Chapter 8 短期生產運籌管理－工單檢閱與發放及現場作業排程

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1 Chapter 8 短期生產運籌管理－工單檢閱與發放及現場作業排程
祝天雄 博士 97年04月 日

2 大綱 8.1 工單檢閱與發放 8.2 現場作業排程 8.3 限制理論 8.4 結論

3 8.1 工單檢閱與發放 8.1.1 工單檢閱與發放的目的 8.1.2 工單檢閱與發放的運作機制 8.1.3 工單發放方法
8.1.4 範例說明

4 8.1.1 工單檢閱與發放 工單檢閱與發放的功能: 工單檢閱與發放的目的:
防止可能產生問題的預排工單被發放至現場，避免因物料或產能無法有效安排而不當的發放工單。 工單檢閱與發放的目的: 確認生產工單包括生產所需的各項資料。 考量各生產工單所需要的生產資源 ，及生產現場的負荷能力。 掌握工單進入生產現場(投料)的速度，提昇製造現場的生產績效。

5 8.1.2 工單檢閱與發放 工單檢閱與發放的運作機制 事前準備 準備生產工單文件 檢查物料 評估產能
強制發放及禁止發放(Force & Forbid Release; FFR) 工單優先順序的決定(Order Release Priority Decision; ORPD) 生產限制的決定(Production Limit Decision; PLD)

6 8.1.2 工單檢閱與發放 工單發放機制的整體運作架構

7 8.1.3 工單檢閱與發放 工單發放方法 AGGWNQ (AGGregate workload trigger, Work-in-Next-Queue；依據聚集負載趨動，並將工作量最小的工單優先發放) 工單發放作業，當: UWi = 已發放工單i在現場未完成之作業數所需總作業時間 K6 = 規劃性參數(例如現場的最小負載程度=現場的總產能寬放因子；0 < 寬放因子 < 1) 發放原則: 由工單庫中選出工作量最小或造成現場負載最少的工單 (製令)，優先發放之。 優點: 減少在製品 (WIP) 的堆積，節省庫存成本及搬運成本。

8 8.1.3 工單檢閱與發放 工單發放方法 WCEDD (Work Center workload trigger, Earliest Due Date strategy；依據工作中心負載趨動，並依交期最早者優先發放工單) 當任一工作中心的實際負載小於其最低負載指標K7 (K7 = 工作中心可提供的產能寬放因子；寬放因子) 時，則應發放工單。 由工單暫存庫中選出交期最早的工單 (Earliest Due Date; EDD)，優先發放。 優點: 可減少現場中在製品 (WIP) 的數量，避免因暫存區的堆積與空間的浪費，而使成本增加。

9 8.1.3 工單檢閱與發放 工單發放方法 BFL (Backward Finite Loading；有限負載倒推法)
如圖8.2 優點: 減少製令在現場擁擠的情況，即避免現場的產能負荷太重；縮短平均前置時間，減少製令的等待時間與搬運時間。

10 8.1.3 工單檢閱與發放

11 8.1.3 工單檢閱與發放 工單發放方法 FFL (Forward Finite Loading；有限負載正推法)
如圖8.3 優點: 考慮現場負載情況，減少製令在現場擁擠的情況，避免製令在系統中滯留太久，並可依製令交期的鬆緊情況，適時在系統的運作下，以滿足交期。

12 8.1.3單檢閱與發放

13 8.1.3 工單檢閱與發放 工單發放方法 INOUT法則
演算法為: 其中， TWt = 時間週期t可發放的工單數量( ) OUTd = 時間週期d的產出量 K4 = 規劃性參數(例如移動平均週期數) 優點: 讓發放的工單數量儘可能等於完成的工單數量，而使得現場的進出工單數量呈現平衡的狀態，而降低現場的複雜性。

14 8.1.4 工單檢閱與發放 範例說明 假設現場有四個工作中心WC1、WC2、WC3、WC4 已發放工單有工單1 、工單2 、工單3、工單4
加工途程如表8.1 已發放工單的交期、批量、累積批量總加工時間如表8.2 根據已發放工單所規劃的作業排程甘特圖如圖8.4

