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關(guān)鍵詞:映射機(jī)制;客戶訂單;生產(chǎn)計(jì)劃;ER模型
中圖分類號(hào):THl66 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1009-2374(2013)19-0040-03
1 概述
訂單是是生產(chǎn)企業(yè)與客戶之間進(jìn)行業(yè)務(wù)確認(rèn)的法律依據(jù),根據(jù)訂單在供應(yīng)鏈的環(huán)節(jié)不同可以分為客戶訂單、采購(gòu)訂單、委外訂單等??蛻粲唵问强蛻魧?duì)企業(yè)訂貨的憑據(jù),處于企業(yè)供應(yīng)鏈的下游。在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)環(huán)境下,絕大多數(shù)企業(yè)是以面向訂單方式來(lái)組織生產(chǎn),客戶訂單不僅是銷售業(yè)務(wù)的業(yè)務(wù)處理源,更是企業(yè)生產(chǎn)起點(diǎn)和最終目標(biāo)。
近年來(lái),有關(guān)客戶訂單處理問(wèn)題已引起不少學(xué)者的注意,并展開了不少有價(jià)值的研究。李兵等針對(duì)虛擬企業(yè)環(huán)境,使用過(guò)程建模技術(shù),研究了將訂單分解為不同任務(wù)的方法。楊文華等利用UML方法研究了訂單處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析問(wèn)題。陳煒婷探討了訂單驅(qū)動(dòng)生產(chǎn)系統(tǒng)中,應(yīng)用帶保護(hù)水平分配機(jī)制時(shí),如何對(duì)產(chǎn)能分配及訂單接受機(jī)制進(jìn)行優(yōu)化。李嵐針對(duì)訂單數(shù)據(jù)傳輸及交易、選擇訂單合作伙伴、有效建立滿足企業(yè)訂單需求的供求關(guān)系等問(wèn)題,研究了訂單分解算法。倪志偉從排隊(duì)論的角度,對(duì)訂單處理系統(tǒng)進(jìn)行分析,建立了基于排隊(duì)論的訂單處理系統(tǒng)概念模型。張碩等應(yīng)用電子訂單分割處理,實(shí)現(xiàn)了供應(yīng)物流與生產(chǎn)進(jìn)度匹配??傮w來(lái)看,目前對(duì)訂單處理的研究主要集中在商務(wù)處理領(lǐng)域,與生產(chǎn)過(guò)程密切整合的研究相對(duì)較少。本文在分析現(xiàn)有研究成果的基礎(chǔ)上,結(jié)合現(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)管理的需要,構(gòu)建了一種客戶訂單與生產(chǎn)計(jì)劃映射模型。
2 客戶訂單與生產(chǎn)計(jì)劃的關(guān)聯(lián)模型
2.1 客戶訂單及其數(shù)據(jù)模型
客戶訂單是一種客戶對(duì)企業(yè)產(chǎn)品需求的數(shù)據(jù)形式,客戶每次訂貨對(duì)產(chǎn)品的需求可能有一種,也可能有多種,需求時(shí)間上也可能有多個(gè),因此一張訂單上經(jīng)常會(huì)有多種產(chǎn)品、多個(gè)交貨日期等多樣性信息。在進(jìn)行訂單處理時(shí),通常將在某個(gè)時(shí)間對(duì)某種產(chǎn)品的需求描述為一個(gè)訂貨項(xiàng)目,每張客戶訂單通常由一個(gè)或者多個(gè)訂貨項(xiàng)目構(gòu)成。
對(duì)于每張客戶訂單而言,其數(shù)據(jù)模型由兩個(gè)層面的信息構(gòu)成:訂單信息和訂貨項(xiàng)目信息。訂單信息包括:訂單編號(hào)、客戶編號(hào)、訂單確認(rèn)日期等,訂貨項(xiàng)目信息包括:產(chǎn)品型號(hào)、數(shù)量、交貨時(shí)間、當(dāng)前狀態(tài)等,如圖1所示。
本文關(guān)注的是客戶訂單與生產(chǎn)計(jì)劃的關(guān)聯(lián)關(guān)系,因此在構(gòu)建客戶訂單數(shù)據(jù)模型時(shí)只納入與生產(chǎn)有關(guān)的信息,將每個(gè)訂貨項(xiàng)目用一個(gè)5元組來(lái)表達(dá):
根據(jù)生產(chǎn)企業(yè)訂單管理運(yùn)作的特點(diǎn),考慮到對(duì)訂單動(dòng)態(tài)跟蹤的需求,本文將訂貨項(xiàng)目的狀態(tài)Si歸結(jié)為5種,并分別用一個(gè)數(shù)字進(jìn)行狀態(tài)標(biāo)識(shí):
0——項(xiàng)目未列入生產(chǎn)計(jì)劃
1——項(xiàng)目列入生產(chǎn)計(jì)劃,但還未開始生產(chǎn)
