48.生產(chǎn)計(jì)劃之約束規(guī)則

1、生產(chǎn)計(jì)劃之約束規(guī)則現(xiàn)在，約束計(jì)劃的開發(fā)已經(jīng)吸引各個(gè)領(lǐng)域的專家的高度注意，因?yàn)?，它是有潛力解決現(xiàn)實(shí)中的非常難的問題。不僅基于很強(qiáng)的理論基礎(chǔ)，而且，也廣泛吸引商業(yè) 利益。特別是在對(duì)變異的建模優(yōu)化與滿意問題。無論我們是用先進(jìn)的基因演算法，還是用人機(jī)互動(dòng)式的仿真方法，都需要對(duì)制造業(yè)的復(fù)雜約束，多目標(biāo)優(yōu)化， 大規(guī)模的搜索和車間生產(chǎn)的不確定性的問題進(jìn)一步研究，以適用實(shí)際需要。在人類努力的大多領(lǐng)域，約束在不斷的增加。它們?cè)谖锢硎澜缧纬苫ハ嘁蕾嚒＜s束是在一些未知或變化 的簡(jiǎn)單的邏輯關(guān)系，在給定的領(lǐng)域，每一個(gè)約束取一 值。約束就限制了變化所帶來的可能的值， 它反映部分資訊，約束也可以是不協(xié) 調(diào)的，它可以在不同領(lǐng)

2、域 互相約束。實(shí)際上，我們都用約束來指導(dǎo)推理和決策， 是每天的常見行動(dòng)的重要的一部分。如，我可以從 5點(diǎn)到6點(diǎn)在那。這就是典 型的約束，我們用它計(jì)劃我們的時(shí)間。自然，我們不能僅僅解決一個(gè)約束，因?yàn)?約束很少是獨(dú)立的。，所以，我們不得不接受的現(xiàn)實(shí)是這些問題比較復(fù)雜。約束計(jì)劃是基于約束規(guī)則的電腦系統(tǒng)的程式，約束計(jì)劃的概念是詳述問題的約束 來解決問題。結(jié)果是找到讓所有的約束滿意的方案。計(jì)劃調(diào)度的實(shí)施的關(guān)鍵是基于約束規(guī)則，基于約束自動(dòng)的調(diào)配資源，優(yōu)化計(jì)劃，來達(dá)到你所需要的計(jì)劃目 標(biāo)。對(duì)離散的制造行業(yè)解決復(fù)雜的加工過程如多工序，多資源等（ Jobshop調(diào) 度），對(duì)重復(fù)式或流程式的制造行業(yè)解決順序問題如

3、優(yōu)化排序等（ Flowshop調(diào) 度）。如你的主要目標(biāo)是一個(gè)滿足所有任務(wù)規(guī)定的完成日期嗎？還是你重點(diǎn)是提高設(shè)確定基本計(jì)劃的目備利用率，減少非生產(chǎn)時(shí)間（型備時(shí)間和設(shè)備維護(hù)時(shí)間）？ 標(biāo)是選擇合適的規(guī)則的先決條件。 一旦決定你的目標(biāo)，你就可以選擇規(guī)則來完成 目標(biāo)。一、基于訂單(Job-based )排程方法工作中心 WC A有兩個(gè)資源工作中心WC B有一個(gè)資源訂單MO-1最高優(yōu)先順序。訂單MO-2次優(yōu)先順序是基于訂單的優(yōu)先順序決定下一個(gè)訂單的加工， 可以自動(dòng)識(shí)別訂單的優(yōu)先順序和 手工定義優(yōu)先順序，在電腦自動(dòng)的根據(jù)規(guī)則的優(yōu)選級(jí)排出生產(chǎn)計(jì)劃后，還可以手工介入，修改優(yōu)先順序進(jìn)行重排。以滿足復(fù)雜的現(xiàn)實(shí)的需要

