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1. 需求分析：首先需要分析市場(chǎng)需求，包括產(chǎn)品需求的數(shù)量、類型和交貨時(shí)間。

2. 產(chǎn)能評(píng)估：評(píng)估當(dāng)前的生產(chǎn)能力，包括機(jī)器設(shè)備、人力資源、工作時(shí)間等，確定能夠滿足需求的最大生產(chǎn)量。

3. 物料需求計(jì)劃（MRP）：根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)計(jì)劃，計(jì)算所需的原材料、零部件等物料的數(shù)量和時(shí)間。

4. 生產(chǎn)計(jì)劃制定：根據(jù)需求分析和產(chǎn)能評(píng)估，制定初步的生產(chǎn)計(jì)劃，包括生產(chǎn)哪些產(chǎn)品、生產(chǎn)多少、何時(shí)開(kāi)始生產(chǎn)等。

5. 排程優(yōu)化：使用優(yōu)化算法（如線性規(guī)劃、遺傳算法等）對(duì)生產(chǎn)計(jì)劃進(jìn)行優(yōu)化，以減少生產(chǎn)成本、提高效率。

6. 資源分配：根據(jù)優(yōu)化后的生產(chǎn)計(jì)劃，合理分配生產(chǎn)資源，包括機(jī)器、人力、物料等。

7. 生產(chǎn)調(diào)度：根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃和資源分配，制定具體的生產(chǎn)調(diào)度計(jì)劃，明確每項(xiàng)任務(wù)的開(kāi)始時(shí)間、結(jié)束時(shí)間和責(zé)任人。

8. 監(jiān)控與調(diào)整：在生產(chǎn)過(guò)程中，實(shí)時(shí)監(jiān)控生產(chǎn)進(jìn)度和資源使用情況，根據(jù)實(shí)際情況對(duì)生產(chǎn)計(jì)劃進(jìn)行調(diào)整。

9. 庫(kù)存管理：合理安排原材料和成品的庫(kù)存，以減少庫(kù)存成本和避免生產(chǎn)中斷。

10. 交貨期管理：確保產(chǎn)品能夠按照客戶要求的交貨期完成生產(chǎn)和交付。

11. 數(shù)據(jù)收集與分析：收集生產(chǎn)過(guò)程中的各種數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析，以不斷改進(jìn)計(jì)劃排產(chǎn)邏輯。

12. 持續(xù)改進(jìn)：根據(jù)收集的數(shù)據(jù)和分析結(jié)果，不斷優(yōu)化生產(chǎn)計(jì)劃排產(chǎn)邏輯，提高生產(chǎn)管理水平。

計(jì)劃排產(chǎn)邏輯需要根據(jù)企業(yè)的具體情況進(jìn)行調(diào)整，包括生產(chǎn)類型（如批量生產(chǎn)、定制生產(chǎn)等）、產(chǎn)品特性、市場(chǎng)變化等因素。此外，隨著技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的企業(yè)開(kāi)始采用先進(jìn)的計(jì)劃排產(chǎn)軟件和系統(tǒng)，以提高計(jì)劃排產(chǎn)的效率和準(zhǔn)確性。

傳統(tǒng)計(jì)劃模塊存在的問(wèn)題

• 計(jì)劃不準(zhǔn)：MRP的特長(zhǎng)在“量（計(jì)算凈需求）”不在“期（時(shí)間排程）”

• 計(jì)劃時(shí)間長(zhǎng)：MRP運(yùn)算時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，人工用EXECL排用時(shí)更長(zhǎng)

• 計(jì)劃更改困難，無(wú)法自動(dòng)調(diào)整：現(xiàn)行的生產(chǎn)任務(wù)單和工序計(jì)劃單一旦下達(dá)，就很難修改（其程序非常繁瑣），實(shí)際上就否定了“插單”和“改單”的可能性。

• 計(jì)劃沒(méi)有優(yōu)化：優(yōu)化的排程方案較未優(yōu)化的排程方案可節(jié)省加工時(shí)間5%~50%

計(jì)劃不合理導(dǎo)致的問(wèn)題

• 訂單準(zhǔn)時(shí)交付率低

• 訂單交貨周期長(zhǎng)

