生產(chǎn)型企業(yè)的生產(chǎn)計(jì)劃和調(diào)度解決方案 及工業(yè)應(yīng)用實(shí)例 陳玉旺 博士研究生 上海交通大學(xué)自動(dòng)化系 &銅陵市科技局 提綱 生產(chǎn)型企業(yè)概述 生產(chǎn)型企業(yè)信息化過(guò)程 生產(chǎn)計(jì)劃和調(diào)度系統(tǒng)功能 生產(chǎn)計(jì)劃和調(diào)度解決方案 工業(yè)應(yīng)用實(shí)例 煉鋼連鑄生產(chǎn)計(jì)劃與調(diào)度解決方案 熱軋生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng) 研究領(lǐng)域和項(xiàng)目實(shí)施方向 生產(chǎn)型企業(yè)概述 生產(chǎn)系統(tǒng) 物質(zhì)資源 人 力 原材料 輔助材料 零配件等 信息 生產(chǎn)計(jì)劃 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 工藝規(guī)程 效益指標(biāo) 生產(chǎn)過(guò)程 加工制造 按預(yù)定技術(shù)要求改變對(duì)象的形狀、尺寸物理性 質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)的過(guò)程 物質(zhì)資源 產(chǎn)品 服務(wù) 廢品 信息 成本 質(zhì)量 進(jìn)度 系統(tǒng)狀況 反 饋 輸出 輸入 生產(chǎn)過(guò)程既是物料消耗過(guò)程，同時(shí)也是生產(chǎn)對(duì)象的價(jià)值增值過(guò)程。 隨著原材料和各種輔助材料的消耗，逐步改變生產(chǎn)對(duì)象的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)，最終變?yōu)楫a(chǎn)成品（副產(chǎn)品、環(huán)保要求）。 生產(chǎn)型企業(yè)類(lèi)型 按生產(chǎn)過(guò)程的連續(xù)性質(zhì)分 : 連續(xù)式生產(chǎn)運(yùn)作系統(tǒng) （流程式） 連續(xù)式生產(chǎn)是指物料按一定的工藝順序、連續(xù)地通過(guò)生產(chǎn)過(guò)程各環(huán)節(jié)，在運(yùn)動(dòng)中不斷地改變其形態(tài)和性能，最后轉(zhuǎn)化成產(chǎn)成品的生產(chǎn)方式 (化工、石油、冶金、食品、造紙等 )。 離散式生產(chǎn)運(yùn)作系統(tǒng) (加工裝配式） 物料分別在不同時(shí)間和地點(diǎn)生產(chǎn)出零部件，再按一定的要求集合裝配成產(chǎn)成品的生產(chǎn)運(yùn)作方式 (如電子、輕工、機(jī)械等產(chǎn)品） 。 生產(chǎn)型企業(yè)類(lèi)型 按與市場(chǎng)需求的關(guān)系分 : 生產(chǎn) 預(yù)測(cè)需求 確定計(jì)劃 組織生產(chǎn) 成品入庫(kù) 銷(xiāo)售 庫(kù)存式生產(chǎn)運(yùn)作模式可以較好地滿(mǎn)足隨機(jī)小批量需求；同時(shí)企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)作系統(tǒng)運(yùn)行均衡，質(zhì)量穩(wěn)定、人力、設(shè)備等自然可以得到較充分的運(yùn)用。但運(yùn)作過(guò)程的產(chǎn)成品占用的流動(dòng)資金大，具有一定的市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)需求變化的適應(yīng)性較差。一般用于通用產(chǎn)品生產(chǎn)。 訂單 客戶(hù)訂貨 確定計(jì)劃 組織生產(chǎn) 交貨 訂單式生產(chǎn)可以大幅度地減少產(chǎn)成品庫(kù)存量，降低流動(dòng)資金占用額，避免市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)。