4、。約束規(guī)則如下：1、瓶頸：基于次要任務(wù)選擇規(guī)則的排列。向前和向后方法來計(jì)劃所有未分配的任務(wù)訂單。重點(diǎn)是瓶頸資源的工序的。雙向模式只計(jì)劃需要指明瓶頸資源的任務(wù)。能用任何可得到的規(guī)則計(jì)劃剩繪任務(wù)。2、完成日期：基于最早完成日期。3、先到先服務(wù)：按照先到訂單，先安排生產(chǎn)。4、開幕訂單屬性值：按規(guī)定的訂單開幕的值排列。訂單的屬性可以是數(shù)值，字 母。5、優(yōu)先順序：按照最小數(shù)值優(yōu)先。如果你用此規(guī)則，優(yōu)先順序欄位必須在訂單上定義。6、加工時(shí)間：按照訂單最小的加工時(shí)間優(yōu)先。7、下達(dá)日期：按照最早開始日期優(yōu)先。8、相反優(yōu)先順序：按照最大數(shù)值優(yōu)先。如果你用此規(guī)則，優(yōu)先順序欄位必須在 訂單上定義。9、閑散時(shí)間：按照

5、最小閑散時(shí)間優(yōu)先。二、基于事件（Event-based ）的排程方法是基于高利用率的方法。實(shí)現(xiàn)其計(jì)劃的關(guān)鍵是二步導(dǎo)向的規(guī)則使用。有二個(gè)基本的規(guī)則：1、工序選擇規(guī)則OSR; 2、資源選擇規(guī)則RSR。針對(duì)不同產(chǎn)品和資源，必須選擇不同的規(guī)則，在決定是使用工序選擇規(guī)則或資源 選擇規(guī)則時(shí)，主要考慮的是什么是一個(gè)好的計(jì)劃標(biāo)型？一旦確定你的目標(biāo)，你就可以選擇工序和資源選擇規(guī)則來完成目標(biāo)。一般來說，先選擇工序選擇規(guī)則，然后選擇合適的資源選擇規(guī)則。在一些情況下，有關(guān)的資源選擇規(guī)則被工序選擇規(guī) 則所決定。工序選擇規(guī)則 OSR （ Operation SelectionRule）至少一個(gè)資源是空閑的，二個(gè)或多個(gè)工序

6、能用于這個(gè)資源，采用 OSR。此規(guī)則 決定那一個(gè)工序被載入。這就是決定計(jì)劃結(jié)果質(zhì)量好壞的關(guān)鍵因素。 獨(dú)立的工序 選擇規(guī)則詳細(xì)介紹如下：1、最早完成日期：選擇最早完成的工序（也許是訂單完成日期）2、最高優(yōu)先順序第一：選擇最高優(yōu)先順序（最低值）的工序3、最低優(yōu)先順序第一：選擇最低優(yōu)先順序（最高值）的工序4、最高訂單屬性欄位：選擇最高（最大）訂單屬性欄位的工序5、最低訂單屬性欄位：選擇最低（最?。┯唵螌傩詸谖坏墓ば?、動(dòng)態(tài)最高訂單屬性欄位：選擇動(dòng)態(tài)最高（最大）訂單屬性欄位的工序7、動(dòng)態(tài)最低訂單屬性欄位：選擇動(dòng)態(tài)最低（最小）訂單屬性欄位的工序8、計(jì)劃檔案訂單：選擇訂單 出現(xiàn)先到先服務(wù)的工序9、關(guān)鍵率：