• 經(jīng)常性的加班

• 制造成本增加

• 在制時(shí)間過(guò)長(zhǎng)

• 產(chǎn)能浪費(fèi)

• 庫(kù)存增加

APS計(jì)劃排產(chǎn)要解決的核心問(wèn)題

• 物料供應(yīng)與生產(chǎn)計(jì)劃的匹配

• 保證物料及時(shí)供應(yīng)使生產(chǎn)計(jì)劃順暢進(jìn)行

• 盡可能減少庫(kù)存

• 資源利用率最大化

• 滿足交期條件下資源整體利用率最大化

• 準(zhǔn)時(shí)交貨

• 盡可能準(zhǔn)時(shí)地按交貨時(shí)間完成生產(chǎn)，即不太早，更不能晚

• 盡量減少物料在加工過(guò)程中的等待時(shí)間

什么是APS排程？

• 在各類約束條件下，通過(guò)優(yōu)化方法，自動(dòng)為所有任務(wù)精確安排資源和時(shí)間，使某一指標(biāo)最優(yōu)或次優(yōu)的技術(shù)或系統(tǒng)

• 簡(jiǎn)述：基于約束的有限能力排程

• 能解決的問(wèn)題

• 大幅減少排程所需時(shí)間（從小時(shí)級(jí)到秒級(jí)）

• 提高生產(chǎn)效率與設(shè)備利用率（5%~50%）

• 加快訂單交貨速度

• 減少庫(kù)存（5%~25%）

• 提高訂單交付準(zhǔn)確率（達(dá)到95%以上）

• 實(shí)時(shí)調(diào)整

APS排程的核心功能

• 有限能力排程

  可基于有限能力進(jìn)行全局生產(chǎn)排程優(yōu)化

• 排程算法實(shí)用、靈活

  算法要適應(yīng)多種生產(chǎn)場(chǎng)景，具有工序級(jí)、多資源、模擬排程、動(dòng)態(tài)排程、優(yōu)化排程的功能，實(shí)現(xiàn)合理利用產(chǎn)能，支持快速換線

• 靈活的工藝模型設(shè)置

  工藝模型可簡(jiǎn)化工序、資源、產(chǎn)能和物料等數(shù)據(jù)的設(shè)置，大大減少基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤

• 訂單交期評(píng)估（CTP）

  CTP是協(xié)助企業(yè)快速反應(yīng)、準(zhǔn)確接單關(guān)鍵功能

• 可視化排程，直觀易用

  可大大簡(jiǎn)化調(diào)度員的排程工作量

• 在各類約束條件下，通過(guò)優(yōu)化方法，自動(dòng)為所有任務(wù)精確安排資源和時(shí)間，使某一指標(biāo)最優(yōu)或次優(yōu)的技術(shù)或系統(tǒng)

