第15章 排程 2019/2/24 第15章 排程

學習目標 解釋排程所包含的範圍與其重要性。 討論大量系統與中量系統的排程需求。 討論零工式生產的排程需求。 使用並解釋甘特圖，以及使用工作負荷的指派方法。 討論常用的優先法則並舉例。 描述服務系統會發生的特殊問題，並探討服務系統中的排程方法。 2019/2/24 第15章 排程

章節大綱 2019/2/24 第15章 排程

15.1 作業排程 排程(scheduling)指在組織中建立使用設備、設施與人員活動的時程。 不論活動本質為何，每個組織都會產生排程。 在決策階層架構下，排程決策是在開始實際生產前之轉換過程的最後步驟。 2019/2/24 第15章 排程

製造業與服務業排程的階層 2019/2/24 第15章 排程

作業排程 有效排程的好處： 排程的目的 降低成本 增加生產力 在競爭環境中提升競爭優勢 在各個彼此衝突的目標間獲得權衡 2019/2/24 第15章 排程

作業排程 排程工作和系統產出量有很大的關係，會隨著系統的生產量大小而有差異。 本章將探討大量系統、中量系統和低量系統（零工式）排程。 2019/2/24 第15章 排程

大量生產系統的排程 特色 以標準化設備與活動，通過系統提供相同或相似的作業給顧客或產品。 目的 使商品或顧客能以順暢的流速通過系統，以獲得人工與設備的最大利用率(utilization)。 大量系統常被視為流程系統(flow system)；該系統的排程稱為流程工廠排程(flow-shop scheduling)。 2019/2/24 第15章 排程

大量生產系統的排程 在設計流程系統時，設計者必須考量： 生產線平衡 在滿足技術（順序）限制與平衡每個工作站的工作時間相等之條件下，分配工作到各工作站。 高度平衡的系統可以讓設備與人員得到最大效用與最大產出率。 員工潛在對於專業分工的潛在不滿 2019/2/24 第15章 排程

大量生產系統的排程 在排程時，要注意： 大量生產系統通常在流程與處理上需要自動化或專業化的設備，而且大量生產系統適合大量或一致產出。 系統中的可能中斷，會造成產出比預期產出少。 這些原因可能是設備故障、物料不足、意外事故發生和員工曠職等。 大量生產系統通常在流程與處理上需要自動化或專業化的設備，而且大量生產系統適合大量或一致產出。 2019/2/24 第15章 排程

大量生產系統的排程 決定大量生產系統是否成功的因素如下： 流程與產品設計 預防維護 故障發生時能快速維修 最佳產品組合 品質問題最小化 供應的可靠度與時程 2019/2/24 第15章 排程

中量生產系統的排程 落在大量生產系統的標準產出與零工式接單生產之間。 三項基本議題： 與大量生產系統相同，典型的中量生產系統也是標準產出。 其產出量不夠大到可以連續性生產，故常採用較經濟的間歇性生產方式。 相對於零工式生產，其批量大小較大。 三項基本議題： 工作批量大小 工作時程 工作順序 2019/2/24 第15章 排程

15.2 低量生產系統的排程 低量系統的產品是接單式生產，訂單通常在製程需求、物料需求、製程時間、製程順序以及整備上非常不同。 零工式排程(job-shop scheduling) 在需求上有很大變異的低量生產系統的排程。 兩項基本議題： 如何分配工作負荷給工作中心 該使用何種製程順序 2019/2/24 第15章 排程

負荷 負荷(loading)指將工作分配給工作中心。 負荷決策包含安排特定工作給工作中心與在工作中心的不同機器。 進行工作分配時，管理者尋求的是一個能 最小化製程與整備成本 最小化工作中心閒置時間 工作完成時間最早的分配方式 2019/2/24 第15章 排程

甘特圖 甘特圖(Gantt chart)是用來做為負荷與排程的視覺輔助圖表。 甘特圖的目的 常見之甘特圖形式 組織實際或預計資源在時間基礎上的使用情況，並以視覺呈現。 時間尺度放在橫軸，資源安排放在縱軸。 資源使用和閒置時間皆會反映在圖中。 常見之甘特圖形式 負荷圖(load chart) 排程圖(schedule chart) 2019/2/24 第15章 排程