7、選擇最小關(guān)鍵率的工序。關(guān)鍵率二剩繪計(jì)劃工作時(shí)間/ （完成日期-當(dāng)前時(shí)間）10、實(shí)際關(guān)鍵率：選擇最小實(shí)際關(guān)鍵率的工序 實(shí)際關(guān)鍵率二剩繪實(shí)際工作時(shí)間/（完成日期-當(dāng)前時(shí)間）11、最少剩繪工序（靜態(tài)）：選擇最少剩余工序時(shí)間的工序12、最長等待時(shí)間：選擇最長等待時(shí)間的工序13、最短等待時(shí)間：選擇最短等待時(shí)間的工序14、最大過程時(shí)間：選擇最大過程時(shí)間的工序15、最小過程時(shí)間：選擇最小過程時(shí)間的工序16、最小工序閑散時(shí)間：選擇最小工序閑散時(shí)間的工序訂單任務(wù)的閑散時(shí)間=任務(wù)剩繪完成時(shí)間-剩繪工作時(shí)間工序閑散時(shí)間=任務(wù)閑散時(shí)間/完成任務(wù)的剩繪工序數(shù)17、最小訂單閑散時(shí)間：選擇最小訂單任務(wù)的閑散時(shí)間的工序18、

8、最小工作剩繪：選擇所有需要完成訂單的最小剩繪過程時(shí)間的工序。資源選擇規(guī)則（RSR） Resource Selection Rule , RSR選擇工序載入到資源組內(nèi)的哪一資源。1、最早結(jié)束時(shí)間：選擇將要最先完成工序的資源2、最早開始時(shí)間： 選擇將要最先開始工序的資源3、最遲結(jié)束時(shí)間： 選擇將要最遲完成工序的資源4、與前工序一樣： 選擇被用于前一工序的資源5、非瓶頸最早開始時(shí)間：選擇將要最早開始工序的非瓶頸資源相關(guān)選擇規(guī)則: 如果選擇一工序選擇規(guī)則，就自動(dòng)的選擇相應(yīng)的資源選擇規(guī)則。1、系列順序回圈：選擇同樣或下一個(gè)最高（最低）系列值的工序。當(dāng)沒有最高值的工序，順序?qū)⑾喾?，選擇最低的工序。2、系列

9、降順序：選擇同樣或下一個(gè)最低系列值的工序3、系列開順序： 選擇同樣或下一個(gè)最高系列值的工序4、最小型備系列： 選擇最小型備時(shí)間及最近的系列值的工序。5、最小型備時(shí)間： 選擇最小型備或換裝時(shí)間的工序6、定時(shí)區(qū)的系列順序回圈：選擇同樣或下一個(gè)最高（最低）系列值工序。且只考慮在特定的時(shí)區(qū) 的訂單完成日期 的工序。當(dāng)沒有最高值的 工序，順序?qū)⑾?反，選擇最低的工序。7、定時(shí)區(qū)的系列降順序：選擇同樣或下一個(gè)最低系列值工序。且只考慮在特定 的時(shí)區(qū)的訂單完成日期的工序。8、定時(shí)區(qū)的系列升順序： 選擇同樣或下一個(gè)最高系列值工序。 且只考慮在特定 的時(shí)區(qū)的訂單完成日期的工序。9、定時(shí)區(qū)的最小型備系列：選擇最小型

10、備時(shí)間及最近的系列值的工序。且只考 慮在特定的時(shí)區(qū)的訂單完成日期的工序。10、定時(shí)區(qū)的最小型備時(shí)間： 選擇最小型備或換裝時(shí)間的工序，且只考慮在特定的時(shí)區(qū)的訂單完成日期的工序。工序選擇規(guī)則的分析標(biāo)型的工序選擇規(guī)則有二十多個(gè)標(biāo)型規(guī)則。 不同的規(guī)則對(duì)應(yīng)不同的目標(biāo)。這些規(guī) 則可以進(jìn)一步分成靜態(tài)與動(dòng)態(tài)的規(guī)則。靜態(tài)規(guī)則：為所有在排隊(duì)中的訂單，所有等待的工序提供一簡(jiǎn)單的索引機(jī)制。 這 些規(guī)則在每一次預(yù) 先類比時(shí)間時(shí)不需要再次評(píng)估。用于工序選擇規(guī)則的叁數(shù)是 固定的。例如規(guī)則是最早完成日期規(guī)則，完成日期在順序排程中從未改變。 在排 隊(duì)中的第一個(gè)工序被分配到一等待資源。 因?yàn)橐?guī)則總是選擇第一個(gè)等待工序，此 規(guī)則執(zhí)