2——項(xiàng)目的生產(chǎn)已經(jīng)開始,但未完工
3——項(xiàng)目已經(jīng)生產(chǎn)完工,等待發(fā)貨
4——項(xiàng)目發(fā)貨完畢
2.2 生產(chǎn)計(jì)劃及其數(shù)據(jù)模型
制定生產(chǎn)計(jì)劃的直接依據(jù)是來(lái)自客戶的訂單,通過(guò)訂單分解將訂單中的需求信息轉(zhuǎn)換為生產(chǎn)計(jì)劃的源數(shù)據(jù)——生產(chǎn)需求項(xiàng)目。實(shí)際處理中,每個(gè)生產(chǎn)需求項(xiàng)目對(duì)應(yīng)于一個(gè)訂貨項(xiàng)目,再由每個(gè)生產(chǎn)需求項(xiàng)目生成一系列的生產(chǎn)任務(wù),生產(chǎn)計(jì)劃就是由生產(chǎn)任務(wù)構(gòu)成的序列。因此,表達(dá)生產(chǎn)計(jì)劃的數(shù)據(jù)模型應(yīng)包含兩個(gè)層面的信息:生產(chǎn)需求項(xiàng)目和生產(chǎn)任務(wù)。
生產(chǎn)需求項(xiàng)目可用下面的元組來(lái)表示:
按最遲完工時(shí)間的先后順序?qū)⑸a(chǎn)需求項(xiàng)目排列一個(gè)序列,可得到一個(gè)生產(chǎn)需求項(xiàng)目的隊(duì)列A:A1,A2,...,AK,其中K為項(xiàng)目總數(shù)。
生產(chǎn)需求項(xiàng)目隊(duì)列是生產(chǎn)計(jì)劃的源數(shù)據(jù),通過(guò)生產(chǎn)計(jì)劃制定之后,可得到一系列的生產(chǎn)任務(wù),每個(gè)生產(chǎn)任務(wù)可用一個(gè)元組表示:
Jk=(ACj,JCk,Pk,NUMk,JSk,JEk) (3)
式中:
按最遲完工時(shí)間的順序排列生產(chǎn)任務(wù),便得到一個(gè)生產(chǎn)任務(wù)隊(duì)列J:J1,J2,…,JN,其中N為任務(wù)總數(shù),J即為生產(chǎn)計(jì)劃。
2.3 客戶訂單與生產(chǎn)計(jì)劃之間的ER模型
生產(chǎn)計(jì)劃是以客戶訂單為依據(jù)制定的,它們之間存在著必然的關(guān)聯(lián)性關(guān)系,明確這種關(guān)系對(duì)于建立有效的客戶訂單與生產(chǎn)計(jì)劃映射機(jī)制有著重要作用。參照實(shí)體關(guān)系模型(ER:Entity Relationship Model),客戶訂單與生產(chǎn)計(jì)劃之間的關(guān)聯(lián)性涉及到四個(gè)實(shí)體型:訂單實(shí)體、訂貨項(xiàng)目實(shí)體、生產(chǎn)需求項(xiàng)目實(shí)體、生產(chǎn)任務(wù)實(shí)體,生產(chǎn)計(jì)劃以客戶訂單之間的關(guān)系可以表達(dá)為如圖1所示的ER關(guān)系圖。
3 客戶訂單與生產(chǎn)計(jì)劃之間的映射模型構(gòu)建
3.1 映射機(jī)制的構(gòu)建
生產(chǎn)計(jì)劃的制定必須將市場(chǎng)需求映射到企業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程中,保證企業(yè)制造出來(lái)的產(chǎn)品是市場(chǎng)需求的產(chǎn)品。構(gòu)建有效的客戶訂單與生產(chǎn)計(jì)劃映射機(jī)制,是實(shí)現(xiàn)對(duì)客戶訂單執(zhí)行狀態(tài)跟蹤和控制的必備功能,也是實(shí)現(xiàn)正確生產(chǎn)的重要保證。
根據(jù)圖1所示ER關(guān)系模型,客戶訂單與生產(chǎn)計(jì)劃之間存在兩次映射:訂貨項(xiàng)目到生產(chǎn)需求項(xiàng)目需求的映射、生產(chǎn)需求項(xiàng)目到生產(chǎn)任務(wù)的映射,如圖2所示。首先,利用訂單分解功能將訂貨項(xiàng)目與生產(chǎn)需求項(xiàng)目需求建立起一一映射關(guān)系。然后,考慮庫(kù)存、在制生產(chǎn)情況和凍結(jié)計(jì)劃等因素,利用凈需求計(jì)算扣除不必要生產(chǎn)的生產(chǎn)需求,進(jìn)而得到生產(chǎn)凈需求。最后,通過(guò)生產(chǎn)計(jì)劃制定功能將生產(chǎn)凈需求轉(zhuǎn)換為生產(chǎn)任務(wù)。
3.2 映射過(guò)程簡(jiǎn)要分析