15 8.1.4 工單檢閱與發放

16 8.1.4 工單檢閱與發放

17 A， B， C三張工單待發放

18 AGGWNQ法則：

19 K6=1152 2.WCEDD法則: K7=288 各工作中心負載: WC1=288 WC2=304 WC3=320 WC4=224

20 3. BFL法則: 工單A WC1  WC3  WC2 WC2先排 自t=360始 以時間隔離線判斷是否發放工單 (本例50) 4
3.BFL法則: 工單A WC1  WC3  WC2 WC2先排 自t=360始 以時間隔離線判斷是否發放工單 (本例50) 4.FFL法則: WC1先排 自t=48始

21 5. INOUT法則: 前十期每日移動平均:1500 判斷總加工時間 < 1500

22 範例結果比較 只發放工單A。 WCEDD法則： 發放A， B， C三張工單。 BFL法則： 不發放工單。 FFL法則： INOUT法則：

23 8.2 現場作業排程 8.2.1 現場作業排程的意義 8.2.2 現場作業排程的問題特性 8.2.3 現場作業排程的解決之道
8.2.4 啟發式作業排程方法 8.2.5 搜尋式作業排程方法

24 8.2.1 現場作業排程的意義 現場作業排程的任務 現場作業排程的功能必須能確定下列的決策要求:
藉著妥善、有效的分配與協調生產現場有限的資源 ，以達成生產策略的要求。 現場作業排程的功能必須能確定下列的決策要求: 資源的種類 資源的數量 使用資源的時間 使用資源的地方 決定使用資源的優先次序 (priority) 排程的工作必須針對工單 (即製令) 的作業排程與機器設備的維修排程兩項進行: 工單的作業排程 機器設備的維修排程

25 8.2.2 現場作業排程的問題特性 現場作業排程的問題分類 依工單及作業之特性分類 靜態排程問題 動態排程問題 確定性排程問題
隨機性排程問題 依製造程序的複雜性分類 單階－單機 單階－多機 多階－流程式工廠 (瞭解flow shop) 多階－零工式工廠 (job shop) 依排程的衡量 / 評估準則 (目標) 分類 成本最小 績效 (performance) 最佳

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27 製程型態 零工式 批量式

28 8.2.3 現場作業排程的解決之道 現場作業排程的解決之道
預知式(predicitive): 通常假設在製造環境所有可能發生的事件都可事先被掌握 ，屬於靜態式排程方法。 反應式(reactive): 強調維持在動態環境下排程的可行性，屬於動態式排程方法。

29 8.2.4 啟發式作業排程方法 兩大類啓發式作業排程方法:

30 8.2.4 啟發式作業排程方法 1. 以「製令」為主的排程方法
法則種類: 工單排序法則 法則名稱: 變更交期日法則 (Modified Due Date; MDD) 法則內容: 選擇最小之製令 / 工單。 　　　　　其中，VLi是指製令i中第j個作業 (operation) 的優先權 　　　　　數 (priority values)，VLi值為取交期與剩餘總加工時間 　　　　　兩者間之最大值。 　　　　　VLi = max{交期，製令i利餘總加工時間} 適用環境: 使用MDD法則可滿足交期。

31 8.2.4 啟發式作業排程方法 2. 以「工作中心」為主的排程方法
法則種類: 工作中心選擇法則 法則名稱: NINQ法則 (Number of lots In the Queue) 法則內容: 選擇暫存區 (或等候區) 中批量數最小的工作中心。 　　　　　法則如右: VWe = NBf 　　　　　 VWe: 工作中心之優先權數。 　　　　　 NBf: 於等候區中的批量總數。 適用環境: 可避免等候區 (buffer) 過大。 法則種類: 機器選擇法則 法則名稱: FLS法則 (Fewest number of Lots Scheduled) 法則內容: 選擇具有最小已排定批量數之機器。 　　　　　法則如右: VWm = NFm 　　　　　 VWm : 機器之優先權數。 　　　　　 NFm : 機器中之已排定批量總數。 適用環境: 可提高機器使用率。

32 8.2.4 啟發式作業排程方法 法則種類: 派工法則 法則名稱: LDT法則 法則內容: 選取製令之下一作業的加工處理時間與總處理時間之 　　　　　比率值為最大的作業。 　　　　　法則如右: VLOij = PTLi / PTOij 　　　　　 VLOij : 製令中作業之優先權數。 　　　　　 PTOij : 製令之作業的加工處理時間。 　　　　　 PTLi : 製令之總加工處理時間。 適用環境: 可提高機器使用率。