11、行的非?？?。動(dòng)態(tài)規(guī)則：每一個(gè)在排隊(duì)的工序被每一次調(diào)用的規(guī)則檢查。因此，我們是基于當(dāng)前的訂單任務(wù)和系統(tǒng)的狀態(tài)決定我們的選擇。 這個(gè)機(jī)制充分考慮了任何改變出現(xiàn) 的時(shí)間和事件的結(jié)果。例如，最小工序空閑規(guī)則，因?yàn)楣ば虻目臻e值隨時(shí)在改變。 因?yàn)閯?dòng)態(tài)選擇規(guī)則需要在每一次事先類比以后檢查在排隊(duì)中的每一個(gè)工序，它比靜態(tài)規(guī)則要慢一些。為有助于分析規(guī)則，我們對(duì)規(guī)則進(jìn)行分類。分成四個(gè)主要類別來對(duì)應(yīng)四個(gè)不同的 計(jì)劃目標(biāo)。它們是：1、預(yù)先確定任務(wù)的叁數(shù)。2、最小化任務(wù)緩慢。3、最小化任務(wù)流程時(shí) 問。4、最大化設(shè)備利用率。我們將討論每一個(gè)核心目標(biāo)和相應(yīng)的工序及資源規(guī)則以支援這些目標(biāo)。 規(guī)則的分 類目的是幫助你為達(dá)到你的核

12、心目標(biāo)而縮小你的規(guī)則的選擇。 對(duì)某一類的規(guī)則選 擇是基于你的計(jì)劃問題。每一個(gè)類別的規(guī)則都混合一些靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的規(guī)則。預(yù)先確定訂單任務(wù)的叁數(shù)：是基于預(yù)先定義訂單任務(wù)的優(yōu)先順序來選擇下一個(gè)工 序或用戶規(guī)定的屬性欄位（如成本）。一般來說，每一個(gè)規(guī)則由特性的最高，最 低的值被調(diào)用。這類包括最高優(yōu)先順序，最低優(yōu)先順序，最高訂單特性欄位，最 低訂單特性欄位，動(dòng)態(tài)最高訂單特性欄位，動(dòng)態(tài)最低訂單特性欄位，計(jì)劃檔案訂 單，最長等待時(shí)間，最短等待時(shí)間，和最大過程時(shí)間。最高優(yōu)先順序和最低優(yōu)先順序是分別用最高或最低優(yōu)先順序選擇工序的靜態(tài)規(guī) 則。最高訂單特性欄位，最低訂單特性欄位是和優(yōu)先順序規(guī)則相似的靜態(tài)規(guī)則，除了基于用

13、戶定義屬性的選擇。例如。最高訂單特性欄位規(guī)則用一個(gè)屬性欄位定義， 如由成本的最高值來選擇任務(wù)。因?yàn)檫@是一個(gè)靜態(tài)規(guī)則，它假設(shè)當(dāng)訂單任務(wù)正在 等待處理時(shí)成本是不變的。動(dòng)態(tài)最高訂單特性欄位，動(dòng)態(tài)最低訂單特性欄位規(guī)則是動(dòng)態(tài)的。 雖然這些規(guī)則執(zhí) 行較慢，它們也適應(yīng)當(dāng)訂單任務(wù)正在等待時(shí)屬性欄位可以改變的情況。計(jì)劃檔案訂單規(guī)則是一靜態(tài)規(guī)則，是基于已進(jìn)入資料庫的訂單來選擇訂單。 這個(gè) 規(guī)則和先到先服務(wù)規(guī)則相似。最長等待時(shí)間，最短等待時(shí)間規(guī)則是一動(dòng)態(tài)規(guī)則，它是基于訂單任務(wù)被等待計(jì)劃 的時(shí)間來選擇工序。最大過程時(shí)間規(guī)則是用最大過程時(shí)間來選擇工序。預(yù)先確定任務(wù)的叁數(shù)規(guī)則一般用于訂單任務(wù)的特性的情況。（如優(yōu)先順序或成