訂貨項(xiàng)目到生產(chǎn)需求項(xiàng)目需求映射的目的在于從生產(chǎn)訂單中獲取生產(chǎn)計(jì)劃的源數(shù)據(jù),訂貨項(xiàng)目對(duì)生產(chǎn)有需求的話,其狀態(tài)標(biāo)號(hào)數(shù)必須小于4,生產(chǎn)需求項(xiàng)目隊(duì)列的產(chǎn)生步驟如下:取所有狀態(tài)標(biāo)號(hào)數(shù)小于4的訂貨項(xiàng)目;生成生產(chǎn)需求項(xiàng)目:根據(jù)訂貨項(xiàng)目的OCi、Pi、NUMi,生成生產(chǎn)需求項(xiàng)目中對(duì)應(yīng)項(xiàng)目數(shù)據(jù),根據(jù)交貨期,綜合發(fā)貨、運(yùn)輸?shù)纫蛩氐挠绊?,?jì)算生產(chǎn)需求項(xiàng)目的最遲完工時(shí)間;按最遲交貨時(shí)間順序?qū)⑸a(chǎn)需求項(xiàng)目排列成一個(gè)生產(chǎn)需求項(xiàng)目隊(duì)列A:A1,A2,…,AK。
在獲得生產(chǎn)需求項(xiàng)目隊(duì)列A后,需要進(jìn)一步根據(jù)A來(lái)制定生產(chǎn)計(jì)劃,轉(zhuǎn)換為一個(gè)生產(chǎn)任務(wù)隊(duì)列,具體步驟如下:按最遲完工時(shí)間順序依次取生產(chǎn)需求項(xiàng)目Aj;庫(kù)存消抵處理:如果Aj中要生產(chǎn)產(chǎn)品的庫(kù)存中已經(jīng)有,則不必生產(chǎn);在制品消抵處理:如果Aj中要生產(chǎn)產(chǎn)品的正在生產(chǎn)線上進(jìn)行加工,則不必生產(chǎn);根據(jù)工作日歷情況確定Aj中要生產(chǎn)產(chǎn)品的開工和完工時(shí)間,得到對(duì)應(yīng)的生產(chǎn)任務(wù)Jk;按最遲完工時(shí)間的順序?qū)⑸a(chǎn)需求項(xiàng)目排列成生產(chǎn)計(jì)劃J:J1,J2,…,JN。
4 結(jié)語(yǔ)
客戶訂單是制定生產(chǎn)計(jì)劃的直接依據(jù),構(gòu)建有效的客戶訂單與生產(chǎn)計(jì)劃映射模型,是實(shí)現(xiàn)對(duì)客戶訂單執(zhí)行狀態(tài)跟蹤和控制的必備功能,也是實(shí)現(xiàn)正確生產(chǎn)的重要保證。本文結(jié)合現(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)管理的需要,構(gòu)建了一種客戶訂單與生產(chǎn)計(jì)劃映射模型,明確了從客戶訂單到生產(chǎn)計(jì)劃的信息傳遞關(guān)系,構(gòu)造了客戶訂單與生產(chǎn)計(jì)劃之間的ERP關(guān)系模型和映射機(jī)制。本文旨在拋磚引玉,為面向訂單生產(chǎn)模式下的客戶訂單與生產(chǎn)計(jì)劃之間關(guān)聯(lián)映射方法的研究提供有一定價(jià)值的參考。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞:SAP;生產(chǎn)計(jì)劃與控制模塊;生產(chǎn)訂單;配置
中圖分類號(hào):TP315 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1007-9599 (2011) 13-0000-01
SAP Production Order Function System Implementation Cases
Hou Yue
(China National Offshore Oil Corporatio,Information Technology Center,Beijing100010,China)
Abstract:SAP production planning and control module is based on production order to actualize the function of production control.In order to accommodate with diverse business characters and demands of manufacturing enterprises,SAP system allows setting parameters of the production order via background configuration.With the purpose of utilizing the function of SAP production order flexibly and effectively,this paper gives a brief introduction on the relevant configurations,and discusses how to set the value of these configurations to meet the business demands.