但這種方式對(duì)生產(chǎn)運(yùn)作系統(tǒng)的管理水平要求高，需求隨機(jī)波動(dòng)對(duì)運(yùn)作過(guò)程影響大，生產(chǎn)計(jì)劃、人力資源、設(shè)備利用、質(zhì)量保證等工作難度大，要求生產(chǎn)運(yùn)作系統(tǒng)具有良好的適應(yīng)性。 生產(chǎn) 裝配式 (總量需求預(yù)測(cè) 零部件生產(chǎn)計(jì)劃 零部件庫(kù)存 客戶(hù)訂貨 裝配計(jì)劃 產(chǎn)品組裝 產(chǎn)品交貨 按 部件通用化，儲(chǔ)存一定數(shù)量的通用零部件，滿(mǎn)足不同客戶(hù)的訂貨要求。這種運(yùn)作模式具有前面兩種模式的優(yōu)點(diǎn)。 生產(chǎn)型企業(yè)生存環(huán)境 生產(chǎn)科技高速發(fā)展加速產(chǎn)品更新?lián)Q代速度 如醫(yī)藥產(chǎn)品 50%是近 5年研制出來(lái)的，每?jī)赡暧?jì)算機(jī)就有一次重要的技術(shù)突破。技術(shù)環(huán)境的變化使生產(chǎn)系統(tǒng)的適應(yīng)性、創(chuàng)新性，快速反應(yīng)能力，成了企業(yè)生存和發(fā)展的關(guān)鍵。 用戶(hù)需求趨向個(gè)性化、多樣化 客戶(hù)開(kāi)始采取多品種、小批量、多批次的訂貨方式。 市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈 客戶(hù)隨著世界市場(chǎng)一體化進(jìn)程的加快，國(guó)內(nèi)企業(yè)、特別是中小型企業(yè)面臨的競(jìng)爭(zhēng)壓力日益加大。為了生存和發(fā)展，企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)作系統(tǒng)必須滿(mǎn)足高質(zhì)量、高效率、低成本、高柔性、短且準(zhǔn)時(shí)的交貨期要求。 全球化供應(yīng)鏈運(yùn)作模式快速發(fā)展 全球供應(yīng)鏈運(yùn)營(yíng)理念和模式，使企業(yè)間的競(jìng)爭(zhēng)變?yōu)楣?yīng)鏈之間的競(jìng)爭(zhēng)，強(qiáng)調(diào)企業(yè)間的核心競(jìng)爭(zhēng)力和供應(yīng)鏈的整體競(jìng)爭(zhēng)力。 生產(chǎn)型企業(yè)生產(chǎn)模式 六、七十年代 八、九十年代 大批量生產(chǎn)模式 定制式生產(chǎn)模式 生產(chǎn)型企業(yè)制造戰(zhàn)略 50 代：生產(chǎn)規(guī)模 70 年代：生產(chǎn)成本 80 年代：產(chǎn)品質(zhì)量 90 年代：市場(chǎng)響應(yīng)速度 生產(chǎn)型企業(yè)制造戰(zhàn)略的變化過(guò)程 生產(chǎn)型企業(yè)制造戰(zhàn)略 如何適應(yīng)新的生產(chǎn)企業(yè)生存環(huán)境，實(shí)施生產(chǎn)型企業(yè)的制造戰(zhàn)略，實(shí)現(xiàn)制造過(guò)程的信息化和綜合自動(dòng)化是提升企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力的重要手段？ 十六大報(bào)告明確指出 “ 實(shí)現(xiàn)工業(yè)化仍然是我國(guó)現(xiàn)代化進(jìn)程中艱巨的歷史性任務(wù)。信息化是我國(guó)加快實(shí)現(xiàn)工業(yè)化和現(xiàn)代化的必然選擇。堅(jiān)持以信息化帶動(dòng)工業(yè)化，以工業(yè)化促進(jìn)信息化，走出一條科技含量高、經(jīng)濟(jì)效益好、資源消耗低、環(huán)境污染少、人力資源優(yōu)勢(shì)得到充分發(fā)揮的新型工業(yè)化路子。 ” 歐洲鋼鐵工業(yè)技術(shù)發(fā)展指南 ：“ 對(duì)于降低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量、快速響應(yīng)市場(chǎng)需求、減少環(huán)境污染和資源消耗只能通過(guò)全流程自動(dòng)控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)。 ” 0 生產(chǎn)型企業(yè)信息化過(guò)程 階段 企業(yè)經(jīng)營(yíng)方面 問(wèn)題提出 管理軟件發(fā)展階段 理論基礎(chǔ) （ I） 60年代 追求降低成本 手工訂貨發(fā)貨 生產(chǎn)缺貨頻繁 如何確定訂貨時(shí)間和訂貨數(shù)量 時(shí)段式 庫(kù)存管理理論、主生產(chǎn)計(jì)劃、 量標(biāo)準(zhǔn) （ 70年代 計(jì)劃偏離實(shí)際 人工完成車(chē)間 作業(yè)計(jì)劃 如何保證計(jì)劃得到有效實(shí)施和及時(shí)調(diào)整 閉環(huán)式 能力需求計(jì)劃 車(chē)間作業(yè)管理 計(jì)劃、實(shí)施、反饋與控制的循環(huán) （ 80年代 追求競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì) 各子系統(tǒng)缺乏聯(lián)系，矛盾重重 如何實(shí)現(xiàn)企業(yè)管理系統(tǒng)的一體化 系統(tǒng)集成技術(shù) 物流管理 決策與仿真 （ 90年代 追求創(chuàng)新 要求適應(yīng)市場(chǎng)環(huán)境的迅速變化 如何在社會(huì)范圍內(nèi)利用一切可利用的資源 供應(yīng)鏈管理 混合型生產(chǎn)管理 預(yù)測(cè)控制 1 生產(chǎn)型企業(yè)信息化過(guò)程 企業(yè)的信息管理系統(tǒng)對(duì)產(chǎn)品構(gòu)成進(jìn)行管理，借助計(jì)算機(jī)的運(yùn)算能力及系統(tǒng)對(duì)客戶(hù)訂單，在庫(kù)物料，產(chǎn)品構(gòu)成的管理能力，實(shí)現(xiàn)依據(jù)客戶(hù)訂單，按照產(chǎn)品結(jié)構(gòu)清單展開(kāi)并計(jì)算物料需求計(jì)劃 . 階段 (在 系統(tǒng)增加了對(duì)企業(yè)生產(chǎn)中心、加工工時(shí)、生產(chǎn)能力等方面的管理，以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)進(jìn)行生產(chǎn)排程的功能，同時(shí)也將財(cái)務(wù)的功能囊括進(jìn)來(lái)，在企業(yè)中形成以計(jì)算機(jī)為核心的閉環(huán)管理系統(tǒng)，這種管理系統(tǒng)已能動(dòng)態(tài)監(jiān)察到產(chǎn)、供、銷(xiāo)的全部生產(chǎn)過(guò)程。 2 生產(chǎn)型企業(yè)信息化過(guò)程 業(yè)資源計(jì)劃系統(tǒng) 建立在信息技術(shù)基礎(chǔ)上，以系統(tǒng)化的管理思想，為企業(yè)決策層及員工提供生產(chǎn)管理和決策的管理平臺(tái)。 統(tǒng)增加了包括財(cái)務(wù)預(yù)測(cè)、生產(chǎn)能力、調(diào)整資源調(diào)度等方面的功能。配合企業(yè)實(shí)現(xiàn) 量管理和生產(chǎn)資源調(diào)度管理及輔助決策的功能。 進(jìn)一步地，我們可以從管理思想、軟件產(chǎn)品、管理系統(tǒng)三個(gè)層次給出它的定義： 由美國(guó)著名的計(jì)算機(jī)技術(shù)咨詢(xún)和評(píng)估集團(tuán) 實(shí)質(zhì)是在 I（ 制造資源計(jì)劃 ” ） 基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展而成的面向供應(yīng)鏈（ 管理思想； 綜合應(yīng)用了客戶(hù)機(jī) /服務(wù)器體系、關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)、面向?qū)ο蠹夹g(shù)、圖形用戶(hù)界面、第四代語(yǔ)言（ 4網(wǎng)絡(luò)通訊等信息產(chǎn)業(yè)成果，以 是整合了企業(yè)管理理念、業(yè)務(wù)流程、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、人力物力、計(jì)算機(jī)硬件和軟件于一體的企業(yè)資源管理系統(tǒng)。 