• 簡(jiǎn)述：基于約束的有限能力排程

制造模式：制造企業(yè)制造系統(tǒng)運(yùn)作模式

1. 批量生產(chǎn)模式：

• APS邏輯側(cè)重于大批量、少品種的生產(chǎn)。

• 重點(diǎn)在于優(yōu)化生產(chǎn)線的效率和減少換模次數(shù)。

• 通常采用靜態(tài)排程，強(qiáng)調(diào)生產(chǎn)流程的穩(wěn)定性。

2. 定制生產(chǎn)模式：

• APS邏輯需要靈活應(yīng)對(duì)客戶個(gè)性化需求。

• 重點(diǎn)在于快速響應(yīng)和滿足定制訂單。

• 采用動(dòng)態(tài)排程，以適應(yīng)不斷變化的生產(chǎn)需求。

3. 流程式生產(chǎn)模式：

• 常見(jiàn)于化工、石油、制藥等行業(yè)。

• APS邏輯側(cè)重于連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程的優(yōu)化。

• 強(qiáng)調(diào)物料平衡、能源管理以及生產(chǎn)過(guò)程的穩(wěn)定性。

4. 離散式生產(chǎn)模式：

• 常見(jiàn)于機(jī)械加工、電子組裝等行業(yè)。

• APS邏輯側(cè)重于多工序、多資源的優(yōu)化調(diào)度。

• 需要考慮物料流、工藝路線和設(shè)備分配。

5. 混合生產(chǎn)模式：

• 結(jié)合了批量生產(chǎn)和定制生產(chǎn)的元素。

• APS邏輯需要平衡效率和靈活性。

• 可能需要集成不同類型的排程算法來(lái)滿足多樣化需求。

6. 項(xiàng)目型生產(chǎn)模式：

• 常見(jiàn)于建筑、造船、大型設(shè)備制造等行業(yè)。

• APS邏輯側(cè)重于項(xiàng)目的關(guān)鍵路徑分析和資源分配。

• 強(qiáng)調(diào)項(xiàng)目進(jìn)度控制和跨項(xiàng)目資源優(yōu)化。

7. 敏捷制造模式：

• 強(qiáng)調(diào)快速響應(yīng)市場(chǎng)變化和客戶需求。

• APS邏輯側(cè)重于供應(yīng)鏈的靈活性和響應(yīng)速度。

• 采用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和動(dòng)態(tài)優(yōu)化來(lái)快速調(diào)整生產(chǎn)計(jì)劃。

8. 精益生產(chǎn)模式：

• 強(qiáng)調(diào)減少浪費(fèi)、提高生產(chǎn)效率。

• APS邏輯側(cè)重于流程優(yōu)化、減少在制品庫(kù)存。

• 采用拉動(dòng)系統(tǒng)和持續(xù)改進(jìn)的方法。

每種制造模式下的APS系統(tǒng)都需要根據(jù)其特點(diǎn)來(lái)設(shè)計(jì)和優(yōu)化排程邏輯，以實(shí)現(xiàn)最佳的生產(chǎn)效率和客戶滿意度。例如，在定制生產(chǎn)模式中，APS可能需要集成配置器來(lái)處理產(chǎn)品選項(xiàng)和變體；而在流程式生產(chǎn)中，APS可能需要集成實(shí)時(shí)傳感器數(shù)據(jù)來(lái)監(jiān)控生產(chǎn)過(guò)程。

資源分類

• 一次可以加工多個(gè)工序，工序時(shí)間可以重疊，各工序的總產(chǎn)能小于等于資源額定產(chǎn)能即可

• 換產(chǎn)時(shí)間可忽略不計(jì)或固定

• 資源時(shí)間按片段（小時(shí)、班、天）方式組織

• 產(chǎn)能隨包含的資源的變動(dòng)有所變動(dòng)

流水生產(chǎn)線（Flow Production Line）：流水生產(chǎn)線是一種連續(xù)的生產(chǎn)流程，產(chǎn)品在生產(chǎn)線上按順序經(jīng)過(guò)各個(gè)加工站，每個(gè)站完成特定的加工任務(wù)。這種生產(chǎn)線通常用于大批量生產(chǎn)。

• 一次僅能加工一個(gè)工序，但同一時(shí)間線上可以有多個(gè)產(chǎn)品存在

• 不同工序（產(chǎn)品）之間換產(chǎn)，換產(chǎn)時(shí)間不同，換產(chǎn)時(shí)間可組成一個(gè)二維表，如換產(chǎn)時(shí)間差距很大，則需換產(chǎn)優(yōu)化，否則可按固定換產(chǎn)時(shí)間處理

• 資源時(shí)間按精確（秒）方式組織

• 產(chǎn)能隨包含的資源的變動(dòng)有所變動(dòng)

• 下工序的排程以上工序的開(kāi)始時(shí)間+流水時(shí)間為約束

動(dòng)態(tài)資源組（Dynamic Resource Group）：動(dòng)態(tài)資源組是由多個(gè)不同類型的資源組成的集合，這些資源可以根據(jù)生產(chǎn)需求動(dòng)態(tài)地組合和調(diào)整。它們提供了靈活性，可以根據(jù)不同的生產(chǎn)任務(wù)進(jìn)行優(yōu)化配置。