33 以「製令」為主的排程範例

34 以「製令」為主的排程範例

35 以「製令」為主的排程範例

36 以「製令」為主的排程範例

37 以「製令」為主的排程範例

38 以「工作中心」為主的排程範例

39 以「工作中心」為主的排程範例

40 以「工作中心」為主的排程範例

41 以「工作中心」為主的排程範例

42 以「工作中心」為主的排程範例

43 搜尋法 搜尋式作業排程法 Tabu: 是一種導引區域搜尋法以克服區域最佳化的搜尋程序；可以廣泛的應用於不同的領域中，如作業員的排程、零工式排程、機器排程、流程順序排程與電子通訊等，並可以獲得最佳化或近似最佳化的解。

44 搜尋法

45 搜尋法

46 搜尋法

47 搜尋法

48 基因演算法 基因演算法 是一種模擬「物競天擇」與「自然遺傳」的搜尋演算法，運用一些擬生物化的運算過程，如重生 (reproduction)、交配 (crossover)、突變 (mutation) 等，尋找一個問題 (或函數) 的近似最佳解。 使用此演算法之前需先完成的準備工作 定義適應性函數(fitness function) 決定編碼 (coding) 與解碼 (decoding) 的方式 產生位元字串 (bit string) 產生初始族群 (initial population)

49 基因演算法 三個基本運算子 重生 (reproduction。 交配 (crossover)。 突變 (mutation)。

50 基因演算法

51 8.2.5.2 基因演算法 基因演算法如下 步驟一: 使用基因演算法時，需先設定以下幾個參數: M: 在每一代的族群中個體的數目。
N: 欲繁衍的代數。 g: 目前所繁衍的代數；g = 1 , … , N；g的初始值為0。 Pgj: 在第g代的第j個個體 (j = 1, 2, …, M )。 PRgj: 第g代的個體Pgj存活到第g+1代的機率。 Rg: 在第g+1代中藉由複製運算子產生的個體數。 Qgj: 第g代的第j個個體的基因數。 G(Pgj): 適應函數，用以評估第g代的第j個個體績效的函數。 OPT(Pg): 第g代適應函數最高的個體 [= ]。

52 基因演算法

53 基因演算法

54 基因演算法

55 8.3 限制理論 8.3.1 限制理論的基本觀念 8.3.2 限制理論的五個步驟 8.3.3 績效衡量準則
8.3.4 以限制理論為基礎的現場排程方法 8.3.5 DBR排程範例

56 8.3.1 限制理論（TOC） Goldratt 博士於1970 年代末期設計最佳化生產技術（optimized production technology, OPT）軟體，認為在所有的系統中必有至少存在一個限制，其限制了系統的績效。當解除此系統的限制，將會提高系統的績效，此為限制理論之起源。Goldratt 於1986 年提出眾所周知的限制理論。限制理論主張凡是阻礙組織達到較高績效的瓶頸，均稱為「限制」。「限制」又分為實體限制（physical constraints）及政策限制（policy constraints）。實體限制方面包括資源、市場與供應商，而政策限制方面則包括制度、管理者思維。

57 OPT 系統將重點放在控制整體產出的瓶頸資源上，優先處理所有瓶頸作業，並以平衡物料流動為原則，使整個系統達到產出最大的目的。其最大的特色乃是從系統的觀點來處理生產與存貨控制的問題，這與MRP 之逐次地(Sequentially)作業排程不同。MRP 一開始即忽略產能限制(即假設資源與產能是無限的)，而在決定訂單開出的時程與批量之後，才遷就產能的限制而作某些調整修正，所以當供應商取得以MRP 計畫產生下的訂單或是以MRP 的觀點來檢視供應商的訂單行使能力時，常常面臨不斷的訂單調整要求，該下料的不下，不該下料的卻囤積在生產線上，造成供應商的半製品庫存日漸升高。

58 限制理論的定義: 「任何足以妨害系統達成更高績效 (相對於其目標而言) 的人、事或物。」 限制理論的基本觀念
組織是一個由數個部門或單位組成且彼此相互依賴的系統 系統中有限制存在，阻礙系統達成更高目標績效的人、事或物即為限制