Keywords:SAP;Production Planning and Control Module;Production Order;Configuration
ERP(Enterprise Resource Planning)的核心思想是通過(guò)事先計(jì)劃與事中控制來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)供應(yīng)鏈的有效管理,以求最大限度的利用企業(yè)現(xiàn)有資源,實(shí)現(xiàn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的最大化。SAP系統(tǒng)就是一個(gè)基于ERP管理思想的軟件,也是目前市場(chǎng)上較為領(lǐng)先的管理軟件。生產(chǎn)計(jì)劃與控制模塊(Production Planning and Control,以下簡(jiǎn)稱“PP模塊”)是SAP系統(tǒng)的一個(gè)重要模塊,處于企業(yè)內(nèi)部供應(yīng)鏈的核心地位。
不同行業(yè)的生產(chǎn)型企業(yè)有著不同的生產(chǎn)模式,對(duì)于生產(chǎn)過(guò)程控制和生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理有著千差萬(wàn)別的需求。如何靈活的運(yùn)用SAP系統(tǒng)來(lái)滿足企業(yè)需求,適應(yīng)不同生產(chǎn)型企業(yè)的業(yè)務(wù)特色,是系統(tǒng)實(shí)施的一大難題。SAP提供了系統(tǒng)后臺(tái)參數(shù)配置這樣一種靈活的解決方式。本文將介紹常用的生產(chǎn)訂單相關(guān)配置項(xiàng)及其含義,并結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)業(yè)務(wù)探討如何對(duì)這些配置項(xiàng)進(jìn)行賦值。
一、定義生產(chǎn)訂單類型
一個(gè)生產(chǎn)型企業(yè)可能生產(chǎn)多種產(chǎn)品并采用不同的生產(chǎn)成本結(jié)算方式,因此需要通過(guò)生產(chǎn)訂單類型來(lái)加以區(qū)分。在生產(chǎn)訂單類型中,將配置成本結(jié)算參數(shù)文件和功能范圍兩個(gè)參數(shù)。在結(jié)算參數(shù)文件中,定義訂單的分配結(jié)構(gòu),定義訂單發(fā)生的費(fèi)用是按百分比、權(quán)數(shù)還是金額的方式結(jié)算出去,定義訂單的有效結(jié)算接收方,設(shè)置訂單是否允許、禁止還是必須結(jié)算到這些接收方,定義結(jié)算的憑證類型;在功能范圍中定義訂單歸集的費(fèi)用進(jìn)入到哪個(gè)成本類別。
二、定義訂單類型相關(guān)參數(shù)
生產(chǎn)訂單類型可以用于區(qū)分不同產(chǎn)品的生產(chǎn)及結(jié)算模式,但在生產(chǎn)過(guò)程中具體生產(chǎn)方案的選擇、原材料的采購(gòu)方式等仍然需要通過(guò)進(jìn)一步的系統(tǒng)配置來(lái)實(shí)現(xiàn)。其主要配置對(duì)象包括:是否由系統(tǒng)自動(dòng)選擇相應(yīng)主數(shù)據(jù),是否允許在創(chuàng)建訂單時(shí)手動(dòng)選擇數(shù)據(jù),在生產(chǎn)訂單創(chuàng)建或是生產(chǎn)訂單下達(dá)這兩個(gè)不同的時(shí)間點(diǎn)產(chǎn)生系統(tǒng)預(yù)留或是采購(gòu)申請(qǐng),以及配置相應(yīng)的計(jì)劃成本核算變式和實(shí)際成本核算變式。
三、生產(chǎn)訂單編號(hào)范圍
