间 平均完成时间 平均延期
FCFS
SOT(SPT)
DDate
LCFS
随机
STR
50
36
39
46
53
43
10
7.2
7.8
9.2
10.6
8.6
4.6
2.4
2.4
4.0
5.4
3.2
很明显，此例中 SOT比其余的规则都好，但情况总是这样的吗？答案是
肯定的。另外，从数学上可以证明，在 n/1情况下，用其他的评价准则，
如等待时间均值和完成时间均值最小,SOT规则也是最优方案。事实上
，这个简单被称为,在整个排序学科中最重要的概念”
N个作业两台工作中心排序 2001/2/21
S.M.Johnson于 1954年提出了一个排序方法，其目的
是极小化从第一个作业开始到最后一个作业为止的全
部流程时间。约翰逊规则包含下列几个步骤：
A.列出每个作业在两台工作中心上的作业时间表 ；
B.找出最短的作业时间；
C.如果最短的作业时间来自第一台工作中心，则将它
排到前面；如果最短的作业时间来自第二个工作中
心，则将该作业排到最后；
D.对剩余作业重复进行步骤 A和 B,直到排序完成。
2001/2/21练习二
下表为要排序工件的有关情况，这些工件需要在一台机床上加工
（ 1）先到先服务排序结果是什么？
（ 2）最短作业时间排序结果是什么？
（ 3）剩余松弛时间排序结果是什么？
（ 4）最早交货日期排序结果是什么？
（ 5）以上排序的流程时间均值各是多少？
工件
A
B
C
D
E
F
G
加工时间 /天
4
12
2
11
10
3
6
交货日期
20
30
15
16
18
5
9
MRP习题 2001/2/21
如图所示，制成的桌子由桌面和桌腿组装件所构
成，而桌腿组装件是由四条桌腿，两个短横档，
两个长横档组成。
桌面
桌
腿
长横档
短
横
档 桌腿组装件
时间安排表如表 1所示，主生产计划对桌子制成品需求如表 2：
周
1
1
1
1
1
2
组装桌子
完成桌腿组装件 *
购买桌腿
购买短横档
购买长横档
购买桌面
* 桌面,桌腿,短横档和长横档为外购件
表 1
：
表 2
：
桌子总需求
已有存货 /计划到货
周
1
桌面
已有存货 /计划到货
桌腿组装件
已有存货 /计划到货
桌腿
已有存货 /计划到货
短横档
已有存货 /计划到货
长横档
已有存货 /计划到货
2 3 4 5 6
—
50
—
—
—
—
200
—
150
—
100
—
50 50 — — — —
100 — — — — —
150 100 — — — —
50 — — — — —
— — — — — —
请制作物料计划清单