14、本），不考慮任務(wù)完成日期或設(shè)備利用率。因?yàn)檫@些規(guī)則忽略完成日期，它們典型更適應(yīng)面向庫存生產(chǎn)（MTS ） 環(huán)境，而不是面向訂單生產(chǎn)環(huán)境（MTO） o最小化任務(wù)延緩：在許多面向訂單生產(chǎn)環(huán)境（MTO）,計(jì)劃目標(biāo)是保證每一個(gè)訂單任務(wù)按期完成。 最小化任務(wù)延緩的規(guī)則是建立一最小化延緩任務(wù)的計(jì)劃。這類規(guī)則包括最早完成日期，最小化運(yùn)行閑散時(shí)間，最小化訂單閑散時(shí)間，關(guān)鍵 率，和實(shí)際關(guān)鍵率。這些規(guī)則的最簡(jiǎn)單的是最早完成日期。這是一靜態(tài)規(guī)則。雖 然這個(gè)規(guī)則執(zhí)行的非?？?。這一類所有的規(guī)則是基于空閑時(shí)間計(jì)算的動(dòng)態(tài)規(guī)則。空閑時(shí)間是完成日期和最早完成時(shí)間的差異。最小訂單閑散時(shí)間規(guī)則選擇一個(gè)父項(xiàng)任務(wù)的工序，父項(xiàng)任務(wù)有最小的

15、閑散時(shí)間 如它沒被選擇，這個(gè)訂單任務(wù)大多可能是延遲的。最小運(yùn)行閑散時(shí)間規(guī)則是基于每一個(gè)工序的平均閑散時(shí)間（訂單任務(wù)計(jì)算的閑散時(shí)間/剩繪工序數(shù)量）而不是任務(wù)的剩繪閑散時(shí)間。這個(gè)基于閑散時(shí)間的規(guī)則形 成的基本想法是每一個(gè)剩繪工序有一周有的風(fēng)險(xiǎn)，根據(jù)它延遲的可能性，每一個(gè)工序的最小閑散時(shí)間的訂單任務(wù)是最關(guān)鍵的。因此，如果我們?cè)谕瑯拥拈e散時(shí) 問中選擇訂單任務(wù)，我們會(huì)選擇最大剩繪工序數(shù)量的訂單任務(wù)，因次，根據(jù)每個(gè)工序最小閑散時(shí)間的規(guī)則來選擇處理風(fēng)險(xiǎn)最大的訂單任務(wù)。基于閑散時(shí)間規(guī)則的最后的差異是關(guān)鍵率。 這個(gè)規(guī)則選擇父項(xiàng)任務(wù)有最大關(guān)鍵率 的工序。關(guān)鍵率是剩繪工作時(shí)間/ （剩繪工作時(shí)間+閑散時(shí)間）。注意只要

16、閑散 時(shí)間是正的數(shù)，分母大于它，關(guān)鍵率就小于 1。就此，任務(wù)還沒有延遲。如果關(guān) 鍵率大于1，閑散時(shí)間是負(fù)數(shù)，任務(wù)就不能按期完成。關(guān)鍵率規(guī)則與最小工序閑 散時(shí)間規(guī)則相似。相同的是，它們都是用閑散時(shí)間來計(jì)算的。 不同的是它的剩繪 工作已完成。它的基本的前提是剩繪閑散時(shí)間本身在決定最關(guān)鍵訂單任務(wù)時(shí)并不 重要，即相關(guān)的剩繪工作已完成。如我們有許多剩繪工作，那么，我們需要較大 的閑散時(shí)間來保證我們的訂單任務(wù)不能延遲。三、基于物料約束當(dāng)生產(chǎn)計(jì)劃想要計(jì)劃一個(gè)需要某物料的工序時(shí)，它將僅僅計(jì)劃庫存水平足以滿足 當(dāng)時(shí)或以后的工序。如果在計(jì)劃時(shí)區(qū)不能滿足條件，物料約束計(jì)劃將首先查看是 否有未分配的定單，產(chǎn)生庫存需求