負荷圖 其描述一組機器或部門的負荷與閒置時間。 負荷工作中心有兩種方法： 無限負荷(infinite loading) 安排工作給工作中心時，不會考量工作中心的產能限制。 管理者需要對負荷過度的工作中心做回應。回應方式包括移轉工作到其他時期或到其他工作中心、加班或取消訂單等。 有限負荷(finite loading) 計畫每一個工作中心的實際工作開始與停止時間時，會考慮每一個工作中心的產能與工作的加工時間，所以不會超出產能。 能反映產能上的固定上限限制。 2019/2/24 第15章 排程

負荷圖 甘特負荷圖 無限負荷與有限負荷 2019/2/24 第15章 排程

排程之方法 排程一般可分為兩種方法： 向前排程(forward scheduling) 向後排程(backward scheduling) 指從某一時點往前規劃排程。 當關注焦點是「多久可以完成這件工作？」時使用。 向後排程(backward scheduling) 指從到期日開始，往回推定排程。 用於了解「工作可以最遲從何時開始，但還是能符合交期？」 2019/2/24 第15章 排程

排程圖 管理者通常會使用排程圖(schedule chart) 監控工作的進展。 該形式的甘特圖 縱軸顯示處理中的訂單或工作 橫軸表示時間。 由排程圖可看出有哪些工作在排程中，以及何者超前或落後排程。 典型的排程圖 2019/2/24 第15章 排程

甘特圖的限制 甘特圖的限制為： 需要持續更新以反映現在的情況 無法顯示不同負荷的相關成本組合。 2019/2/24 第15章 排程

投入╱產出管制 除了甘特圖外，管理者通常用投入╱產出管制 (input/output control, I/O control)報告管理工作流量。 其管理工作中心的工作流和等候線。 目的是使等候線長度與等候時間皆在管制內。 若無投入／產出管制，則需求可能會超過處理產能，造成工作中心的過度負荷。 若工作到達速率過慢，可能造成工作中心未被充分利用。 理想狀態是尋找投入與產出率的平衡點，以有效利用工作中心產能，且不造成工作中心等候線過長的現象。 2019/2/24 第15章 排程

工作中心的投入╱產出報告之說明 說明： 投入／產出報告的關鍵部分在於等待被處理的未完成訂單。 此報告也顯示投入和產出與計畫值的偏差，使得管理者能夠決定問題的可能來源。 2019/2/24 第15章 排程

指派模型 另一種可以用來將工作指派給資源的方式，稱為指派方法。 指派模型(assignment model)是一種特定用途的線性規劃模型，用於將工作或其他工作需求指派給資源。 構想為使工作與資源獲得最佳搭配，一般常用的準則包括成本、利潤、效率和績效。 較簡單的方稱為匈牙利法(Hungarian method)，其可確認最低成本的解答。 2019/2/24 第15章 排程

匈牙利法 一種尋找能最小化成本的工作與機器搭配的方法。 假設： 每個工作只能指派給一部機器。 每部機器都能夠處理每一件工作。 每一個指派組合的成本或價值為已知且固定的（即不會變動）。 行與列的數目必須一致。 2019/2/24 第15章 排程

匈牙利法的基本程序 取得相關成本資料，並於表格中重新排列，基本程序為： 每列中每個數字都要減去此列中最小的數，稱為列縮減，並填入新表格。 每行中每個數字都要減去此行中最小的數，稱為行縮減，並填入新表格。 檢查是否有最佳安排存在。找出能劃到所有0 的最少線數（直或橫）。如果線數剛好等於列數，表示有最佳解存在，即可進行步驟6；否則進行步驟4。 （續下頁） 2019/2/24 第15章 排程

匈牙利法的基本程序 如果線數少於列數，以下列程序修改表格： 重複步驟3 與4，直到產生最佳解。 在未被劃線的數字中挑一個最小的數，所有未被劃線的數都要減去這個最小數。 在有交叉線的數字上加上這個最小數。 已被劃線但不是交叉處的數字保持不變。 重複步驟3 與4，直到產生最佳解。 決定指派。先從只有一個0 的列或行開始。將有0 的項目進行逐行逐列的配對。在指派後，即消除該行與列。 2019/2/24 第15章 排程

