Asprova排程算法及数据模型

XX基本概念XX要了解xAsprova，就必须先理解高级排程系统涉及的一些基本概念，下面就介绍一下cAsprova系统涉及到的概念。1、x排程：s排程(scheduling)系对未来欲完成的工作给予设定时间,即是对资源分配的一种执行方式,它将产能规划与整体生产计划的结果(包括设备,人力与空间等),分配到各项工作,活动,或顾客上,并调和效率,存货水准与服务水准三个互相冲突的目标,求取一个适当的平衡点.2、工艺路线：为生产某一个物料(成品)而经过的所有的工艺工序(工作中心)。3、资源：生产安排中使用到的设备或者人力等，它可能是一个独立单元或者是一组性能相同的单元组成的工作中心，根据性质不同可细分为：1）主资源：完成一项工作的主要担当，如机器等2）副资源：辅助主资源完成工作的其他资源，如设置员，模具等3）外协资源：执行外加工服务的供应商4）用户：通常可理解为客户与原材料供应商5）库存：把物料的库存作为一个资源来看待，在生产计划时考虑其制约关系4、工作日历：描述正常工作天数,开始时间,班次,资源的在班时间5、制造订单:一个任务或生产的数量,时间、数量、优先度是制造订单的三要素。6、正向排程：尽量从最早可分派时间从第一个工序开始分派，从第一工序的下达日期按每一个顺序向前计划开始日期。7、逆向排程：从最后工序中离交货期尽可能近的日期开始向后分派，从最后一个工序和工作的需要的完成日期向后计划每一个加工工序的完成日期。8、资源甘特图：图型显示生产排程结果。9、生产指令：对每一个车间资源所有固定的和下达的工序的清单第二节排程设置一般的排程系统都支持两类排程：有限能力排程和无线能力排程。Asprova的排程模型：1、逆向排程:生产订单的想要日期驱动订单的排程.是从最后一个工序和工作的需要的完成日期向后计划每一个加工工序的完成日期2、正向排程:生产订单的下达日期驱动订单的排程.是从第一工序的下达日期按每一个顺序向前计划一开始日期.3、参照订单:基于订单的优先度或者订单的指定的方向进行正向或者逆向的排程方式资源分派：工作存在多个候选资源时，Asprova可根据资源的优先度或者评价值或者出现顺序来决定资源的使用。制造时间计算：可依据主资源、最长的资源、最长的副资源来安排计划。工序接续方式：根据工序间的关系，有些工作必须是前工序完成后工序才能开始，有些工作是前工序开始一段时间就可以开始下一工序的工作，Asprova提供ES，EES，ESE，SSEE等多种接续方式，满足各种工艺要求。移动时间：有移动时间最小值和最大值，可定义下工序在前工序完成后的开始时间范围。例如：热处理后的半成品需要冷却半小时才能开始，可定义移动时间最小值为30分钟；一些食品加工之后必须8小时内包装，可定义移动最大时间为8小时。资源量：Asprova定义给定的资源量是每一天的每一班可用的小时和有多少个能力单元期间可用.如,工作中心有3台机器,每天运行8小时,所以工作中心有24小时的能力.计划安排的时候可选择安排到一台机器或者按资源量分派。班次资源量不同：根据不同的班次，可能资源能也不一致，比如一工作中心[白班]有100人同时作业，[晚班]只有50人作业，那么可根据班次的资源量设置工作日历。分派规则：排程进行订单收集时，根据分派规则来决定订单安排的优先顺序，比如以交货期或者优先级为顺序安排订单。资源评价方式：对候选资源参照评价式指定的评价指标进行评价，如制造时间最小、设置时间最小、等待时间最小等等。根据评价值的大小来决定资源的使用。排程任务w1.录入生产订单或者销售订单.w2.设置排程参数.w3.选择排程方案w4.运行排程.w5.打开资源甘特图，查看计划安排情况.w6.微调计划，再排程.w3.输出排程结果，制作生产指令.第三节Asprova排程逻辑Aps常用算法主要有正向、逆向和混合排程，系统排程时采用一定的逻辑规则，按照Aps算法进行处理，以高级排程系统Asprova在此以缺省计划参数条件下的处理顺序说明其排程逻辑：缺省计划参数的命令如下所示。