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APS（進(jìn)階計(jì)劃排程）模型與算法的討論: 來源/作者：m.bm86.cn 發(fā)布時(shí)間：2019-01-10 00:00:00 瀏覽次數(shù)：

APS模型的討論

我們研究的對(duì)象是真實(shí)的工廠。針對(duì)這個(gè)真實(shí)的工廠原型去研究它的運(yùn)營規(guī)律、管理機(jī)制、制造過程的管理控制。在研究中我們對(duì)工廠直接實(shí)施改造控制，其風(fēng)險(xiǎn)和代價(jià)很大。這樣我們需要根據(jù)原型建立一個(gè)模型進(jìn)行研究。原型和模型的關(guān)系就是“digital twin”。模型的有效性非常重要。如果建立的模型不能反映系統(tǒng)原型的基本特征，研究的結(jié)果就無效，更不可能付諸實(shí)施。

用表格建數(shù)學(xué)模型是科學(xué)研究非常通用的方法。大多數(shù)APS是依靠Excel建立工廠生產(chǎn)計(jì)劃調(diào)度系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。現(xiàn)在的問題是，制造業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)運(yùn)營管理和制造過程的管控是一個(gè)非常復(fù)雜的系統(tǒng)，即使我們能夠設(shè)計(jì)出反映企業(yè)基本運(yùn)行規(guī)律的表格，那么這個(gè)表格必然會(huì)非常復(fù)雜，制造企業(yè)不可能正確填寫表格，那么這個(gè)模型也就失去實(shí)際作用。

在實(shí)際的APS，為了能夠在企業(yè)實(shí)施項(xiàng)目，為了讓制造企業(yè)能夠填表，APS的表格不會(huì)太復(fù)雜。然而，這就帶來了模型太粗燥的弊端。為了彌補(bǔ)模型的缺陷，APS在軟件界面就設(shè)計(jì)了很多的配置項(xiàng)。俗話說，麻袋繡花底子不行。基礎(chǔ)模型沒有建好，不能反映原型的特征，制造企業(yè)就難以接受，難以應(yīng)用。遺憾的是，恰恰是由于APS模型缺陷引出來的很多的用戶配置界面，反而成為APS的一個(gè)功能強(qiáng)大的銷售賣點(diǎn)。

在這里對(duì)制造企業(yè)建模主要目的是研究企業(yè)運(yùn)營的效率、質(zhì)量、成本。建模是極具挑戰(zhàn)性的創(chuàng)造。對(duì)一個(gè)工廠來說，期望所建模型既有效，又可操作，又簡單，就需要對(duì)工業(yè)制造的本質(zhì)有深刻的理解。如果不能在車間生產(chǎn)現(xiàn)場沉下去，如果不研究大量的工廠樣本，如果不經(jīng)過理論和實(shí)踐多次迭代和一次又一次的失敗，很難達(dá)到預(yù)期。

我們必須說APS模型有缺陷，但是它絕不是不可用。當(dāng)我們把系統(tǒng)的范圍縮小，研究一些局部運(yùn)營管理問題；當(dāng)我們消除一些局部系統(tǒng)外部的不確定性；當(dāng)我們把排程的“顆粒度”與研究對(duì)象實(shí)際更貼近一點(diǎn)；當(dāng)我們可以把系統(tǒng)的某些非線性近似為線性的時(shí)候；APS還是一個(gè)有效的工具。這也是很多中小企業(yè)能夠?qū)嵤〢PS的原因。

APS算法的討論

模型和算法肯定是綁在一起的。模型的有效性是算法尋優(yōu)的基礎(chǔ)。

大多數(shù)APS都是基于規(guī)則的算法。現(xiàn)在尚不存在一種全局最優(yōu)的規(guī)則。所以，如果APS是基于規(guī)則算法，它僅存在局部優(yōu)化的可能。制造車間排程尋求最優(yōu)是極其困難的。APS排程優(yōu)化運(yùn)算結(jié)果應(yīng)該是在千千萬萬可行解中的一個(gè)。

鑒別APS是否有優(yōu)化算法的一個(gè)方法就是，以最短生產(chǎn)周期為目標(biāo)，給APS輸入足夠多訂單并且不設(shè)定優(yōu)先級(jí)，然后讓Solver分別運(yùn)算一秒鐘、一分鐘、一個(gè)小時(shí)，再觀察結(jié)果的變化。

實(shí)際上，對(duì)于管理水平很差的企業(yè)，APS的優(yōu)化能力不重要。重要的是排出來一個(gè)企業(yè)能夠執(zhí)行的結(jié)果。真正的排程優(yōu)化只有管理水平很高且數(shù)字化/自動(dòng)化環(huán)境很好的場景才能體現(xiàn)。

理論上的可行解與實(shí)際上的可執(zhí)行指令是不同的。計(jì)算機(jī)模型算法可以忽略很多約束和干擾，而實(shí)際上這些問題不可忽略。因此，APS常常出現(xiàn)輸出的指令可執(zhí)行率不高的現(xiàn)象。

規(guī)則算法就是按照人為制定的排序規(guī)則，由計(jì)算機(jī)依據(jù)既定的約束條件把任務(wù)的順序排出來，大部分都是簡單地“碼”出來而已。即使這樣，對(duì)于復(fù)雜的生產(chǎn)現(xiàn)場管理來說，能夠按照規(guī)則把生產(chǎn)任務(wù)排序做好也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過人手操作的能力。所以，規(guī)則算法在很多情況下是非常有效的，尤其是對(duì)中小企業(yè)。

APS的輸出指令都是交給人來執(zhí)行的，因此它有緩沖和協(xié)調(diào)的條件。事實(shí)上，對(duì)于管理水平還不是很好的中小企業(yè)，不適應(yīng)精準(zhǔn)調(diào)度，也沒有必要。中小企業(yè)如果上線實(shí)施APS，不要對(duì)APS太苛求，能夠比手工作業(yè)更好就達(dá)到目的了。而APS的實(shí)施，客觀地提升了企業(yè)的數(shù)據(jù)質(zhì)量，為下一步的改善提供了數(shù)據(jù)環(huán)境。

作者：博革咨詢

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