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第一节  生产调度概述

一、生产调度定义

广义地讲，调度问题考虑的是随着时间的变化，如何调度有限的资源在执行任务的同时满足特定约束。资源可能就其本质是很不相同的，如人力、金钱、机器、工具、材料、能源等等。任务也可以有很大的不同，从制造系统的机器划分到计算机系统的信息处理等。一项任务通常可以由下面的因素来表示特征：完成时间、预期时间、相对紧急权重、处理时间和资源消耗。生产调度的含义，是指在生产作业的过程中，针对运行中出现的矛盾与问题，对生产活动与相关资源所进行的调节与协调，是指根据生产的实时数据以及历史资料数据，现场动态的协调人员、物料、设备以最大可能的优化生产 。生产调度就是对一个可用的加工机床集在时间上进行加工任务集分配，以满足一个性能指标集。从数学规划的角度看，生产调度问题可表示为在等式或不等式约束下，对目标函数的优化。典型的生产调度问题包括一个要完成的作业集，每个作业由一个操作集组成，各操作的加工需要占用机床或其它资源，并且必须按一些可行的工艺次序进行加工;每台机床可加工工件的若干操作，并且在不同的机床上能加工的操作集可以不同。调度的目标是将作业合理地安排到各机床，并合理地安排作业的加工次序和加工开始时间，使约束条件被满足，同时优化一些性能指标。因此生产调度不但要考虑作业调度问题，同时还应该考虑资源的有效分配问题。

二、生产调度内容

生产调度是对企业日常活动进行检查、控制、调节和指挥的工作。即在生产作业计划执行过程中对已出现的和可能出现的偏差及时了解、掌握、预防和处理，保证整个生产活动协调地进行。它是组织实现生产作业计划的一种主要手段，也是生产作业计划的补充和延续。通过生产调度，解决日常生产中的不平衡和矛盾，克服生产中断脱节现象，使各生产单位和各环节的工作保持相互协调。调度工作要做到准确、及时、有效，要有预见性，要把问题解决在萌芽状态，使生产保持均衡。生产调度工作的内容一般包括：

1)控制生产进度和在制品流转;

2)督促有关部门做好生产准备和生产服务;

3)检查生产过程的物质供应;

4)监督设备的运转;

5)合理调配劳动力;

6)组织厂部和车间的生产调度会议并监督有关部门贯彻执行调度决议;

7)做好生产完成情况的检查、记录、统计、分析工作。

三、生产调度在企业生产中的重要性

生产调度在生产系统中起着重要的作用，随着市场竞争的日益激烈以及产品向多样化、个性化发展，多品种小批量的生产模式成为制造业的主流。缩短产品周期、确保产品交货期、降低生产成本，以适应多变的市场需求，对企业来说是十分重要的。在多品种小批量生产环境下生产调度显得尤为重要，其重要性主要体现在以下几个方面：

1)生产调度是生产管理的核心，生产管理任务顺利实施与完成，最终要靠合理的生产调度来保证。2)他研究的是如何合理地配置加工过程的各种资源，减少零件的加工准备、等待与运输时间，从而提高设备利用率，降低生产成本。3)及时准确的生产调度对生产系统的高效运行有着重要的影响，主要表现在生产调度可以保证：生产计划的有效实施;高效低耗地使用生产资源;均衡生产，减少在制品的资金占用。

四、生产调度的特点

(一)复杂性：车间中的制造过程是一个复杂的系统工程，调度问题是一个复杂的NP难问题，包括建模的复杂性和计算的复杂性。用系统的观点来看，既要考虑系统整体目标的实现，又要注意针对子系统的具体特性及其具有的局部目标的实现，加以协调和平衡，才能实现整个系统的最优调度。

(二)多约束：在研究调度问题时，不仅要考虑机器约束和加工过程的时间约束，同时还要考虑其他约束条件，如人员、工具、物流系统等。

(三)多目标：调度的目标多种多样，在实际的调度中需要综合考虑各种目标。一次调度往往具有多个目标，如加工时间最短、利润最大、生产成本最低等，而且这多个目标之间有时互相冲突，需要对不同目标加以协调;再次调度时，目标可能变化，因此，需要动态调整目标。

(四)动态性：在车间调度中，异常情况下任务的重新分配具有明显的动态随机特性。在调度时，首先根据生产车间的当前状态制定作业计划，当车间的正常运行状态受到干扰时，必须重新调度，以维持系统的趋优运行。

五、生产调度的分类

生产调度问题根据侧重点不同，有多种分类。以下是常见的几种分类：

按照资源约束的数量，可以分为单资源调度、双资源调度和多资源调度。如果生产系统中受约束的资源数是一个，通常这个约束条件就是生产机器，我们称这样的生产系统为单资源生产调度。如果受约束的资源数为两个，这样的生产调度问题成为双资源生产调度。现在广泛研究的就是机器和工人两种资源受限制的生产调度问题。如果受约束的资源数超过两个就称为多资源生产调度问题。

按照生产方式而言，调度问题可分为开环车间型和闭环车间型。开环调度问题，即加工排序问题，是研究工件的加工顺序，不考虑库存的设立。闭环调度问题除研究工件的加工顺序外，还涉及各产品批量和相应的加工顺序下的生产性能指标最优，其中顾客需求的产品均由库存提供，生产任务一般只由产品存储策略来决定。

按照生产加工的特点可分为静态生产调度和动态生产调度，静态调度是指在所有零件在开始调度时刻已经准备就绪。调度不考虑零件在加工过程中出现的意外情况，如机器突然损坏、零件的交货期提前、有更紧迫的零件要求被加工等。动态调度是指生产系统的调度要求考虑到零件在加工过程中出现的各种意外情况。要求调度能够随时响应生产系统加工能力的变化，在有突发事件后能够立即对待加工零件重新展开调度，以确保在任何时候，生产系统的加工性能指标都处于最优或次优状态。

根据研究对象的不同，生产调度问题可以分为四类：1单机器调度：单机器调度指的就是加工系统只有一台机器的生产调度，单机器调度是最简单的生产调度，是研究其他更复杂调度问题的基础。单机器调度可以看作是其他几种调度的一种特例，例如在平行机调度中若机器的数量为一，那它就等同于单机器调度。在单机器调度研究中获得的结论不仅适用于单机器环境下的调度问题，也对更复杂调度问题的研究提供了很多启发。在实际的调度问题中，许多复杂的调度问题都可以分解成可用单机器调度方法来解决的子问题。2平行机调度生产系统有一组功能相同的机器，每个工件只有一个操作并且可以在任意一台机器上加工。平行机调度分为三类：(1)机器速度相同的称为同型机。(2)机器速度恒速不同的称为同类机。(3)机器速度根据作业不同而不同的称为非同类型机。3流水调度流水生产调度研究m台机器上n个工件的流水加工过程，每个工件各个机器上的加工顺序相同，每个工件在每台机器上只能加工一次，每台机器在某一时刻只能加工一个工件，每个工件还可能具有多个工序，每个工序在不同的机器上加工。通常并行机生产调度运用先进先出调度规则。运用先进先出调度规则的并行机生产调度被称为数列生产调度。4车间作业调度生产系统拥有一组功能不同的机器，各个工件按照工艺路线以特定的次序在机器上加工。每一时刻每台机器只能加工一个工件，且每个工件只能被一台机器所加工，同时加工过程为不间断，整个加工过程中机器均有效。与流水调度相同，车间作业调度的每个工件也可能具有多个工序，每个工序在不同的机器上加工。通常假设整个加工过程中，每个工件不能在同一台机器上加工多次。