生產計劃排程APS系統(tǒng)中排產算法的探討

1、 生產計劃排程aps系統(tǒng)中排產算法的探討 導 讀生產計劃排程既有相對簡單的算法，例如，最短交貨期算法，最短工序算法等，也有復雜的算法，例如，神經網絡、模擬退火法、遺傳算法、禁忌搜索法等。作者：馮春山來源：供應鏈指南針（id：scmgps，歡迎關注）1前沿據相關統(tǒng)計,中國中小企業(yè)數量占據企業(yè)總數比例高達90%以上。中小企業(yè)的生產特點為多品種、小批量。對于多品種、小批量生產模式的企業(yè)，生產計劃排程是個難題，因為品種多，計算量大，而批量小又會導致換線頻繁。aps是英文advanced planning and scheduling的縮寫，翻譯過來就是高級計劃與排程，它是運用計算機技術實現對生產計劃的

2、自動排程計算機程序可以認為是算法和計算機語言語法的集合體。越復雜的計算問題，算法也越復雜。生產計劃排程是非常復雜的問題，開發(fā)一套aps系統(tǒng)，算法方面是最大的難點。本文對生產計劃排程的算法做一探討。生產計劃排程既有相對簡單的算法，例如，最短交貨期算法，最短工序算法等，也有復雜的算法，例如，神經網絡、模擬退火法、遺傳算法、禁忌搜索法等。復雜算法遺傳算法是對非線性問題求出比較好的可行解，但計算量很大。一些理論上的最優(yōu)化方法能提供最優(yōu)排程，但由于其計算的復雜性，并且忽略了很多實際因素，離實際運用還有較大距離。筆者認為簡單算法較好，因為一般企業(yè)的數據計算量非常大，而且整個生產現場的形勢不斷變化，排程要在

3、極短的時間內算出結果，最好在幾分鐘內完成計算。如果整個計算過程耗時過長，也就失去了它的指導意義，因此時間因素非常重要。簡單算法可以根據特定的問題設定特定的規(guī)則，相對來說是計算快速，比較實用的算法。另一方面，也不是算法越復雜，排程結果就越好，本文通過對四種簡單算法的比較計算也可以看出該問題。2四種簡單算法的比較本段對4種簡單的排程算法進行比較計算。這些年的研究資料表明生產計劃排程并不存在一個全局最優(yōu)的排程規(guī)則，也不是算法越復雜結果就越好，這一點通過下面一個例子對4種簡單算法進行計算就可以得到驗證，這4種簡單算法中計算復雜性稍有不同，并不是算法越復雜排程結果就越好。要做比較計算的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。計算的復雜性也是依次遞增。下面借用一個例子，見下表。比較這4種算法的排程結果，我們按照作業(yè)逾期天數為評價標準。 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，可以翻譯為重要比率。它的計算方法：交期減去目前日期之差額,再除以工期，數值越小表示緊急程度越高，排程優(yōu)先級高。 上面4種算法中，最短工期法是最簡單的，它不考慮各個作業(yè)的交貨期先后，先排工期短的作業(yè)，再排工期長的作業(yè)，但對于我們隨便給定的例子，它的總逾期天數

5、是最少的，當然不能說所有例子它的總逾期天數都是最少的，這里面有偶然性。這個例子也說明了，不意味者計算最簡單的算法結果是最差的。企業(yè)在生產計劃排程時，可以根據其計算能力選擇合適的算法。3正排和倒排的選擇生產計劃排程時選擇了排程的算法之后，是正排還是倒排也是一個重要問題。正排指的是按照預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。正排的結果如下圖:如果是倒排，如果還沒有到最后期限，會是下面的排程結果。正排的優(yōu)點是設備和人會得到充分利用，設備閑置或人員休息，也要等生產任務都完成后，可能會因為提前完成生產任務，沒有到交貨期不能發(fā)貨而形成庫存。倒排的優(yōu)

6、點和缺點正好相反，倒排是在最后期限前完成任務，庫存最小化，但前期人員和設備可能會有閑置。筆者所在企業(yè)為一機械加工企業(yè)，機械加工也是一個應用廣泛的行業(yè)。就以本企業(yè)為例，談一下正排和倒排的影響。本企業(yè)有設備幾百臺，包括了數控車床，加工中心，普通車床，鉆床，銑床，磨床等。這些設備中數控車床和加工中心是瓶頸設備，它們也是設備中價格昂貴的設備。在排產時，充分利用瓶頸設備產能是個重要課題。在激烈競爭的市場環(huán)境下，企業(yè)的投資都需要得到充分利用，企業(yè)才能降低生產成本，取得利潤維持生存。如果企業(yè)有大量資產閑置，生產計劃排程容易了很多，但企業(yè)投資浪費，可能導致企業(yè)嚴重虧損，這不是企業(yè)經營者希望的局面。一般說來，當

7、企業(yè)需要考慮上aps系統(tǒng)解決企業(yè)生產計劃排程問題時，面臨的情況都是多品種，小批量，設備能力不足，需要更合理的調度安排。筆者所在企業(yè)也是面臨這種情況，筆者開發(fā)了所在企業(yè)的aps系統(tǒng)。開發(fā)時，也是面臨選擇正排還是倒排的問題。正排和倒排各有優(yōu)點和缺點。正排增加庫存，倒排浪費產能，如何取舍？筆者觀點，在增加庫存和浪費產能之間取舍，浪費產能造成的損失大大超過增加庫存。原因有二：一，設備是有故障的，而故障又是偶發(fā)的，無從判斷何時設備會出現故障。如果生產安排是時，進行倒排，按照庫存最小化的時間點安排，如果在生產過程中出現設備故障，就沒有多余的緩沖時間用于檢修設備，勢必造成延遲了交貨期。二，設備產能浪費屬于徹底浪費，如果當月設備能力浪費了，以后也無法再追回；而增加庫存造成的浪費則屬于一種臨時的浪費，如果當月積壓了庫存，而下個月客戶訂單增加，正好將這些庫存利用，避免了加班。筆者觀點，對于一般性行業(yè)，正排是正確的選擇。4后記筆者就職于一個機械加工企業(yè)，生產過程是典型的多品種，小批量和設備能力緊張。筆者開發(fā)了本企業(yè)的aps系統(tǒng)，結合