一般來(lái)說(shuō),生產(chǎn)訂單編號(hào)范圍與生產(chǎn)訂單類型一一對(duì)應(yīng),針對(duì)每個(gè)生產(chǎn)訂單類型,在SAP系統(tǒng)內(nèi)定義一個(gè)唯一的號(hào)碼段,以此通過(guò)生產(chǎn)訂單編號(hào)更加直觀的對(duì)不同生產(chǎn)訂單類型加以區(qū)分。在配置號(hào)碼段時(shí),需要注意號(hào)碼段之間不能存在重疊,并且設(shè)置此號(hào)碼段是由系統(tǒng)自動(dòng)給號(hào)還是允許手動(dòng)給號(hào)。
四、為生產(chǎn)訂單定義計(jì)劃參數(shù)
生產(chǎn)排程是生產(chǎn)訂單的重要功能,根據(jù)在生產(chǎn)訂單中維護(hù)的計(jì)劃生產(chǎn)開始時(shí)間或是計(jì)劃生產(chǎn)結(jié)束時(shí)間,結(jié)合裝置產(chǎn)能和生產(chǎn)加工時(shí)間,備料時(shí)間等信息,SAP系統(tǒng)將給出最終的排產(chǎn)結(jié)果。計(jì)劃參數(shù)一般與所配置的生產(chǎn)訂單類型一一對(duì)應(yīng)。其主要配置對(duì)象包括:在調(diào)整日期中配置是否根據(jù)生產(chǎn)日期調(diào)整基礎(chǔ)日期,以及相關(guān)需求的日期是如何確定的;計(jì)劃類型決定排程將以何種方向(倒推排程或向前排程)進(jìn)行;通過(guò)訂單縮減配置項(xiàng)決定是縮減訂單中所有操作的提前期或是只縮減關(guān)鍵工序的提前期。
五、定義確認(rèn)參數(shù)
【關(guān)鍵詞】 活動(dòng)工期; 生產(chǎn)單元; 成本控制; 遺傳算法
【中圖分類號(hào)】 F272.3 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】 A 【文章編號(hào)】 1004-5937(2017)04-0030-05
一、引言
據(jù)《中國(guó)船舶報(bào)》顯示,船舶行業(yè)重點(diǎn)監(jiān)測(cè)的94家企業(yè)2016年1―5月同比主營(yíng)業(yè)務(wù)收入下降3.8%,同比利潤(rùn)下降22.3%。勞動(dòng)力成本上升,船東頻繁修改合同訂單導(dǎo)致生產(chǎn)計(jì)劃調(diào)整,生產(chǎn)節(jié)奏打亂,按計(jì)劃交船困難重重,致使造船企業(yè)成本增加,我國(guó)造船企業(yè)財(cái)務(wù)管控壓力[1]、盈利難問(wèn)題仍然突出。針對(duì)船舶建造過(guò)程中“邊設(shè)計(jì)、邊生產(chǎn)”特點(diǎn),動(dòng)態(tài)監(jiān)控成本,保證目標(biāo)成本的控制,進(jìn)一步提升造船企業(yè)成本管控潛力已迫在眉睫。以生產(chǎn)單元或作業(yè)區(qū)為生產(chǎn)組織形式是現(xiàn)代造船業(yè)的明顯特征[2],生產(chǎn)單元中作業(yè)工序?qū)ο∪毙再Y源爭(zhēng)奪加劇,生產(chǎn)計(jì)劃調(diào)整導(dǎo)致工期的不確定性,如何在活動(dòng)工期、作業(yè)工序的前后順序及制造過(guò)程消耗資源的約束條件下,有序合理組織安排生產(chǎn)單元中作業(yè)工序,保證生產(chǎn)單元任務(wù)計(jì)劃的有效實(shí)施,使分解的目標(biāo)成本得以控制,成為亟待解決的問(wèn)題。