59 8.3.2 限制理論的基本觀念 限制理論的五個步驟 步驟一: 找出系統的限制 步驟二: 決定如何充分有效的利用系統限制
步驟三: 全力配合步驟二所採取的決策 步驟四: 消除系統的限制 步驟五: 若限制已於步驟四消除，則重回步驟一，但不要讓「惰性」成為新的限制

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61 8.3.3 績效衡量準則 績效衡量準則 有效產出 (throughput) 。 存貨 (inventory)。
營運費用 (operational expense)

62 限制理論之概念可歸納為定義出所欲達成的最佳化目標及執行準則，並尋求整體最佳化。TOC 強調透過系統化的邏輯推演，分析與解決三大問題：應該改變的對象為何、所要改變的目標為何、以及要如何變動。並持續改善與追求成長達成理想目標。

63 改正一般傳統製造業的觀念及績效衡量指標。一般而言，傳統製造業所重視的評估項目有：
作業效率→效率越高表示產品之單位成本越低。 設備稼動率→稼動率越高表示產品之單位成本越低。 各站產出→產出越多表示製造能力越強，更具競爭力。 產品品質→此項指標是不容忽視的，任何改善手法皆不得犧牲品質。

64 TOC 三個可衡量企業獲利速度的指標： 有效產出( T: Throughput)：指一個系統透過銷售(而非製造)所獲取的利潤。 存貨( I: Inventory )：任何存貨(包括原料、半成品、成品)的存在都是為了銷售所投入。 作業費用( OE: Operating Expense )：任何的作業費用的產生皆只有一個目地→ 將存貨轉換成金錢。

65 8.3.4 以限制理論為基礎的現場排程方法 以限制理論為基礎的現場排程方法
假設生產製造現場有資源X與資源Y，兩者的每月可用產能皆為200小時，市場需求為200件，每件加工時間分別為1小時 (資源) 及45分鐘 (資源)，為此系統中的瓶頸。 一製造系統的基本流程可以歸納為下列四種特性: 特性一: 　　　　　　　　　　　　 　特性二: 特性三: 　　　　　　　　　　　 特性四:

66 Goldratt 將限制理論的步驟落實為鼓-緩衝-繩索 (drum-buffer-rope, DBR)作為解決實體限制的方法。Drum 代表鼓聲就如同一個軍隊的小鼓，可使得行進整齊。Buffer就如同兩個士兵中間的距離，可以利用它來應付突發的情形。Rope 代表的是軍隊中的紀律，可以確定行進步伐如同鼓聲一樣。此法應用於解決生產實務問題上已獲得相當良好之成效

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68 控制整個系統的生產節奏(速度)。生產系統中都會有某個控制點，用以控制生產流量的大小，而瓶頸點即為整個系統的最佳控制點，稱為鼓。 鼓
(Drum) 使系統能在不同的狀況下正常的運作。由於系統會因為各種變異造成系統的不穩定，而緩衝區的目的就是用來保護系統使其正常的運作，但並非所有的機台都需要，不過瓶頸機台前一定要設緩衝區。 緩衝區(Buffer) 用來確認整個系統的運作能和瓶頸點同步。瓶頸點必須提供所需的量等等的生產資訊給上游的工作站，以決定適當的投料時間，避免生產過多造成存貨的堆積。此種溝通、資訊回饋的情形如同繩子。 繩子 (Rope)

69 8.3.4 以限制理論為基礎的現場排程方法 DBR (Drum Buffer Rope) 排程法即是將限制理論的思維運用在現場排程的一種方法。

70 8.3.5 DBR 排程範例

71 8.3.5 DBR 排程範例

72 8.3.5 DBR 排程範例

73 8.3.5 DBR 排程範例

74 8.3.5 DBR 排程範例

75 8.3.5 DBR 排程範例

76 8.3.5 DBR 排程範例

77 8.3.5 DBR 排程範例

78 8.3.5 DBR 排程範例

79 8.4 結論 工單檢閱與發放為現場控制系統與中長期生產運籌管理系統間的介面，它扮演一個過濾的機制，調節與控制工單進入生產現場的流量。
現場作業排程則是確保生產過程所需的資源皆能緊密配合，以達到在最短時間、最低成本下提供顧客最佳品質的產品的目標。 限制理論提出了藉由掌握瓶頸或關鍵資源，以提昇有效產出、降低存貨成本與營運費用，進而提昇企業競爭優勢。而DBR排程方法的介紹，它也影響了先進規劃與排程 (APS) 的發展趨勢。