• 一次只能加工一個(gè)工序

• 要考慮換產(chǎn)、換模等時(shí)間

• 各資源時(shí)間要組合起來(lái)計(jì)算（各資源均有空時(shí)方能安排工序）

• 產(chǎn)能依組合不同而不同

爐資源（Furnace Resource）：爐資源通常指的是用于加熱、熔化或其他熱處理過(guò)程的設(shè)備，如熔爐、烘爐等。這類資源在金屬加工和某些化工生產(chǎn)中非常重要。

• 一次可加工多個(gè)工序

• 每次加工的時(shí)間固定或依工藝參數(shù)的不同而變動(dòng)

• 每次加工的工件數(shù)總量有限

• 每個(gè)工序每次有最大加工件數(shù)限制

• 每個(gè)工序在資源中占用的工位數(shù)固定，或可被替換

周期性循環(huán)生產(chǎn)線（Cyclic Production Line）：周期性循環(huán)生產(chǎn)線是指生產(chǎn)過(guò)程按照一定的周期重復(fù)進(jìn)行的生產(chǎn)線。這種生產(chǎn)線可能涉及到重復(fù)的裝載、加工和卸載過(guò)程，適用于某些特定產(chǎn)品的生產(chǎn)。

• 一次可加工多個(gè)工序

• 加工周期視資源運(yùn)轉(zhuǎn)速度而定

• 每次加工的工件數(shù)總量有限

• 每個(gè)工序每次有最大加工件數(shù)限制

• 每個(gè)工序在資源中占用的工位數(shù)固定，或可被替換

數(shù)據(jù)準(zhǔn)備的步驟：

• 確定排程層次——定義產(chǎn)品

• 確定排程粒度—— 時(shí)間單位的精細(xì)程度（如天、小時(shí)、分鐘、秒等）

• 確定約束規(guī)則——定義工藝模型

• 確定排程數(shù)據(jù)核心——基于工序定義產(chǎn)能

• 確定時(shí)間約束——定義日歷

• 確定排程任務(wù)——訂單管理與分解

• 確定排程目標(biāo)——定義指標(biāo)、參數(shù)

小結(jié)：

• 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備的關(guān)鍵是確定排程的層次與粒度

• 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備的核心是建立產(chǎn)品工藝模型，確定產(chǎn)能

• 排程的輸入是待安排的產(chǎn)品訂單，工藝模型、產(chǎn)能、指標(biāo)、參數(shù)等數(shù)據(jù)。

排程排序規(guī)則：

1. 先到先服務(wù)（First Come, First Served, FCFS）：按照任務(wù)或訂單到達(dá)的順序進(jìn)行安排。

2. 最短加工時(shí)間優(yōu)先（Shortest Processing Time, SPT）：優(yōu)先安排加工時(shí)間最短的任務(wù)，以減少等待時(shí)間和提高設(shè)備利用率。

3. 最早截止日期優(yōu)先（Earliest Due Date, EDD）：優(yōu)先安排截止日期最早的任務(wù)。

4. 最遲截止日期優(yōu)先（Latest Due Date, LDD）：優(yōu)先安排截止日期最晚的任務(wù)，以避免延遲。

5. 優(yōu)先級(jí)規(guī)則（Priority Rules）：根據(jù)任務(wù)的優(yōu)先級(jí)進(jìn)行安排，優(yōu)先級(jí)可以基于客戶要求、訂單重要性或其他業(yè)務(wù)因素。

6. 瓶頸規(guī)則（Bottleneck Rules）：專注于瓶頸資源的利用，確保瓶頸資源得到充分利用。

7. 交貨期規(guī)則（Delivery Date Rules）：根據(jù)交貨期的緊迫性安排任務(wù)，以滿足客戶需求。

8. 資源能力規(guī)則（Resource Capacity Rules）：根據(jù)資源的能力和負(fù)載情況安排任務(wù)。

9. 物料可用性規(guī)則（Material Availability Rules）：確保所需物料的可用性，避免因物料短缺導(dǎo)致的生產(chǎn)延誤。

10. 工藝流程規(guī)則（Routing Rules）：根據(jù)產(chǎn)品的工藝流程和工序順序安排任務(wù)。

11. 均衡負(fù)載規(guī)則（Balanced Loading Rules）：盡量平衡各個(gè)資源的工作負(fù)載，避免某些資源過(guò)載而其他資源空閑。