17、。如果它找到這樣的定單，它將首先計(jì)劃定單， 然后計(jì)劃工序的庫存需要。如定單產(chǎn)生庫存需求另外的未有的庫存， 物料約束計(jì)劃將象以前一樣尋找定單來計(jì)劃這個(gè)過程將重復(fù)許多次。如果有不夠，就需要庫存補(bǔ)充。靜態(tài)物料約束規(guī)則(SMC)先對(duì)每一個(gè)物料從ERP系統(tǒng)導(dǎo)入建立可用量清單，最早開始的訂單和被分配的 物料，隨著物料業(yè)務(wù)，訂單日期的延遲，或變化，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)調(diào)整或顯示訂單的 變化。MO-3只有在MO-1 , MO-2 , PO-1完成后，才能開工。因?yàn)镸O-1的延遲，自動(dòng)調(diào)整 MO-3的開工日期動(dòng)態(tài)物料約束規(guī)則(DMC)當(dāng)計(jì)劃建立時(shí)，動(dòng)態(tài)分配物料，允許重新分配物料到另外的一個(gè)訂單，它可以處理物料的有效期，變

18、化的出率，和減少在制品等實(shí)際問題。MO-3 只有在MO-1 , MO-2 , PO-1完成后，才能開工。 而MO-1延遲，導(dǎo) 致調(diào)整MO-3只能用MO-2-1 , PO-1 , MO-1的物料，而原來的MO-2-2 的 物料可以重新分配到MO-2 , PO-1的完成后就可以開工。從庫存取出約束(Take from stock kit )定義在一工序需要的子項(xiàng)。在我們做計(jì)劃時(shí)，考慮子項(xiàng)物料從庫存的可用量的約束來排計(jì)劃。放入庫存約束(Put to stock kit )定義從工序的父項(xiàng)產(chǎn)出結(jié)果。在我們做計(jì)劃時(shí)，考慮產(chǎn)出的約束，必須考慮庫位 所能容納的約束。生產(chǎn)計(jì)劃根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的相關(guān)性來分配物料的約

19、束，查詢約束可以按物料編碼報(bào) 告物料約束。也可以按訂單號(hào)報(bào)告物料約束。 工具約束：工具子項(xiàng)反映關(guān)鍵工具 作為資源，也可以作為約束物料，如你可以定義工具產(chǎn)生約束，如工具維修，故 障?？傊?，制造業(yè)對(duì)客戶需求的回應(yīng)越來越強(qiáng)烈。 現(xiàn)在生產(chǎn)計(jì)劃調(diào)度系統(tǒng)正開始將 基于約束規(guī)則基因搜尋和類比仿真模式結(jié)合起來，解決制造同步化問題和工廠的 順序沖突問題。現(xiàn)在，約束計(jì)劃已經(jīng)成功應(yīng)用到許多不同問題領(lǐng)域。它和分析DNA結(jié)構(gòu)一樣多樣化。對(duì)醫(yī)院的時(shí)間表和工業(yè)的排程。實(shí)踐證明它能較好適應(yīng)解決現(xiàn)實(shí)的問題。因?yàn)?，許多應(yīng)用領(lǐng)域自然的需要約束。分派問題也許是第一個(gè)工業(yè)應(yīng)用約束解決 工具。用甘特圖來描述計(jì)劃可能是最成功的應(yīng)用領(lǐng)域如有限約束排程。在現(xiàn)實(shí)中，約束計(jì)劃可以廣泛的運(yùn)用，但是當(dāng)前的工具也有可能沒有涉及到的領(lǐng) 域或局限和缺點(diǎn)。 無論是從理論上，還是實(shí)際的觀點(diǎn)來看，約束的定