3 生產(chǎn)型企業(yè)信息化過(guò)程 70年 80年 90年 2000 年代 客戶(hù)本企業(yè)供應(yīng)商機(jī) 型計(jì)算機(jī) 戶(hù)服務(wù)器 o/o 網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī) 4 生產(chǎn)型企業(yè)信息化過(guò)程 5 生產(chǎn)型企業(yè)信息化過(guò)程 (程控制、過(guò)程優(yōu)化、生產(chǎn)調(diào)度、企業(yè)管理和經(jīng)濟(jì)決策 五層結(jié)構(gòu)的綜合自動(dòng)化系統(tǒng) (. 989) 企業(yè)資源計(jì)劃（ （ （ 層結(jié)構(gòu)的自動(dòng)化系統(tǒng) (柴天佑 , 2003) 6 生產(chǎn)型企業(yè)信息化過(guò)程 國(guó)際制造執(zhí)行系統(tǒng)協(xié)會(huì)（ 對(duì) 確的信息，指導(dǎo)、啟動(dòng)、響應(yīng)并記錄工廠(chǎng)活動(dòng)，從而能夠?qū)l件的變化做出迅速的響應(yīng)、減少非增值活動(dòng)、提高工廠(chǎng)運(yùn)作過(guò)程的效率。 且有助于及時(shí)交貨、加快庫(kù)存周轉(zhuǎn)、提高收益和現(xiàn)金流的績(jī)效。雙向交互的形式提供生產(chǎn)活動(dòng)的基礎(chǔ)信息?！?美國(guó)的權(quán)威機(jī)構(gòu) 先進(jìn)制造研究中心 提出的： 為操作人員 /管理人員提供計(jì)劃的執(zhí)行和跟蹤以及所有資源（人員、設(shè)備、物料、客戶(hù)需求等）的當(dāng)前狀況。 7 生產(chǎn)型企業(yè)概述 如何提高生產(chǎn)型企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力？ 提升生產(chǎn)型企業(yè)的信息化水平 采用先進(jìn)的信息化技術(shù)，開(kāi)發(fā)如 等從管理到生產(chǎn)的軟件系統(tǒng) 實(shí)現(xiàn)企業(yè)級(jí) 開(kāi)發(fā)生產(chǎn)計(jì)劃和調(diào)度輔助決策系統(tǒng)，以根據(jù)工廠(chǎng)和車(chē)間的實(shí)時(shí)工況信息，制定出科學(xué)合理的生產(chǎn)調(diào)度方案，完成生產(chǎn)排程任務(wù)，以降低成本，減小庫(kù)存，快速響應(yīng)客戶(hù)訂單 8 生產(chǎn)計(jì)劃和調(diào)度系統(tǒng)功能 生產(chǎn)調(diào)度為供應(yīng)鏈管理的一個(gè)重要組成部分，其實(shí)現(xiàn)的任務(wù)是在一段時(shí)間內(nèi)根據(jù)生產(chǎn)約束進(jìn)行生產(chǎn)線(xiàn)上的資源分配和生產(chǎn)作業(yè)安排（設(shè)備分配、工序流程和加工時(shí)間等） ，以滿(mǎn)足某些給定的調(diào)度目標(biāo)（ 產(chǎn)品成本、 服務(wù)質(zhì)量等） 。 調(diào)度優(yōu)化器 生產(chǎn)訂單 調(diào)度目標(biāo) 調(diào)度結(jié)果 用戶(hù)界面產(chǎn)車(chē)間 調(diào)度模型 生產(chǎn)約束 9 生產(chǎn)計(jì)劃和調(diào)度系統(tǒng)功能 生產(chǎn)計(jì)劃是根據(jù)市場(chǎng)需求、考慮企業(yè)現(xiàn)有生產(chǎn)能力和資源供應(yīng)條件，對(duì)未來(lái)一定時(shí)期內(nèi)的生產(chǎn)作業(yè)活動(dòng)和各項(xiàng)資源的使用作出的統(tǒng)籌安排。 生產(chǎn)調(diào)度目標(biāo)（調(diào)度指標(biāo)）： 生產(chǎn)能力指標(biāo) ：最大生產(chǎn)率、最短生產(chǎn)周期等，在給定產(chǎn)品需求條件下，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)能力最大化以提高效益。 