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工作中心的工作载荷

时间:2022-06-25 百科知识 版权反馈
【摘要】:载荷或称加载,指的是为各工作中心分配工作任务,包括将特定任务分配进各工作中心以及各中心的各台机器。下面介绍三种工作中心载荷的方法。甘特图中的横轴表示时间,纵轴表示被分配的资源。确实,此工作中心的积压工作量在第4周末已增加到5个小时,意味着增加了在制品存量,最终将转化为成本的增加。表中的数字表示与各工作-机器组合相关的成本(或价值)。

载荷或称加载,指的是为各工作中心分配工作任务,包括将特定任务分配进各工作中心以及各中心的各台机器。当某项业务加工过程只发生在一个特定中心时,载荷比较简单。但当两项或两项以上业务发生于一个特定中心,或好几个工作中心都能够完成所需工作时,问题就产生了。这时,作业经理需要使用一些向工作中心分配工作的方法。作业经理在将工作分配至工作中心时要使作业成本、工作中心闲置时间及完成时间达到最小。下面介绍三种工作中心载荷的方法。

1.甘特图法

甘特图是较为直观的可用于解决负荷和排序问题的工具之一。其名称来源于亨利·甘特,是他早在上个世纪初首先把这些图表用在企业作业进度安排中的。使用甘特图的目的,是为了阐明在某个时间段中组织的各种资源的实际或预期使用计划。甘特图中的横轴表示时间,纵轴表示被分配的资源。资源的使用反映在表中。

甘特图有很多不同类型,最常用的两个是负荷图和时间序列图

负荷图描述的是一组机器或部门的载荷情况与时间空闲情况。典型的负荷图如图9-1所示。图中,工作中心3在整整一个星期中满负荷运转,工作中心4则在星期一下午之后随时可用,另外两个中心的空闲时间散布于一周之中。这些信息能够帮助管理者重新进行载荷安排,更好地利用各个工作中心。这张图还显示了各项作业开始与结束的时间,以及哪里能够得到空闲时间等信息。

图9-1 甘特负荷图

时间序列图的纵轴表示订货和正在进行中的作业,横轴表示时间。从时间序列图上可以看出时间进度安排中有哪些作业,以及哪些在前哪些在后。典型的时间序列图如图9-2所示。图中显示了景观美化作业的现状,包括五个作业阶段的计划与实际开始、结束时间。从图上可以看出,批准和树木、灌木的订购符合进度安排,定址准备稍落后于原计划。树比计划收到得早,种植也比计划早。但灌木却还没有收到。计划中,在灌木的接收与种植之间有一点空隙,所以如果本周末之前能收到的话,就还能符合进度要求。

作为一种最常用的时间进度安排工具,甘特图除具有直观、简单等优点外,也存在一定的局限性,其中最主要的就是需要不断更新图表,保持信息的准确性。而且甘特图无法直接显示各种作业的成本,也无法显示各项作业之间在作业顺序上的逻辑关系,从图上看不清楚哪些作业必须先于哪些作业进行,哪些作业必须在哪些作业完成后才能开始。

图9-2 景观美化工作进度图

2.投入/产出法

投入/产出控制是指对工作中心的作业流量和队列长度进行控制。其目的是控制作业流量,使队列长度和等候时间尽在掌握之中。如果没有投入/产出控制,需求可能超过加工能力,使工作中心超负荷。相反,工作也可能比工作中心的处理速度来得慢,使工作中心得不到充分利用。如果投入产出速度能够达到完美的平衡,那么在没有排队等候的情况下工作中心负荷能力也就能够得到有效利用。

【例9-1】表9-1表示凯跃碾磨厂生产中心8周的生产能力(从6/6至25/7)。计划投入是每周280个标准工时,实际投入接近于这个数字,在250~285之间变动。产出计划为320标准工时(按照假设生产能力),工作中心可存在300小时的积压工作量。然而实际产出(270小时)明显小于计划产出,故投入计划与产出计划均未实现。确实,此工作中心的积压工作量在第4周末已增加到5个小时,意味着增加了在制品存量,最终将转化为成本的增加。