近年來(lái),許多學(xué)者致力于生產(chǎn)單元成本控制問(wèn)題研究,鐘宏才等[2]運(yùn)用成組技術(shù)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)單元滿足一定節(jié)奏的批量化生產(chǎn);劉玉君等[3]實(shí)現(xiàn)了船舶管系生產(chǎn)計(jì)劃系統(tǒng)的開發(fā);蘇翔等[4]通過(guò)增量接收技術(shù)構(gòu)建動(dòng)態(tài)成本控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)成本管理重心前移至事中控制;吳君民等[5]通過(guò)和聲搜索算法,尋找船舶分段建造的成本與工期雙優(yōu)化;戴祥斌和徐心淵[6]實(shí)現(xiàn)了多項(xiàng)目并行的海工船項(xiàng)目進(jìn)度安排及糾偏;趙東方等[7]研究了動(dòng)態(tài)環(huán)境下生產(chǎn)單元組織行為建模,減少環(huán)境不確定性的影響;陳占奪[8]研究了船舶設(shè)計(jì)成本管理方法與內(nèi)容,對(duì)船舶成本管控進(jìn)行了補(bǔ)充。上述研究文獻(xiàn)雖然運(yùn)用成組技術(shù),實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)單元批量化生產(chǎn),有效降低生產(chǎn)制造成本,但仍有大量單件、小批型生產(chǎn)單元無(wú)法通過(guò)成組技術(shù)改變生產(chǎn)組織方式,達(dá)到降低其制造成本的目的;另一方面,一些學(xué)者局限于船舶分段或生產(chǎn)單元的成本與工期的研究,忽略了多資源限制及活動(dòng)工期對(duì)資源調(diào)配、作業(yè)工序安排的影響。實(shí)際的生產(chǎn)作業(yè)中,造船企業(yè)單件小批生產(chǎn)單元既受多種制造資源限制,又受到“邊設(shè)計(jì)、邊生產(chǎn)”造船特點(diǎn)影響,更改生產(chǎn)計(jì)劃,打亂生產(chǎn)節(jié)奏。
針對(duì)上述問(wèn)題,如何在滿足活動(dòng)工期、資源及成本三者條件下柔性組織生產(chǎn)形式、優(yōu)化作業(yè)順序與及時(shí)反饋制造成本,是控制該類型生產(chǎn)單元成本的重要問(wèn)題。因此,本文將在現(xiàn)有成果的基礎(chǔ)上,結(jié)合造船企業(yè)特點(diǎn),充分考慮遺傳算法具有極強(qiáng)的計(jì)算能力和搜索能力的特性,對(duì)活動(dòng)工期下造船企業(yè)單件小批生產(chǎn)單元成本控制進(jìn)行研究。
二、基于活動(dòng)工期造船單件小批生產(chǎn)單元成本控制模型
(一)活動(dòng)工期下造船單件小批生產(chǎn)單元成本控制思想
根據(jù)船舶建造計(jì)劃的進(jìn)度安排,可以明確知曉生產(chǎn)單元建造工期;根據(jù)生產(chǎn)工藝明確生產(chǎn)單元中任務(wù)包的生產(chǎn)過(guò)程正常需要消耗制造資源,例如作業(yè)人員工時(shí)數(shù)、機(jī)器工時(shí)數(shù)、生產(chǎn)場(chǎng)地面積等。從短期來(lái)看,在實(shí)際的生產(chǎn)單元制造過(guò)程中作業(yè)人員工時(shí)數(shù)、機(jī)器工時(shí)數(shù)及生產(chǎn)場(chǎng)地面積等資源是有限的或是擴(kuò)充有高額成本代價(jià)的?;顒?dòng)工期下造船單件小批生產(chǎn)單元的成本控制目標(biāo)是在目標(biāo)分解成本、工期拖期懲罰與制造資源限制或資源可擴(kuò)充但有代價(jià)的約束情形下,有序合理組織安排生產(chǎn)單元中作業(yè)工序,保證生產(chǎn)單元任務(wù)計(jì)劃的有效實(shí)施,實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)單元滿足既定工藝路線下的制造成本最低,使分解的目標(biāo)成本得以控制。
三、模型求解