成本指標(biāo) ：最小化產(chǎn)品成本、最小化運(yùn)行費(fèi)用和最大化投資回報(bào)率，運(yùn)行費(fèi)用包括庫(kù)存成本、生產(chǎn)成本和交貨拖期損失等。 客戶(hù)滿(mǎn)意指標(biāo) ：最小提前或者拖后交貨期、提高產(chǎn)品服務(wù)水平等。 建立高性能的生產(chǎn)計(jì)劃和調(diào)度，將大大縮短調(diào)度計(jì)劃作業(yè)的編制時(shí)間和實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中的非作業(yè)等待時(shí)間，有利于提高生產(chǎn)效率、降低能源與原材料消耗，取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益。 0 生產(chǎn)計(jì)劃和調(diào)度系統(tǒng)功能 訂單池 準(zhǔn)備時(shí)間 加工時(shí)間 訂單池 生產(chǎn)線(xiàn) 1 生產(chǎn)線(xiàn) 2 訂單屬性 : 訂單 產(chǎn)品類(lèi)別 , 數(shù)量 , 交貨期 , 客戶(hù)等 單生產(chǎn)線(xiàn) 多生產(chǎn)線(xiàn) 1 生產(chǎn)線(xiàn) 1 生產(chǎn)線(xiàn) 2 生產(chǎn)訂單 過(guò)渡時(shí)間 過(guò)渡模式 利潤(rùn) (經(jīng)濟(jì) ) 模型 商業(yè)數(shù)據(jù) 生產(chǎn)數(shù)據(jù) 參數(shù) 生產(chǎn)調(diào)度 預(yù)測(cè)利潤(rùn) (成本 ) 庫(kù)存數(shù)據(jù) 生產(chǎn)計(jì)劃和調(diào)度系統(tǒng)功能 2 經(jīng)濟(jì)模型 11 12 13 21 22 23 24 數(shù) 預(yù)測(cè)利潤(rùn)/成本 生產(chǎn)計(jì)劃和調(diào)度系統(tǒng)功能 3 M) 產(chǎn)計(jì)劃和調(diào)度系統(tǒng)功能 4 2 改善該點(diǎn)任意一個(gè)目標(biāo)，都會(huì)對(duì)其他至少一個(gè)目標(biāo)產(chǎn)生不利影響；所有的 生產(chǎn)計(jì)劃和調(diào)度系統(tǒng)功能 5 生產(chǎn)計(jì)劃和調(diào)度系統(tǒng)功能 靜態(tài)調(diào)度 根據(jù)生產(chǎn)訂單、生產(chǎn)約束和調(diào)度時(shí)間范圍進(jìn)行機(jī)器分配和生產(chǎn)安排，以最大化生產(chǎn)利潤(rùn)，提高產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)產(chǎn)量和客戶(hù)服務(wù)水平，并降低在制品數(shù)量。 動(dòng)態(tài)調(diào)度和重調(diào)度 針對(duì)生產(chǎn)訂單和車(chē)間狀態(tài)的改變對(duì)存在的調(diào)度結(jié)果進(jìn)行重調(diào)度與動(dòng)態(tài)調(diào)度，如插入或取消訂單、機(jī)器故障、原材料延遲等。 人工調(diào)整 通過(guò)調(diào)度系統(tǒng)的人機(jī)界面人為調(diào)整調(diào)度方案 6 任 務(wù) j1 j2 j3 j4 j5 j6 j7 工時(shí)間 3 6 12 7 5 3 2 交貨期 9 12 9 33 48 40 37 23 生產(chǎn)計(jì)劃和調(diào)度系統(tǒng)功能 流水型排序問(wèn)題 待多臺(tái)串聯(lián)設(shè)備組成的生產(chǎn)線(xiàn)加工，各項(xiàng)任務(wù)的工藝順序相同。 例： 8項(xiàng)任務(wù)、單臺(tái)設(shè)備，數(shù)據(jù)如下： 7 任 務(wù) j8 j2 j7 j6 j3 j5 j1 工時(shí)間 3 3 5 6 7 8 12 交貨期 3 12 37 40 9 48 19 34 流程時(shí)間 5 8 13 19 26 34 46 延期量 0 0 0 10 0 15 13 最小加工時(shí)間規(guī)則 (按各任務(wù)加工時(shí)間的大小，從小大到排序。 