生產(chǎn)計(jì)劃排程APS系統(tǒng)中排產(chǎn)算法的探討

1、 生產(chǎn)計(jì)劃排程aps系統(tǒng)中排產(chǎn)算法的探討 導(dǎo) 讀生產(chǎn)計(jì)劃排程既有相對(duì)簡(jiǎn)單的算法，例如，最短交貨期算法，最短工序算法等，也有復(fù)雜的算法，例如，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模擬退火法、遺傳算法、禁忌搜索法等。作者：馮春山來(lái)源：供應(yīng)鏈指南針（id：scmgps，歡迎關(guān)注）1前沿?fù)?jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì),中國(guó)中小企業(yè)數(shù)量占據(jù)企業(yè)總數(shù)比例高達(dá)90%以上。中小企業(yè)的生產(chǎn)特點(diǎn)為多品種、小批量。對(duì)于多品種、小批量生產(chǎn)模式的企業(yè)，生產(chǎn)計(jì)劃排程是個(gè)難題，因?yàn)槠贩N多，計(jì)算量大，而批量小又會(huì)導(dǎo)致?lián)Q線頻繁。aps是英文advanced planning and scheduling的縮寫(xiě)，翻譯過(guò)來(lái)就是高級(jí)計(jì)劃與排程，它是運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)計(jì)劃的

2、自動(dòng)排程計(jì)算機(jī)程序可以認(rèn)為是算法和計(jì)算機(jī)語(yǔ)言語(yǔ)法的集合體。越復(fù)雜的計(jì)算問(wèn)題，算法也越復(fù)雜。生產(chǎn)計(jì)劃排程是非常復(fù)雜的問(wèn)題，開(kāi)發(fā)一套aps系統(tǒng)，算法方面是最大的難點(diǎn)。本文對(duì)生產(chǎn)計(jì)劃排程的算法做一探討。生產(chǎn)計(jì)劃排程既有相對(duì)簡(jiǎn)單的算法，例如，最短交貨期算法，最短工序算法等，也有復(fù)雜的算法，例如，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模擬退火法、遺傳算法、禁忌搜索法等。復(fù)雜算法遺傳算法是對(duì)非線性問(wèn)題求出比較好的可行解，但計(jì)算量很大。一些理論上的最優(yōu)化方法能提供最優(yōu)排程，但由于其計(jì)算的復(fù)雜性，并且忽略了很多實(shí)際因素，離實(shí)際運(yùn)用還有較大距離。筆者認(rèn)為簡(jiǎn)單算法較好，因?yàn)橐话闫髽I(yè)的數(shù)據(jù)計(jì)算量非常大，而且整個(gè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的形勢(shì)不斷變化，排程要在

3、極短的時(shí)間內(nèi)算出結(jié)果，最好在幾分鐘內(nèi)完成計(jì)算。如果整個(gè)計(jì)算過(guò)程耗時(shí)過(guò)長(zhǎng)，也就失去了它的指導(dǎo)意義，因此時(shí)間因素非常重要。簡(jiǎn)單算法可以根據(jù)特定的問(wèn)題設(shè)定特定的規(guī)則，相對(duì)來(lái)說(shuō)是計(jì)算快速，比較實(shí)用的算法。另一方面，也不是算法越復(fù)雜，排程結(jié)果就越好，本文通過(guò)對(duì)四種簡(jiǎn)單算法的比較計(jì)算也可以看出該問(wèn)題。2四種簡(jiǎn)單算法的比較本段對(duì)4種簡(jiǎn)單的排程算法進(jìn)行比較計(jì)算。這些年的研究資料表明生產(chǎn)計(jì)劃排程并不存在一個(gè)全局最優(yōu)的排程規(guī)則，也不是算法越復(fù)雜結(jié)果就越好，這一點(diǎn)通過(guò)下面一個(gè)例子對(duì)4種簡(jiǎn)單算法進(jìn)行計(jì)算就可以得到驗(yàn)證，這4種簡(jiǎn)單算法中計(jì)算復(fù)雜性稍有不同，并不是算法越復(fù)雜排程結(jié)果就越好。要做比較計(jì)算的4種算法是：1，最

4、短工期；2，最早交貨期；3，按照工期和交貨期之間的距離；4，cr值。計(jì)算的復(fù)雜性也是依次遞增。下面借用一個(gè)例子，見(jiàn)下表。比較這4種算法的排程結(jié)果，我們按照作業(yè)逾期天數(shù)為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。 2.1 按照最短工期的排程 2.2 按照交貨期先后排程 2.3 按照工期和交貨期之間的距離排程2.4 按照cr值排程 cr是英文critical ratio的縮寫(xiě)，可以翻譯為重要比率。它的計(jì)算方法：交期減去目前日期之差額,再除以工期，數(shù)值越小表示緊急程度越高，排程優(yōu)先級(jí)高。 上面4種算法中，最短工期法是最簡(jiǎn)單的，它不考慮各個(gè)作業(yè)的交貨期先后，先排工期短的作業(yè)，再排工期長(zhǎng)的作業(yè)，但對(duì)于我們隨便給定的例子，它的總逾期天數(shù)

