現(xiàn)在,約束計(jì)劃的開(kāi)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(wèn)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(wèn)題。 無(wú)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(wèn)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?。約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(lái)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)域 互相約束。實(shí)際上,我們都用約束來(lái)指導(dǎo)推理和決策,是每天的常見(jiàn)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)榧s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(wèn)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(wèn)題的約束來(lái)解決問(wèn)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(lái)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(guò)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(wèn)題如優(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)備利用率,減少非生產(chǎn)時(shí)間(準(zhǔn)備時(shí)間和設(shè)備維護(hù)時(shí)間)? 確定基本計(jì)劃的目標(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(lái)完成目標(biāo)。 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。 約束規(guī)則如下: 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)準(zhǔn)?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(lái)完成目標(biāo)。一般來(lái)說(shuō),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 Selection Rule) 相關(guān)選擇規(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)行的非??臁? 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(lái)對(duì)應(yīng)四個(gè)不同的計(jì)劃目標(biāo)。 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(lái)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(lái)說(shuō),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?rùn)n案訂單,最長(zhǎng)等待時(shí)間,最短等待時(shí)間,和最大過(guò)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(lái)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?rùn)n案訂單規(guī)則是一靜態(tài)規(guī)則,是基于已進(jìn)入資料庫(kù)的訂單來(lái)選擇訂單。這個(gè)規(guī)則和先到先服務(wù)規(guī)則相似。 最長(zhǎng)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(lái)選擇工序。 最大過(guò)程時(shí)間規(guī)則是用最大過(guò)程時(shí)間來(lái)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(kù)存生產(chǎn)(MTS)環(huán)境,而不是面向訂單生產(chǎn)環(huán)境(MTO)。
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??臻e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)有最小的閑散時(shí)間。如它沒(méi)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/剩餘工序數(shù)量)而不是任務(wù)的剩餘閑散時(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)剩餘工序有一固有的風(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)間中選擇訂單任務(wù),我們會(huì)選擇最大剩餘工序數(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(lái)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)鍵率是剩餘工作時(shí)間/(剩餘工作時(shí)間+閑散時(shí)間)。注意只要閑散時(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(méi)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(lái)計(jì)算的。不同的是它的剩餘工作已完成。它的基本的前提是剩餘閑散時(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)的剩餘工作已完成。如我們有許多剩餘工作,那么,我們需要較大的閑散時(shí)間來(lái)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(kù)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(kù)存需求。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(kù)存需要。如定單產(chǎn)生庫(kù)存需求另外的未有的庫(kù)存,物料約束計(jì)劃將象以前一樣尋找定單來(lái)計(jì)劃。這個(gè)過(guò)程將重復(fù)許多次。如果有不夠,就需要庫(kù)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(kāi)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(kāi)工。
因?yàn)镸O-1的延遲,自動(dòng)調(diào)整MO-3的開(kāi)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,變化的產(chǎn)出率,和減少在制品等實(shí)際問(wèn)題。 MO-3 只有在MO-1,MO-2,PO-1完成后,才能開(kāi)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(lái)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(kāi)工。
從庫(kù)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(kù)存的可用量的約束來(lái)排計(jì)劃。放入庫(kù)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(kù)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(lái)分配物料的約束,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。
總之,制造業(yè)對(duì)客戶需求的回應(yīng)越來(lái)越強(qiáng)烈。 現(xiàn)在生產(chǎn)計(jì)劃調(diào)度系統(tǒng)正開(kāi)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(lái),解決制造同步化問(wèn)題和工廠的順序沖突問(wèn)題。
現(xiàn)在,約束計(jì)劃已經(jīng)成功應(yīng)用到許多不同問(wèn)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(wèn)題。因?yàn)?,許多應(yīng)用領(lǐng)域自然的需要約束。分派問(wèn)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(lái)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(méi)有涉及到的領(lǐng)域或局限和缺點(diǎn)。 無(wú)論是從理論上,還是實(shí)際的觀點(diǎn)來(lái)看,約束的定義促使問(wèn)題可追蹤是非常重要的,約束計(jì)劃的有效性仍然是不可預(yù)測(cè)的:何時(shí),如何使用約束。通常直覺(jué)是決策的最重要的部分。有時(shí),盲目的快速搜尋如按時(shí)間順序后排比約束進(jìn)化(基因演算法)更有效。在許多約束模型 的特別問(wèn)題是成本優(yōu)化。有時(shí),它是對(duì)改善起初的方案是非常困難的。且一個(gè)小的改善就會(huì)花去很多時(shí)間。
約束計(jì)劃也在不斷的進(jìn)化,它們能動(dòng)態(tài)的增加約束。大部分情況下,約束系統(tǒng)產(chǎn)生的計(jì)劃是可執(zhí)行的。除了機(jī)器故障,延遲的計(jì)劃,在最壞的情況下,新訂單的接受。這是需要快速的重排計(jì)劃或提高當(dāng)前的方案來(lái)解決未預(yù)料的事件。同時(shí),在通常較緊計(jì)劃優(yōu)化的方案和可以解決較少差異的,穩(wěn)定的,次優(yōu)化的方案之間交替選擇。 當(dāng)前的約束滿意系統(tǒng)的缺點(diǎn)標(biāo)誌著未來(lái)研究發(fā)展方向,在它們之間,建??瓷先ナ亲钪匾闹?。已經(jīng)開(kāi)始討論使用全局約束,把主要的約束預(yù)先設(shè)置到套裝軟體。(如所有不同的約束規(guī)則)。目前, 建模語(yǔ)言較多的使用ILOG公司的(ILOG Solver)來(lái)表示約束問(wèn)題。(如名列前矛的商業(yè)管理軟體供應(yīng)商均采用此技術(shù))
從較低層次的觀點(diǎn),視覺(jué)化的技術(shù)越來(lái)越流行,他們幫助定義系統(tǒng)的瓶頸。 各種約束解決方法的交互研究是最具挑戰(zhàn)的問(wèn)題之一?;旌涎菟惴ńY(jié)合各種約束技術(shù)是這個(gè)研究的結(jié)果。另外感興趣的研究領(lǐng)域是解決協(xié)同和對(duì)應(yīng)的結(jié)合的理論。約束滿意技術(shù)和傳統(tǒng)的OR(Operation Research)方法如整數(shù)規(guī)劃是另外的挑戰(zhàn)。研究平行和并行的約束已作為提高效率的方法,在這些系統(tǒng) ,多層代理技術(shù)是最有前景。
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