本規(guī)則可得到最小平均流程時(shí)間，最小平均在制品占用量。但可能出現(xiàn)延期交貨。 生產(chǎn)計(jì)劃和調(diào)度系統(tǒng)功能 8 生產(chǎn)計(jì)劃和調(diào)度系統(tǒng)功能 15m a 平均流程時(shí)間 平均交貨延期量 F 9 任 務(wù) j3 j2 j1 j8 j4 j7 j6 工時(shí)間 3 8 2 12 3 5 7 交貨期 12 19 23 34 37 40 48 流程時(shí)間 9 17 19 31 34 39 46 延期量 0 0 0 0 0 0 0 最早交貨期規(guī)則 (按任務(wù)規(guī)定的交貨期先后，從小到大排序。 可使交貨延期量最小化，但平均流程時(shí)間相對(duì)較大，平均在制品數(shù)較大。 生產(chǎn)計(jì)劃和調(diào)度系統(tǒng)功能 0 生產(chǎn)計(jì)劃和調(diào)度系統(tǒng)功能 平均流程時(shí)間 平均交貨延期量 = 0 F 1 任 務(wù) j3 j2 j1 j8 j4 j7 j6 工時(shí)間 3 8 2 12 3 5 7 交貨期 12 19 23 34 37 40 48 流程時(shí)間 9 17 19 31 34 39 46 延期量 0 0 0 0 0 0 0 按 生產(chǎn)計(jì)劃和調(diào)度系統(tǒng)功能 2 任 務(wù) j2 j3 j8 j1 j7 j4 j6 工時(shí)間 6 2 8 3 12 5 7 交貨期 2 9 23 19 37 33 40 48 流程時(shí)間 9 11 19 22 34 39 46 延期量 0 0 0 0 0 0 0 1、找出最大流程時(shí)間 i ;2、找出滿(mǎn)足條件： dji 的任務(wù)，當(dāng)滿(mǎn)足條件的任務(wù)只有一項(xiàng)時(shí)，該任務(wù)不調(diào)整，當(dāng)滿(mǎn)足條件的任務(wù)有多項(xiàng)時(shí)，對(duì)這些任務(wù)按 去掉已調(diào)整的任務(wù)，對(duì)剩余任務(wù)反復(fù)用第二步直至所有任務(wù)調(diào)整完 生產(chǎn)計(jì)劃和調(diào)度系統(tǒng)功能 3 生產(chǎn)計(jì)劃和調(diào)度系統(tǒng)功能 平均流程時(shí)間 平均交貨延期量 = 0 F 4 任 務(wù) j1 j2 j3 j4 j5 j6 j7 工時(shí)間 3 6 12 7 5 3 2 交貨期 9 12 9 33 48 40 37 23 生產(chǎn)計(jì)劃和調(diào)度系統(tǒng)功能 流水型排序問(wèn)題 待多臺(tái)串聯(lián)設(shè)備組成的生產(chǎn)線(xiàn)加工，各項(xiàng)任務(wù)的工藝順序相同。 例： 8項(xiàng)任務(wù)、單臺(tái)設(shè)備，數(shù)據(jù)如下： 5 任 務(wù) j1 j2 j3 j4 j5 j6 j7 a 3 6 12 7 5 3 2 2 5 3 4 10 7 11 生產(chǎn)計(jì)劃和調(diào)度系統(tǒng)功能 臺(tái)設(shè)備的排序 按 工藝順序加工，要求最大流程時(shí)間最小化的最優(yōu)排序方案。 6 任務(wù) j8 j7 j6 j1 j3 j5 j4 a 2 3 5 5 10 8 18 6 24 7 31 12 43 3 46 1 13 7 20 10 30 9 39 5 44 4 48 3 51 2 53 生產(chǎn)計(jì)劃和調(diào)度系統(tǒng)功能 用哈姆表算法，求得各任務(wù)在各設(shè)備上的完工時(shí)間如下表 87 任 務(wù) j1 j2 j3 j4 j5 j6 j7 a 8 3 11 6 17 12 29 7 36 5 41 3 44 2 46 17 2 19 5 24 3 32 4 40 10 51 7 58 11 69 生產(chǎn)計(jì)劃和調(diào)度系統(tǒng)功能 排序前的流程時(shí)間計(jì)算 8 