表9-1 凯跃碾磨厂工作中心(标准工时) 小时

3.匈牙利法

匈牙利法是一种特殊的可将任务或工作分配给相应的工作中心的线性规划模型。例如,将一种工作分配给某台机器,某一合约分配给某个投标人,将人员分配到一定的项目上,推销员分派到一定区域等等。其主要目标是达到任务与资源的最佳组合,使完成任务的成本或时间达到最少。

【例9-2】典型的分配问题见表9-2。在此需要将三件工作分配给三台机器。表中的数字表示与各工作-机器组合相关的成本(或价值)。本例中数字代表成本。即用机器A做工作R-34的成本是11元/单位,用机器A做工作S-66的成本是8元/单位,依此类推。如果问题只涉及使R-34的成本最小,显然应该把它分配给机器C。然而,这个分配方案没有考虑其他工作及成本。任何一个作业的成本最小化分配方案都不可能符合考虑所有工作时的成本最小方案。

表9-2 一个典型的分配问题 元

下面介绍如何运用匈牙利法找出将三种工作分配给三台机器的成本最低的“工作-机器”组合方案。匈牙利法适用于一对一配对组合,即每项工作只分配给一台机器。这种方法假定每台机器都可以处理所有工作,各分配组合的成本或价值已知且固定,行数与列数相等。

匈牙利法是在表中增加或减少一适当的数字以找到各种分配的最小机会成本。一般有四个步骤。

(1)将每行数字减去该行最小数字,将每列数字减去该列最小数字。这一步可达到使表中数字减小的效果,直至一系列零机会成本的出现。

(2)画数量最少的水平线和垂直线以盖住表中所有的0。若直线数等于表的行或列数,那么我们就可以进行最优分配(见步骤四);若直线数少于行或列数,接着开始步骤三。

(3)从未被直线盖住的所有数中减去其中最小的数,并将此最小数加到所有直线两两相交之处的数上。再回到步骤二往下操作直至出现可能的最佳分配。

(4)最佳分配总是在表中零位置出现。分配的方法是首先选择仅含有一个0的行或列,我们可以给该零所在位置作一次分配。然后分别在该位置所在行和列画两条直线(表明该行和列所对应的作业和机器已分配完毕)。从剩下的行和列中选择另一仅含一个0的行或列,再作一次分配,继续上述步骤,直至我们将每个人或每台机器分配给每件任务才结束。

下面运用匈牙利法的上述步骤来找到将各项工作分配到每台机器的最小成本的分配方案。

步骤一 运用表9-2,从各行数字中减去其中最小的数字,结果如表9-3所示。

表9-3 各行数字减去其中最小值后得到一个新表 元

步骤二 再运用表9-3,从各列数字中减去其中的最小数,结果如表9-4所示。

表9-4 各列数字减去其中最小值后得到一个新表 元

步骤三 画最少数量的直线并盖住所有的0,如表9-5所示。由于两条直线即可(少于行或列数),故此答案非最优。

表9-5 用直线盖住所有0的数字 元

步骤四 从表9-5中没有被直线盖住的数字中减去其中最小数字,并将该最小数字加到两条直线相交处的数字上(上表中2为最小数)。计算结果如表9-6所示。

表9-6 没有盖住的数字减去其中最小数并将最小数加到两直线相交的数字上 元

步骤五 再以直线盖住所有的0,如表9-7所示。

表9-7 用最少直线盖住所有0的数字 元

由于至少需要三条直线才能盖住所有的零,这样所画直线数恰等于行或列数,因而可以进行最佳分配。分配方法是从只有一个0的行和列开始,匹配所有零成本的工作和机器。其分配方案为:首先将R-34分配给机器C(第一行),划去第一行和第三列;其次将S-66分配给机器B(第二列),划去第二列和第二行;最后剩下第三行和第一列交叉处的0,对应的工作与机器组合是T-50与机器A,如表9-8所示。

表9-8 匹配所有0成本的工作和机器 元

最小总成本=6+10+9=25(元)

另外一些分配问题所追求的目标是使人对任务或工作对机器的分配所产生的利润、效率、总报酬达到最大化。通过将表中每个数字(表示利润、收入)转化成机会损失从而可以转换为一等价最小化问题。为使最大化问题变成等价最小化问题,我们用原报酬表中最大的数字减去表中每个数,然后从以上四步分配方法中第一步开始操作下去。

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