现代制造企业生产计划调度问题研究

现代制造企业生产计划调度问题研究

陈熙栋

（广州广电运通金融电子股份有限公司）

摘要：随着现代工业生产向着技术更加先进、规模更加庞大、复杂程度更高的方向发展，企业的管理者必须根据市场上的原料供应、产品的需求以及自身的情况来对生产过程加以控制，以实现企业利益最优化。生产计划调度问题也已成为现代制造企业自身生存和发展的基础，越来越引起人们的关注与研究。

关键词：工业工程；生产计划调度；调度指标 1 生产计划调度的内容

生产计划调度覆盖的时间范围是从对产品已知或可以预知需求的时候开始，然后一直持续到销售完成的这一段时间为止。在整个过程中客户会对产品的性能提出要求，工厂自身的生产能力也有一定的，由于这两方面约束的存在，所以生产加工过程需要进行计划和安排。通过计划和安排就可以使工厂能够在规定的时间内均衡生产负荷并顺利完成生产任务。生产计划调度的主要内容包括：①检查设备的准备情况，了解并掌握工作设备的是否运转正常，及时调整设备的加工对象和任务，督促设备的维护和修理等。②调配生产力，调整劳动组织，协调各生产环节，使所有的加工过程能够顺利完成。③检查生产资料的供应情况、工厂内的运输状况，以及与有关部门相配合情况，保证原材料的供应，保证在制品和半成品加工的完成和加工完成的产品正常入库。

2 生产计划调度的分类

依据加工系统分类。①单机调度问题；该类问题研究的是车间中仅有一台机器，所有的生产加工任务都需要在这台机器上完成。对于这类问题一般是根据工件的加工时间以及不同工件的交货期限等，进行生产任务排序。②并行机器调度问题；该类问题研究的是在整个并行机器系统中，包含的所有机器都相同且每个工件可以在任何一台空闲机器上加工，然后每个加工完的工件释放一台机器离开系统。③开放生产计划调度问题；该类问题研究的是当所有工件的加工都没有先后要求的情况下，各工序之间也不存在工艺路线约束的问题。该类问题的工件加工可以从任意一道工序开始，并在任意一道工序结束。④生产计划调度问题；该类问题研究的是n 个工件要在m 台机器上进行加工的问题。该类问题不同工件的工序间没有工艺路线的约束，同一个工件的工序要按照指定的加工路线加工且在加工过程中不能中途停止，直到这道工序加工完成，在全部的加工过程中工件的加工路径可以不同。⑤流水车间调度问题；该类问题研究的是n 个待加工的工件在m 台机器上加工，且每个工件在机器上的加工顺序都相同，工序的加工过程不能中断直到工序加工完成为止的问题，也被称为同顺序车间调度问题。

依据加工特点分类。依据加工特点的不同，可将生产计划调度问题分为静态与动态生产计划调度问题。其中，静态生产计划调度指的是所有的作业全部处于待加工状态，调度确定以后所有作业的加工顺序即被确定。动态生产计划调度比较复杂，在动态生产计划调度中，待加工工件依次进入加工系统加工，而加工完成的工件又不断离开加工系统，在加工过程中还必须考虑作业环境中不断出现的设备损坏和加工超时等动态扰动。因此动态生产计划调度要根据系统中随时变化的情况及时对调度进行调整。

3 生产计划调度的分派规则与指标

生产计划调度问题的分派规则指根据企业自身的情况以及所加工工件工艺条件的不同等，基于特定的加工规则，将每一台处理机与其对应的生产资源对待加工作业进行排序。主要的分派规则有优先选择加工时间最短的工件、优先选择交货期最早的工序、优先选择同台机器上工件队列中最先的工序等。学者们通过大量的实验结果发现，对于优先选择最短加工时间的工序来进行分配，对于大多数的生产计划调度性能指标均能取得较好结果，

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这个结论已被大量仿真研究所证实。如果客户对产品有特殊的需求，我们可以根据具体情况来选择生产计划调度的分配原则。

在实际生产中，常用的调度指标有如下几点：①调度性能指标；主要涵盖生产资源利用率的大小、生产周期的长短等方面，本质是通过将生产能力最大化来达到提高经济效益的目的。②成本指标；主要包括加工费用的多少、换线成本的大小、工人工资的多少、超过交货期的罚款等。③客户满意度指标；主要包括延期零件数量的多少、超过交货期时间的长短等方面，而在实际的车间生产调度中，企业一般会以满足制造周期最短、总流程时间最小以及交货期等为调度的优化目标。

4 多目标调度

生产周期-交货期双目标。通过在双向调度方法中添加遗传算法，可以构建全新的调度算法。在关键零件中应用反向调度，可以符合交货期规定。相反，在一般零件中应用前向调度法，能在剩余车间资源的保障下尽快完成工作。整合实践结果分析可知，引用遗传算法中的全局搜索能力，有助于获取优质调度，且在生产工作中具有优越性。

生产周期-生产费用双目标。通过融合遗传算法和小脑模型神经网络，在生产周期-生产费用双目标调度问题中，可以提出以净现值为核心的生产费用计算方法。在这一过程中，小脑模型可以全面掌握不同状态下获取的数据，并能充分展现各个生产率与生产成本所需的优质调度方案。

多资源多目标作业。在了解这一调度问题时，要设计一种产生活动调度的启发式算法。按照决策人员带来的模糊偏好信息，科学优化多目标遗传算法，可以让启发式调度算法与革新后的遗传算法融合到一起，最终获取一个多目标的遗传调度算法。通过实践证明，这一内容是具有可行性和现实性的。

批量生产调度。将控制生产周期看作工作目标，全面分析批量生产作业中的调度问题，并设计具体算法。一般情况下，在算法中会引用三种对策提升实践生产率，此时不仅要将零件分为小生产批量，还要对小生产批量进行多次运输，却科学划分批量启动时间和生产工作时间，最终在零件达到机床前进行准备工作。

动态作业调度。这项工作是指通过构建动态化的批量生产的多资源多工艺多目标的作业调度模型，提出对应的调度算法。更为重要的是，要研究设备故障、零件持续达到等突发现象，此时可以引用以周期和事件为核心的调度对策，从而保障变化状态得到响应。

5 结束语

良好的生产计划调度对企业合理利用资源，实现生产利益最大化起着举足轻重的作用。由于生产计划调度在生产过程中的重要性日益突出，所以我们需要不断的对其进行研究与探索，力求寻得最优的生产计划调度算法，进而提高生产设备的加工效率和操作管理的水平。

参考文献：

[1] 罗哲 顾晓猛 何循来，车间调度问题的特点与指标分析[J]. 价值工程，2020（11）：2-290.

[2] 陈贤照. 智能制造系统多目标车间调度分析[J]. 科技风，2020（02）：28.