1、订单収集：收集项目中所有的订单，収集后的订单作为订单列表传递给父命令对象，排程的基本需求来源。2、订单筛选：根据父命令对象中设定的订单筛选条件对父命令对象的订单列表进行筛选。父命令对象没有订单列表的情况下，进行工作筛选。筛选的结果作为排程的实际对象。3、分派解除：对父命令对象的工作列表中所有工作解除分派。父命令对象中没有工作列表的时候，对父命令对象的订单列表中所有关联工作解除分派。父命令对象中没有订单列表的时候，不进行任何处理。4、订单展开：根据模板数据(BOM)进行订单展开。需要事先在订单収集，订单筛选命令中收集展开了的订单。订单展开中，从订单展开对象的订单中进行工作的生成。已经有工作存在的时候，保留其工作，只对生产数量等信息进行更新。但是，考虑到相应订单不存在的情况，或模板数据的构成改变的情况，对不需要的工作进行删除。工作生成的同时，输入指令与输出指令也生成。输入指令为其工作中的使用指令中品目和数量（即其工作中进行投入的品目），输出指令为从其工作中的使用指令输出的品目和数量（即其工作中生产出的品目）。工作，输入指令，输出指令基本上按照模板数据输入指令与模板数据输出指令的属性及订单的生产数量进行生成。5、实绩工作分派：父命令对象的工作列表中的工作，只对状态确定，指示完毕的工作及输入了实绩的工作进行分派。6、固定工作分派：父命令对象的工作列表中的工作，只对时间固定的工作进行分派。7、订单分派/关联：按定义好的分派规则和资源选择规则分派所有工作，包括分派采购订单、分派销售订单、分派制造订单，最后关联相关订单。8、调整：分派结果，超过分派开始时间，分派结束时间等的时间进行分派的工作，或者该工作中包含的订单根据在计划参数的命令中设定的属性进行分派调整。9、计划评价：参照指定的指标，对本次排程结果进行评价。评价指标包括逾期制造订单数、逾期采购订单数、逾期销售订单数、平均等待时间、设置时间率等。10、报告：将分派的结果信息在消息窗口输出。排程逻辑是排程时的执行命令顺序，在执行某道命令的时候，系统都需要参照计划参数来处理，比如订单的优先规则，是以交货期作优先条件按照顺序执行，还是其他属性，都必须事先定义；资源的选择规则也是非常重要的，在考虑候选资源时需要考虑哪些因素，如均衡生产、制造时间最小等，也必须明确给出。这一部分是整个生产排程里最重要的，必须定义出明确的、可执行的计划参数，生产计划排程才能正常运行。一般来说，咨询公司与客户一起制作排程模型，共同完成排程系统的导入。APS中生产计划排程模块的基本原理供应链管理（SCM）涉及企业间的集成以及在产销网络中协调物流和信息流的各个方面。作为企业信息中枢的ERP系统，现在已经在许多企业中用于作业处理和定单执行。高级计划系统（APS，AdvancedPlanningSystems）作为ERP的补充，用于协调物流、开发瓶颈资源和保证交货日期。APS应用各种优化技术，并根据企业的商业目标来改进计划。APS包括需求和供应计划、运输和生产计划排程等各种供应链计划模块，本文主要介绍APS中生产计划排程（ProductionPlanningandScheduling）模块的基本原理[1]。查看Asprova实现本文章中的番茄酱模型的例子-最大移动时间保证番茄酱的新鲜度决策状况描述生产计划排程的目的是为车间生成一个详细的短期生产计划。排产计划（Productionschedule）指明了计划范围内的每一个定单在所需资源上的加工开始时间和结束时间，也即指出了在给定资源上定单的加工工序。排产计划可以通过直观的甘特图（Ganttchart）形式给出。排产计划的计划间隔可以从一天到几周，取决于具体的工业生产部门。合理的计划长度取决于几个因素：一方面，它至少应当涵盖与一个定单在生产单元中最大的流动时间（flowtime）相对应的时间间隔；另一方面，计划间隔受到已知顾客定单或可靠需求预测的可用性限制。很显然，只有当排产计划适度稳定时，在一个资源上进行定单排程才是有用的。