### 生产和运作管理之作业计划与控制
#### 第十一章 概述
本章主要探讨的是生产和运作管理中的一个重要组成部分——作业计划与控制。它不仅涵盖了作业计划的基础概念，还包括了流水作业排序问题、单件作业计划问题以及生产作业控制的思想与方法。
#### 一、作业计划和排序问题的基本概念
##### 编制作业计划
编制作业计划的本质是合理地分配资源给不同的任务，并根据既定的优化目标来确定各种资源的最佳利用时间。这一过程中会遇到的一个重要问题是零件在机器上加工的顺序问题，因为每台机器都可能被分配了多项任务，而这些任务之间又存在加工路线的约束。
##### 相关术语解释
- **编制作业计划** (Scheduling)：指在加工制造发生前的活动，旨在确定资源的分配顺序。
- **排序** (Sequencing)：指确定一系列工作或任务的执行顺序。
- **派工** (Dispatching)：具体指将工作或任务分配给具体的执行人或机器。
- **控制** (Controlling)：监控整个作业计划的执行情况，确保按照计划进行。
- **赶工** (Expediting)：在必要时加快某个任务或工作的进度，以应对紧急情况。
在作业计划中，“机器”可以泛指任何一种服务提供者，比如工厂内的机床、维修工人、轮船停靠的码头等；“零件”则代表了服务对象，可以是一个单独的零件，也可以是一批相同的零件。“加工路线”是由零件的加工工艺过程决定的，而“加工顺序”则是指每台机器对多个零件的加工先后顺序，这是排序和编制作业计划的核心问题。
#### 二、流水作业排序问题
在流水车间(Flowshop)场景下，所有工件的加工路线都是一致的，典型的应用就是流水线生产。本节主要介绍了最长流程时间的计算方法、两台机器排序问题的最优算法以及多台机器排序问题的启发式算法。
##### 最长流程时间的计算
最长流程时间的计算涉及到如何合理安排工件在各个机器上的加工顺序，以达到最短的整体加工时间。
##### 两台机器排序问题的最优算法
- **约翰森法则**：如果某工件在两台机器上的加工时间比另一个工件短，则该工件应该排在前面加工。
- **约翰森算法**：通过不断寻找最短加工时间的任务并根据其所在机器的不同来决定其加工顺序，以此来实现最优排序。
##### 多台机器排序问题的启发式算法
- **关键工件法**：首先找到加工时间最长的工件作为关键工件，然后根据其他工件在首尾机器上的加工时间来决定它们的排序顺序。
此外，还讨论了不同零件在不同移动方式下的加工周期计算方法，包括顺序移动、平行移动和平行顺序移动等方式。
#### 三、单件作业计划问题
单件作业计划问题是指在非重复生产环境下，如何为单个零件制定有效的作业计划。这一节介绍了两种作业计划的构成方法。
##### 能动作业计划的构成
能动作业计划是一种动态的作业计划方法，它通过逐步构建作业计划来实现最优的资源利用。具体步骤包括：
1. **初始化**：设定初始状态，将所有待加工的第一道工序加入到待排序工序集合中。
2. **选择机器**：找出最早可完成的工序及其对应的机器。
3. **选择工序**：从待排序工序集合中选择满足特定条件的工序加入到当前作业计划中。
4. **更新状态**：更新作业计划和待排序工序集合的状态。
5. **重复**：重复上述步骤直到所有工序都被安排完毕。
通过这样的步骤，能动作业计划能够有效地处理复杂的单件作业计划问题，从而提高生产的效率和质量。
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