從模型7可以看出,函數(shù)目標(biāo)是分段函數(shù)的整數(shù)規(guī)劃問(wèn)題。常規(guī)分支定界、整數(shù)規(guī)劃法與枚舉法計(jì)算量比較大,容易導(dǎo)致局部最優(yōu)。本文選擇遺傳算法求解,其優(yōu)越的全局搜索性,并行計(jì)算及快速的收斂性[9],大大減輕工作量。就上述模型,下面給出遺傳算法下求解模型的邏輯或者流程。
若可以在資源限制內(nèi)按期完成生產(chǎn)單元任務(wù),那么決策者一定選擇既不擴(kuò)充資源也不拖期的生產(chǎn)計(jì)劃。因?yàn)橹灰谫Y源約束內(nèi),資源使用在時(shí)間上的分配不影響任務(wù)消耗資源所產(chǎn)生的成本,即資源總成本一定。而拖期罰金只在拖期時(shí)存在,按時(shí)完成時(shí)并不存在。于是,在資源限制內(nèi)按期完工成本最低。在必須拖期或必須擴(kuò)充資源情況下,決策者將權(quán)衡兩者所增加的成本,做出拖期、擴(kuò)充資源或兩者分?jǐn)傇黾映杀荆垣@得最小成本。為了解決該問(wèn)題,下面給出壓縮量、可壓縮工序、可壓縮時(shí)點(diǎn)、可壓縮量及壓縮比例的定義。
定義1:壓縮量是指資源受限,工期剛性方法給出的計(jì)劃的實(shí)際工期大于工期限制的部分。
定義2:可壓縮工序是指在資源受限,工期剛性方法給出的計(jì)劃中,實(shí)際開始時(shí)間早于其只考慮工藝流程而不考慮時(shí)間的最早開工時(shí)間的工序。
定義3:可壓縮時(shí)點(diǎn)是指可壓縮工序的實(shí)際開始時(shí)間點(diǎn)。
定義4:可壓縮量是指可壓縮工序的實(shí)際開始時(shí)間和最早開始時(shí)間的差值。
定義5:壓縮比例是指一道工序的開始時(shí)間的提前量與該工序的可壓縮量的比值。該處理邏輯如圖1所示。
圖1中的處理邏輯將資源可擴(kuò)充但有代價(jià)、工期柔性問(wèn)題簡(jiǎn)化成為資源有限、工期柔性問(wèn)題求解,再通過(guò)壓縮比例對(duì)已有計(jì)劃安排進(jìn)行修正。這樣的修正將改善原有計(jì)劃的拖期情況,將原計(jì)劃中因拖期造成的成本部分轉(zhuǎn)移到資源擴(kuò)充中,以達(dá)到成本最小。
該邏輯是在一個(gè)已有計(jì)劃上進(jìn)行改善,所以很難通過(guò)改善一個(gè)成本很大的原計(jì)劃得到一個(gè)令人滿意的修正計(jì)劃。因此,原計(jì)劃的選取仍應(yīng)為一個(gè)較優(yōu)解。原計(jì)劃是在不擴(kuò)充資源條件下進(jìn)行的,不存在擴(kuò)充資源造成成本增加,所有高出基本成本的這部分成本都來(lái)自于拖期時(shí)間。因此拖期時(shí)間越小成本越小,即工期越短成本越小。然而對(duì)一個(gè)以工期最短為目標(biāo)安排的計(jì)劃通過(guò)設(shè)定壓縮比例調(diào)整,并不能保證得到的是一個(gè)最優(yōu)或者令人滿意的計(jì)劃。因此,在使用這一邏輯處理時(shí),原計(jì)劃的選取和壓縮比例的確定成為兩個(gè)核心問(wèn)題。
將這兩個(gè)問(wèn)題中的任何一個(gè)孤立地加以解決,都難以得到較優(yōu)的計(jì)劃。必須將原計(jì)劃安排和壓縮比例設(shè)定封裝,再通過(guò)對(duì)其成本比較尋找出的結(jié)果才可能是令人滿意的。也就是說(shuō),在搜索原計(jì)劃的同時(shí),就應(yīng)設(shè)定合適的壓縮比例對(duì)其修正得到修正計(jì)劃。再直接考察修正計(jì)劃的表現(xiàn),搜索最優(yōu)計(jì)劃。為了將這兩個(gè)問(wèn)題封裝,本文設(shè)計(jì)雙鏈遺傳算法流程,如圖2所示。
四、算例驗(yàn)證