生產(chǎn)調(diào)度問(wèn)題解決方案 : 問(wèn)題描述和定義 : 問(wèn)題建模（數(shù)學(xué)方法） : 在模型基礎(chǔ)上給出優(yōu)化算法產(chǎn)生調(diào)度解決方案 問(wèn)題 模型 解決方案 調(diào)度方案的優(yōu)劣依賴(lài)于問(wèn)題描述、系統(tǒng)模型和優(yōu)化方法 目標(biāo) 、約束 調(diào)度目標(biāo)、約束和調(diào)度方案間的關(guān)系 滿(mǎn)足目標(biāo)和約束的優(yōu)化調(diào)度結(jié)果 9 生產(chǎn)調(diào)度問(wèn)題解決方案 生產(chǎn)調(diào)度問(wèn)題建模方法 離散事件仿真模型 網(wǎng)絡(luò)模型 狀態(tài)空間和數(shù)學(xué)模型 多智能體模型 流體網(wǎng)絡(luò)模型 混合模型 0 生產(chǎn)調(diào)度問(wèn)題解決方案 生產(chǎn)調(diào)度問(wèn)題優(yōu)化算法 運(yùn)籌學(xué)方法 ，線(xiàn)性規(guī)劃、非線(xiàn)性規(guī)劃、整數(shù)規(guī)劃和約束規(guī)劃等 啟發(fā)式方法 ，如 擬退火等 進(jìn)化算法 , 如遺傳算法等 . 多目標(biāo)優(yōu)化算法 人工智能算法 ，蟻群算法、粒子群算法 . 化算法 混合優(yōu)化算法 1 鋼鐵生產(chǎn)流程 高爐 (轉(zhuǎn)爐 (冷軋 (板坯庫(kù) 熱軋 (軋鋼板&鋼帶 熱軋鋼板&鋼帶 鐵礦石 石灰石 焦炭 鋼渣 鐵水 氧氣 煉鋼 &連鑄生產(chǎn) 煉鐵 板坯 物料流 信息流 資金流 鋼鐵生產(chǎn)是 產(chǎn)品大規(guī)模生產(chǎn)線(xiàn) 熱連軋 連鑄機(jī) ( 2 鋼鐵企業(yè)主要調(diào)度問(wèn)題 煉鋼連鑄調(diào)度 (多產(chǎn)品、多級(jí)、多生產(chǎn)線(xiàn)調(diào)度 熱軋調(diào)度 ( 多產(chǎn)品、單生產(chǎn)線(xiàn)或多生產(chǎn)線(xiàn)調(diào)度 精軋調(diào)度 (多產(chǎn)品、單生產(chǎn)線(xiàn)或多生產(chǎn)線(xiàn)調(diào)度 煉鋼連鑄和熱軋集成調(diào)度 3 煉鋼連鑄生產(chǎn)計(jì)劃與調(diào)度解決方案 煉鋼連鑄調(diào)度系統(tǒng)功能性分析 批量計(jì)劃（生產(chǎn)訂單的爐次和澆次分配問(wèn)題） 連鑄調(diào)度優(yōu)化（ 連鑄機(jī)上的工序安排） 與 快速響應(yīng)的動(dòng)態(tài)調(diào)度和重調(diào)度，人機(jī)交互式調(diào)整調(diào)度結(jié)果 調(diào)度目標(biāo)： - 煉鋼、精煉和連鑄的銜接 - 最大化生產(chǎn)能力、提高產(chǎn)品質(zhì)量和按時(shí)交貨水平 - 減小在制品數(shù)量，降低產(chǎn)品成本 - 提高生產(chǎn)效率 4 煉鋼連鑄生產(chǎn)計(jì)劃與調(diào)度解決方案 煉鋼連鑄調(diào)度解決方案 調(diào)度算法模塊是煉鋼連鑄調(diào)度系統(tǒng)的核心，可應(yīng)用分步式求解策略，將連鑄生產(chǎn)調(diào)度問(wèn)題分解為兩個(gè)算法模塊 批量計(jì)劃 （包括組爐和組澆問(wèn)題） 連鑄調(diào)度優(yōu)化 （分解為作業(yè)排序，初始調(diào)度，數(shù)學(xué)模型優(yōu)化三個(gè)子問(wèn)題） 5 煉鋼連鑄生產(chǎn)計(jì)劃與調(diào)度解決方案 1)(,2,1;,2,1),( ),()1,( 11),(1),()1,()1,(2)1()(1) ) )1,(),(),(,(m i n1),(,2,1),1,(),(),(,(),()1,( 1),()1,( ;1)(,2,1;),(),( 1),()1,( ;1)(,2,1;),(),( 數(shù)學(xué)模型 6 煉鋼連鑄生產(chǎn)計(jì)劃與調(diào)度解決方案 煉鋼連鑄調(diào)度系統(tǒng)功能 訂 單 計(jì) 劃生 產(chǎn) 