5、是最少的，當(dāng)然不能說(shuō)所有例子它的總逾期天數(shù)都是最少的，這里面有偶然性。這個(gè)例子也說(shuō)明了，不意味者計(jì)算最簡(jiǎn)單的算法結(jié)果是最差的。企業(yè)在生產(chǎn)計(jì)劃排程時(shí)，可以根據(jù)其計(jì)算能力選擇合適的算法。3正排和倒排的選擇生產(chǎn)計(jì)劃排程時(shí)選擇了排程的算法之后，是正排還是倒排也是一個(gè)重要問(wèn)題。正排指的是按照預(yù)定的算法盡可能緊前安排，倒排指的是盡可能緊后安排。用上一段的例子，如果是用最短工序算法排程的話。正排的結(jié)果如下圖:如果是倒排，如果還沒(méi)有到最后期限，會(huì)是下面的排程結(jié)果。正排的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備和人會(huì)得到充分利用，設(shè)備閑置或人員休息，也要等生產(chǎn)任務(wù)都完成后，可能會(huì)因?yàn)樘崆巴瓿缮a(chǎn)任務(wù)，沒(méi)有到交貨期不能發(fā)貨而形成庫(kù)存。倒排的優(yōu)

6、點(diǎn)和缺點(diǎn)正好相反，倒排是在最后期限前完成任務(wù)，庫(kù)存最小化，但前期人員和設(shè)備可能會(huì)有閑置。筆者所在企業(yè)為一機(jī)械加工企業(yè)，機(jī)械加工也是一個(gè)應(yīng)用廣泛的行業(yè)。就以本企業(yè)為例，談一下正排和倒排的影響。本企業(yè)有設(shè)備幾百臺(tái)，包括了數(shù)控車床，加工中心，普通車床，鉆床，銑床，磨床等。這些設(shè)備中數(shù)控車床和加工中心是瓶頸設(shè)備，它們也是設(shè)備中價(jià)格昂貴的設(shè)備。在排產(chǎn)時(shí)，充分利用瓶頸設(shè)備產(chǎn)能是個(gè)重要課題。在激烈競(jìng)爭(zhēng)的市場(chǎng)環(huán)境下，企業(yè)的投資都需要得到充分利用，企業(yè)才能降低生產(chǎn)成本，取得利潤(rùn)維持生存。如果企業(yè)有大量資產(chǎn)閑置，生產(chǎn)計(jì)劃排程容易了很多，但企業(yè)投資浪費(fèi)，可能導(dǎo)致企業(yè)嚴(yán)重虧損，這不是企業(yè)經(jīng)營(yíng)者希望的局面。一般說(shuō)來(lái)，當(dāng)

7、企業(yè)需要考慮上aps系統(tǒng)解決企業(yè)生產(chǎn)計(jì)劃排程問(wèn)題時(shí)，面臨的情況都是多品種，小批量，設(shè)備能力不足，需要更合理的調(diào)度安排。筆者所在企業(yè)也是面臨這種情況，筆者開(kāi)發(fā)了所在企業(yè)的aps系統(tǒng)。開(kāi)發(fā)時(shí)，也是面臨選擇正排還是倒排的問(wèn)題。正排和倒排各有優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。正排增加庫(kù)存，倒排浪費(fèi)產(chǎn)能，如何取舍？筆者觀點(diǎn)，在增加庫(kù)存和浪費(fèi)產(chǎn)能之間取舍，浪費(fèi)產(chǎn)能造成的損失大大超過(guò)增加庫(kù)存。原因有二：一，設(shè)備是有故障的，而故障又是偶發(fā)的，無(wú)從判斷何時(shí)設(shè)備會(huì)出現(xiàn)故障。如果生產(chǎn)安排是時(shí)，進(jìn)行倒排，按照庫(kù)存最小化的時(shí)間點(diǎn)安排，如果在生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)設(shè)備故障，就沒(méi)有多余的緩沖時(shí)間用于檢修設(shè)備，勢(shì)必造成延遲了交貨期。二，設(shè)備產(chǎn)能浪費(fèi)屬于徹底浪費(fèi)，如果當(dāng)月設(shè)備能力浪費(fèi)了，以后也無(wú)法再追回；而增加庫(kù)存造成的浪費(fèi)則屬于一種臨時(shí)的浪費(fèi)，如果當(dāng)月積壓了庫(kù)存，而下個(gè)月客戶訂單增加，正好將這些庫(kù)存利用，避免了加班。筆者觀點(diǎn)，對(duì)于一般性行業(yè)，正排是正確的選擇。4后記筆者就職于一個(gè)機(jī)械加工企業(yè)，生產(chǎn)過(guò)程是典型的多品種，小批量和設(shè)備能力緊張。筆者開(kāi)發(fā)了本企業(yè)的aps系統(tǒng)，結(jié)合