也就是说，它们不应受不期望事件经常变化的影响（如定单数量改变或中断）。对某些生产类型（如jobshop），生产计划排程需要对（潜在）瓶颈资源上的任务定单进行排序和计划；而对另一些生产类型（如成组技术），生产计划排程要能自动地、按时段检查资源组的能力，看其是否能够在下一个时间段内完成成组加工的一组定单。然后，可以手工排序这组定单在下一个时间段内的加工次序。排产计划任务能够而且也应当分散来做，这样可以利用每个地点人们的专业知识和车间当前状况的知识（例如人员的可用性）。生产计划排程受到上层主生产计划的约束，主生产计划设立了在分散的决策单位中执行生产计划排程的框架。从主计划中可获得的相应指导包括：使用超时或加班的数量；在不同时间点上来自供应链上游设施物料项的可用性；涉及来自供应商输入物料的采购协议。此外，由于主生产计划在供应链上有更宽的视点和更长的计划区间，从中我们还可以得到：计划结束时需要建立的各物料项的季节性库存量；交付给供应链下游设施的定单截止日期（下游设施可以是紧接着的下一级生产单位，分销商或最终顾客）。排产计划生成由车间模型生成排产计划的一般程序可简单地描述为下面6个步骤（如图1所示）。1、建模车间模型必须详细地捕捉生产流程的特征和相应的物流，以便以最小的成本生成可行的计划。由于一个系统的产出率只受潜在瓶颈资源的限制，因此，我们只需对车间现有全部资源的一部分–也即那些可能成为瓶颈的资源，建立一个清晰的模型。关于建模方法的细节我们将在后面进一步阐述。2、提取需要的数据生产计划排程使用的数据来自ERP系统、主生产计划和需求计划。生产计划排程仅利用这些模块中可用数据的一个子集，因此，在建立一个给定生产单元的模型时，必须指明它实际需要哪些数据。3、生成一组假定（生产状况）除了从ERP系统、主生产计划和需求计划这些数据源中接收的数据之外，车间或生产单位的决策者或许对车间当前或未来的状况会有更进一步的知识或期望，这些信息在其它地方（如软件模块中）是不能得到的。再者，对车间的可用能力或许也可以有多种选择（如柔性的倒班安排等）。因此，决策人员必须有能力修改数据和建立某种生产状况（见图1中的第三步，点划线框表示这一步必须由决策人员执行，并且是可选的）。4、生成一个（初始）排产计划在有了模型和数据之后，就可以针对给定的生产状况，利用线性规划、启发式算法和基因算法等各种复杂的优化方法来生成排产计划。这项工作可以一步完成，也可以通过两级计划层次（先综合的生产计划，后详细的排产计划）完成。5、排产计划分析和交互修改如果通过两级计划层次完成，也即先生成综合资源的上层生产计划。那么，在生成一个详细的排产计划之前，人们或许首先要对这个生产计划进行分析。特别地，如果生产计划不可行，决策人员可以交互地指定一些计划途径来平衡生产能力（如增加班时或指定不同的加工路径）。这或许要比修改在单个资源上的加工工序（下层排产计划）更加容易。APS采用了例外管理（ManagementByexception）的技术，如果出现问题和不可行性（如超过定单交货期或资源过载），APS就会发出警告（alerts）。这些警告首先被“过滤”，然后，正确的警告被传递到供应链中正确的组织单位。此外，针对一种生产状况产生的排产方案还可以通过结合决策者的经验和知识交互地改进。当然，为了提供真正的决策支持，必要的修改次数应当受到限制。6、生产状况核准当决策人员确定已经评估了所有可选方案时，他/她将选择那个体现最佳生产状况的排产计划去执行。7、执行和更新排产计划决策人员选定的排产计划将被传递给：MRP模块（分解计划）、ERP系统（执行计划）和运输计划模块（在顾客定单完成时安排装运车辆）。MRP模块把在瓶颈资源上计划的所有活动分解成在非瓶颈资源上生产的那些物料或由供应商交付的物料；此外，对某些加工定单所必需的物料也将被预定。排产计划将持续执行到某个事件信号发生时才进行更新，也即直到修改一个排产计划看来是可取的时候（见图1中的LoopI