工 藝 管 理批 量 計(jì) 劃 / 生 產(chǎn) 調(diào) 度B O M 清 單生 產(chǎn) 部 門(mén)車(chē) 間 生 產(chǎn) 管 理訂 單生 產(chǎn) 計(jì) 劃 清 單物 料 需 求 計(jì) 劃生 產(chǎn) 計(jì) 劃 任 務(wù) 下 達(dá)生 產(chǎn) 設(shè) 備 管 理訂 單 管 理物 料 管 理 系 統(tǒng)產(chǎn) 品 信 息 管 理客 戶(hù) 信 息 管 理 7 煉鋼連鑄生產(chǎn)計(jì)劃與調(diào)度解決方案 煉鋼連鑄調(diào)度結(jié)果 8 P 20 加工到 熱軋生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng) 熱軋生產(chǎn)流程 9 熱軋生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng) 熱軋調(diào)度系統(tǒng)功能性分析 針對(duì)生產(chǎn)訂單，熱軋調(diào)度系統(tǒng)在滿(mǎn)足生產(chǎn)約束的基礎(chǔ)上給出調(diào)度結(jié)果，以最大化經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，并提高產(chǎn)量、生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量和客戶(hù)服務(wù)水平。 調(diào)度目標(biāo)：最小化 產(chǎn)品成本、 E/大化產(chǎn)量、產(chǎn)品質(zhì)量等。 調(diào)度約束：板坯寬度、厚度、硬度跳變模式，軋輥能力約束、交貨期約束等。 0 數(shù)學(xué)模型 熱軋生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng) . . . .)(,0,1,0,1.)1(.o t h er w i s e,0r o u n d s ch ed u l i n g i n t h e i n cl u d o t is s l h t h o t h er w i s e,0s l t l y i m m ed i d at e p r o ed s l ab 000010 01 1 熱軋調(diào)度系統(tǒng)功能性框架 生產(chǎn)訂單 單 鋼級(jí) 寬度 厚度 質(zhì)量 溫度 交貨期 客戶(hù)等 經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 生產(chǎn)約束 規(guī)格跳變模式 交貨期 , 訂單 開(kāi)始時(shí)間 結(jié)束時(shí)間 性能 (統(tǒng)計(jì)分析 ) “ 結(jié)果 時(shí)間范圍 調(diào)度結(jié)果 熱軋生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng) 2 求解過(guò)程 I n i t i a l i z e p o p u l a i t o n I n c l u d i n g t h e s o l u t i o n b u i l t b y h e u r i s t i c r u l e s , b o t h f e a s i b l e a n d i n f e a s i b l e s o l u t i o n s .R e p a i r s o m e i n d i v i d u a l w i t h l o w c o s tC o n s t r u c t a s e t f o r c o n t a i n i n g f e a s i b l e s o l u t i o n s C r e a t e n e w g e n e r a t i o nI s t e r m i n a l c o n d i t i o n s a t i s f i e dU p d a t i n g t h e s e t o f f e a s i b l e s o l u t i o nR e p l a c e t h e o l d g e n e r a t i o n w i