12. 成本優(yōu)化規(guī)則（Cost Optimization Rules）：考慮生產(chǎn)成本，優(yōu)化任務(wù)安排以降低成本。

13. 機(jī)臺(tái)效率規(guī)則（Machine Efficiency Rules）：考慮機(jī)臺(tái)的效率和性能，優(yōu)先安排在效率更高的機(jī)臺(tái)上生產(chǎn)。

14. 訂單數(shù)量規(guī)則（Order Quantity Rules）：根據(jù)訂單的數(shù)量大小進(jìn)行任務(wù)安排。

15. 后推演算（Backward Scheduling）：從訂單的截止日期開(kāi)始反向計(jì)算，確定每個(gè)工序的最晚開(kāi)始時(shí)間。

16. 前推演算（Forward Scheduling）：從當(dāng)前時(shí)間開(kāi)始正向計(jì)算，確定每個(gè)工序的最早開(kāi)始時(shí)間。

17. 混合算法（Hybrid Algorithms）：結(jié)合多種算法，如遺傳算法與模擬退火算法的結(jié)合，以解決復(fù)雜的排程問(wèn)題。

18. 約束滿足規(guī)則（Constraint Satisfaction Rules）：確保排程滿足所有預(yù)定的約束條件，如時(shí)間窗口、資源依賴等。

這些規(guī)則可以單獨(dú)使用，也可以組合使用，以適應(yīng)不同的生產(chǎn)環(huán)境和業(yè)務(wù)需求。APS系統(tǒng)通常會(huì)提供自定義規(guī)則的功能，允許企業(yè)根據(jù)自己的特定需求來(lái)配置和優(yōu)化排程規(guī)則。

排程算法是用于解決生產(chǎn)排程問(wèn)題的各種方法，它們幫助企業(yè)優(yōu)化生產(chǎn)流程，減少成本，并提高效率。以下是一些常見(jiàn)的排程算法：

1. 優(yōu)先級(jí)規(guī)則算法：這類算法根據(jù)特定的優(yōu)先級(jí)規(guī)則來(lái)安排任務(wù)，例如最早截止日期優(yōu)先、最短加工時(shí)間優(yōu)先、最重任務(wù)優(yōu)先等。

2. 臨界比法（Critical Ratio Method, CRM）：這種方法通過(guò)計(jì)算任務(wù)的剩余工作量和剩余時(shí)間的比率來(lái)確定任務(wù)的優(yōu)先級(jí)，優(yōu)先處理那些比率較高的任務(wù)。

3. 最小松弛時(shí)間法（Least Slack Method, LSM）：這種方法優(yōu)先安排那些具有最小松弛時(shí)間的任務(wù)，即那些最接近其截止日期的任務(wù)。

4. 遺傳算法（Genetic Algorithms, GA）：遺傳算法是一種模擬自然選擇過(guò)程的優(yōu)化算法，通過(guò)迭代和選擇過(guò)程來(lái)找到最優(yōu)或近似最優(yōu)的排程。

5. 模擬退火算法（Simulated Annealing, SA）：模擬退火是一種概率型優(yōu)化算法，它通過(guò)模擬金屬退火過(guò)程來(lái)尋找全局最優(yōu)解。

6. 禁忌搜索（Tabu Search）：禁忌搜索是一種啟發(fā)式搜索算法，它通過(guò)記錄并避免重復(fù)搜索已訪問(wèn)的解來(lái)提高搜索效率。

7. 線性規(guī)劃（Linear Programming, LP）：線性規(guī)劃是一種數(shù)學(xué)方法，用于在一組線性不等式約束條件下，找到線性目標(biāo)函數(shù)的最大值或最小值。

8. 整數(shù)規(guī)劃（Integer Programming, IP）：整數(shù)規(guī)劃是線性規(guī)劃的一種，其中決策變量必須是整數(shù)，常用于排程問(wèn)題中的資源分配。