Example 已知有四種工作交由四個工人執行，其所需時間如下表，試問：可使總時間最少的工作指派方法為何？ 工作 員工 1 2 3 4 A 8 7 B 5 6 C D 2019/2/24 第15章 排程

Example-answer 工作 員工 1 2 3 4 A 5 B C D 1 2 3 4 A 5 B C D 各列減去最小值 5 B C D 各列減去最小值   1 2 3 4 A 5 B C D 各行減去最小值 2019/2/24 第15章 排程

answer 2019/2/24 第15章 排程

answer 成本均為12。 員工 A B C D 最佳解一 1 4 3 2 最佳解二 最佳解三 (3+3+4+2 = 12) (4+4+2+2 = 12) (?+?+?+? = ??) 工作 員工 1 2 3 4 A 8 7 B 5 6 C D 成本均為12。 2019/2/24 第15章 排程

排序 排序(sequencing)是用來決定工作加工順序。 工作排序的方法： 決定工作中心內工作的加工順序，亦可決定工作在工作中心內各個工作站(workstation)的加工順序。 工作排序的方法： 優先法則(priority rules) 2019/2/24 第15章 排程

優先法則 優先法則 一種簡單的啟發式法則，用來選擇欲加工工作的順序。 這些法則通常依據與加工程序無關的工作整備成本和時間 假設。 使用這些法則時，工作加工時間和到期日是訊息中重要的 一環。 工作時間(job time)通常包括整備時間和加工時間。 2019/2/24 第15章 排程

優先法則之分類 優先法則可分類為局部和整體。 局部法則考慮的資訊只適合單一工作站 整體法則考慮到多個工作站 先到先服務(first come, first served, FCFS)、最短處理時間(shortest processing time, SPT)和最早到期日(earliest due date, EDD)都是局部法則。 整體法則考慮到多個工作站 S/O 和CR 是整體法則。 緊急(rush)是兩者都可。 2019/2/24 第15章 排程

優先法則之假設 2019/2/24 第15章 排程

排序之效率評估 最常用的效率評估如下： 效率評估 說明 工作流程時間 工作在一個工作站或工作中心所待的時間。 工作延遲時間 超過到期日或向顧客承諾交期的時間長度，也就是 實際完工時間和到期日的差距。 總完工時間(makespan) 是指完成一組工作所需的總時間，從第一個工作開 始到最後一個工作完成的時間長度。 平均工作數 平均工作數 = 總流程時間 ÷ 總完工時間 2019/2/24 第15章 排程

經由兩個工作中心的工作排序 強森法則(Johnson’s rule) 一種管理者用來使一組需要兩部機器或兩個工作中心（有時稱為雙機流程工廠）處理工作之總完工時間最小化的方法。亦可使工作中心之總閒置時間 (idle time) 最小化。 使用此方法，必須滿足以下條件： 在每個工作中心的工作，工作時間（包括整備與處理時間）必須已知而且固定不變。 工作時間必須與工作順序無關。 所有的工作，都必須依照相同的兩步驟工作順序。 不能使用工作優先順序法則。 在移到第二個工作中心之前，該工作在第一個工作中心的所有單位數必須皆已完工。 2019/2/24 第15章 排程

經由兩個工作中心的工作排序 強森法則 決定最佳的順序如下： 列出各工作中心內的工作及其時間。 選擇有最短時間的工作。若最短時間在第一個工作中心，則將該工作排在第一個；若是在第二個工作中心，則將該工作排在最後；若同時有最短時間，則任意安排。 進一步考慮排除該工作及其時間。 重複步驟 2 與 3，朝著順序的工作中心繼續進行，直到所有的工作排程完畢。 工作總完成時間可經由甘特圖計算之。 2019/2/24 第15章 排程

Example-流程生產 進行一組六件工作兩階段的作業，其進行時間列示 如下。第一個作業為加工，第二個作業為裝配。試求： 最小化此組工作總完成時間的生產順序 其總完工時間 ( 時間單位：小時 )？ 其平均流程時間為何？ 工作 A B C D E F 加工 5 4 8 2 3 12 裝配 7 1 6 2019/2/24 第15章 排程

Answer 第三次同時排入之工作 最早排入之工作 平均流程時間： (9+14+21+24+34+35)/6 = 22.83 hours 2019/2/24 第15章 排程

當整備時間因順序而定的工作排序 管理者在排序工作站中的工作時，可能需將整備時間與處理順序之相關性納入考慮。 目標是使總整備時間最小。 2019/2/24 第15章 排程

當整備時間因順序而定的工作排序 下表的工作站整備時間是以工作處理順序為基礎： 最簡單的方式就是決定出會產生最低總整備時間的順序，列出每種可能的順序，並求出總整備時間。通常各種方案的數目共有n!種，n是工作的數目。 為了讓總整備時間最小化，管理者選擇的順序是B－A－C。 2019/2/24 第15章 排程

最小化排程困難 管理者可考慮許多使排程問題最小化的方案： 設定真實的到期日。 將瓶頸作業當做焦點。首先，試圖增加作業產能。若不可行，則將瓶頸作業優先排程，然後再安排其餘非瓶頸作業的排程。 考慮大型工作的批量分解。在工作時間差異相當大時，這可能是最好做法。 2019/2/24 第15章 排程

限制理論 由高德拉特在其著作《目標》(The Goal)一書中所提出。其認為 要避免排程問題的複雜性，必須專注在瓶頸作業。 系統產出會受到瓶頸作業產出的限制。 該技術以「鼓－緩衝－繩索」(drum-buffer-rope)概念管理系統： 「鼓」是排程 「緩衝」是在瓶頸之外潛在限制的資源 「繩索」代表同一順序的作業必須同步 2019/2/24 第15章 排程

改善瓶頸作業之步驟 改善瓶頸作業的五步驟程序： 決定何者為限制作業。 利用限制（即確保各限制資源能充分利用）。 讓所有作業能符合限制（聚焦於限制上）。 決定如何克服（消除）限制。 重複以上步驟於次高之限制。 2019/2/24 第15章 排程

限制理論 限制理論以下列指標來改善績效： 生產率 存貨 營運費用 系統經由銷售賺得金錢的比例（亦即邊際貢獻）。 存貨代表錢被綁在商品與製造過程中所需的原物料。 營運費用 所有系統花在將存貨轉換成實際產出的金錢，包含水電費、廢料、折舊等。 2019/2/24 第15章 排程

15.3 服務排程 排程服務系統與製造系統不同之處在於： 服務系統中的排程，可能涉及安排： 安排顧客的時程，通常會採用 無法儲存服務 顧客要求的服務是隨機的 服務系統中的排程，可能涉及安排： 顧客時程 工作人員時程 設備時程 安排顧客的時程，通常會採用 預約系統的方式 預訂系統的方式 2019/2/24 第15章 排程

預約系統與預訂系統 預約系統 預訂系統 當達到高度產能利用時，為了縮短顧客的等待 時間，將利用預約系統來管制顧客到達的時程。 設計讓服務系統在特定時期內，能準確地估計 系統需求，以及使顧客因為等待太久或是無法 獲得服務所產生的失望最小化。 2019/2/24 第15章 排程

產出管理 產出管理(yield management)是一種訂價策略的應用，對不同種類的需求分配產能。 目標為在固定產能的情況下，使收入最大化。 產出管理成功的關鍵是預測需求的能力 需考量季節性變異並結合季節性變異的因素。 必須將持續存在的隨機變異列入考慮，以保持彈性。 2019/2/24 第15章 排程

人力排程 顧客排程屬於需求管理，而人力排程則是屬於產能管理。 藉由交叉訓練員工可以調整產能，當需求在尖峰時期，可以暫時安排員工到瓶頸站協助幫忙。 影響人力排程彈性的因素包括合法性、行為、技術，以及預算限制。 2019/2/24 第15章 排程

循環排程 一種用以決定最小的員工數目需求之方法。 決定最小員工數目需求之步驟 2019/2/24 第15章 排程

第6篇 存貨管理與排程 – 完 2019/2/24 第15章 排程