9. 動(dòng)態(tài)規(guī)劃（Dynamic Programming, DP）：動(dòng)態(tài)規(guī)劃是一種解決多階段決策問(wèn)題的方法，通過(guò)將問(wèn)題分解為子問(wèn)題并解決它們來(lái)找到最優(yōu)解。

10. 圖論算法：圖論算法，如臨界路徑方法（Critical Path Method, CPM）和項(xiàng)目評(píng)估與審查技術(shù)（Program Evaluation and Review Technique, PERT），用于確定項(xiàng)目中的任務(wù)順序和持續(xù)時(shí)間。

11. 約束編程（Constraint Programming, CP）：約束編程是一種通過(guò)定義變量之間的約束關(guān)系來(lái)尋找滿足這些約束的解的方法。

12. 混合整數(shù)線性規(guī)劃（Mixed Integer Linear Programming, MILP）：混合整數(shù)線性規(guī)劃結(jié)合了整數(shù)規(guī)劃和線性規(guī)劃的特點(diǎn)，適用于需要同時(shí)考慮整數(shù)和連續(xù)變量的排程問(wèn)題。

13. 啟發(fā)式算法：?jiǎn)l(fā)式算法是一種基于經(jīng)驗(yàn)和直覺(jué)的快速算法，用于在可接受的時(shí)間內(nèi)找到問(wèn)題的可行解，盡管可能不是最優(yōu)解。

每種算法都有其優(yōu)缺點(diǎn)，適用于不同類型的排程問(wèn)題。在實(shí)際應(yīng)用中，可能需要根據(jù)具體問(wèn)題的特點(diǎn)和要求選擇或結(jié)合使用多種算法。

1. 排程算法：排程算法是用于解決排程問(wèn)題的計(jì)算方法。它們是數(shù)學(xué)模型和計(jì)算過(guò)程的結(jié)合，用于在給定的約束條件下尋找最優(yōu)或可行的排程方案。排程算法可以是確定性的，如線性規(guī)劃、整數(shù)規(guī)劃等，也可以是啟發(fā)式的，如遺傳算法、模擬退火算法等。算法通常需要計(jì)算機(jī)程序來(lái)實(shí)現(xiàn)，并處理大量的數(shù)據(jù)和決策變量。

2. 排程規(guī)則：排程規(guī)則是用于指導(dǎo)生產(chǎn)任務(wù)安排的一系列邏輯或決策標(biāo)準(zhǔn)。它們可以基于時(shí)間（如最早截止日期優(yōu)先）、資源（如資源利用率最大化）、訂單屬性（如訂單優(yōu)先級(jí)）等。排程規(guī)則通常是排程算法中的一個(gè)組成部分，用于簡(jiǎn)化問(wèn)題、提供決策依據(jù)或作為啟發(fā)式算法的決策準(zhǔn)則。

關(guān)系：

• 排程算法通常需要排程規(guī)則來(lái)指導(dǎo)如何安排任務(wù)。例如，在遺傳算法中，排程規(guī)則可以作為染色體的編碼方式或者作為遺傳操作（如交叉、變異）的依據(jù)。

• 排程規(guī)則可以視為排程算法的輸入?yún)?shù)或約束條件。它們定義了排程問(wèn)題的結(jié)構(gòu)和目標(biāo)，幫助算法確定搜索空間和優(yōu)化方向。

• 在某些情況下，排程規(guī)則本身可以非常簡(jiǎn)單，如“先到先服務(wù)”，但在復(fù)雜的生產(chǎn)環(huán)境中，可能需要復(fù)雜的排程算法來(lái)綜合考慮多個(gè)排程規(guī)則，并找到滿足所有規(guī)則的最佳或可行解。

• 排程算法的有效性很大程度上取決于排程規(guī)則的合理性和準(zhǔn)確性。如果規(guī)則不能很好地反映生產(chǎn)實(shí)際，即使算法本身很先進(jìn)，也可能無(wú)法得到有效的排程結(jié)果。

總的來(lái)說(shuō)，排程算法是解決問(wèn)題的工具，而排程規(guī)則是這些工具運(yùn)作的指導(dǎo)原則。兩者相輔相成，共同確保生產(chǎn)排程的有效性和效率。