CX船廠是國(guó)內(nèi)一家中大型修造船企業(yè),以該船廠某一單件小批生產(chǎn)單元為例,該生產(chǎn)單元中LFD1008任務(wù)包含6個(gè)作業(yè)工序,受3種資源的限制,其網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃圖如圖3所示。原工期為25小時(shí),由于船東修改訂單,分解新的生產(chǎn)計(jì)劃,該任務(wù)設(shè)定計(jì)劃工期為19小時(shí),拖期懲罰為每小時(shí)0.2萬(wàn)元,目標(biāo)分解制造成本25萬(wàn)元(不含物料及間接分擔(dān)成本),各工序加工與資源耗費(fèi)情況如表1所示,資源價(jià)格如表2所示。
本文采用Matlab2010a編程對(duì)模型求解,設(shè)置采用的具體遺傳參數(shù)有:種群規(guī)模為20,最大迭代次數(shù)為500,交叉概率0.8,變異概率0.2,運(yùn)算結(jié)果形成選取的最優(yōu)優(yōu)先級(jí)和壓縮比例組合如表3所示,計(jì)劃安排如圖4所示,各類資源消耗如圖5所示。
由上述運(yùn)算結(jié)果可知,在資源不可擴(kuò)充,工期剛性條件下,LFD1008任務(wù)最小工期是21小時(shí),如果船東沒有修改訂單,正??梢酝瓿扇蝿?wù)。船東修改訂單后生產(chǎn)單元在新的計(jì)劃工期、資源條件下,通過(guò)對(duì)作業(yè)工序優(yōu)化,也不可能完成該任務(wù)。通過(guò)對(duì)資源的擴(kuò)充,考慮拖期懲罰成本,實(shí)現(xiàn)在活動(dòng)工期下,制造成本最低,即對(duì)非正常資源消耗最低,按照模型優(yōu)化具體作業(yè)安排如表4所示。由表4可知,實(shí)際加工工時(shí)為20個(gè)工時(shí),超出計(jì)劃1個(gè)工時(shí),懲罰成本為0.2萬(wàn)元;同時(shí)第7個(gè)加工工時(shí),資源2超出資源限制1個(gè)單位資源,資源3超出了資源限制2個(gè)單位資源,根據(jù)資源價(jià)格及實(shí)際工期計(jì)算出總成本為24.13萬(wàn)元,其中懲罰成本0.2萬(wàn)元,正常資源價(jià)格生產(chǎn)成本為22.89萬(wàn)元,資源擴(kuò)充增加額外成本1.04萬(wàn)元,使總成本提高了5.42%,仍在目標(biāo)分解制造成本25萬(wàn)元控制范圍之內(nèi)。
五、結(jié)論
生產(chǎn)單元是造船企業(yè)的重要生產(chǎn)組織方式,新的船舶經(jīng)濟(jì)形勢(shì)下船東頻繁修改合同訂單導(dǎo)致生產(chǎn)計(jì)劃調(diào)整,生產(chǎn)節(jié)奏打亂,工期不確定性?;顒?dòng)工期下單件小批型生產(chǎn)單元的制造環(huán)節(jié)的成本控制對(duì)執(zhí)行目標(biāo)成本管控、反饋設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)降本增效至關(guān)重要。本文構(gòu)建活動(dòng)工期下的滿足目標(biāo)分解成本與制造資源可擴(kuò)充情形下的造船單件小批生產(chǎn)單元制造環(huán)節(jié)的成本控制模型,給出遺傳算法下求解模型的邏輯或者流程,并結(jié)合某船廠加以驗(yàn)證。結(jié)果表明,通過(guò)該模型優(yōu)化可以實(shí)現(xiàn)活動(dòng)工期、拖期懲罰與制造資源可擴(kuò)充但有代價(jià)的約束情形下,有序合理組織安排生產(chǎn)單元中作業(yè)工序,保證生產(chǎn)單元任務(wù)計(jì)劃的有效實(shí)施,實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)單元滿足既定工藝路線下的制造成本最低,使分解的目標(biāo)成本得以控制,提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益,避免不合理占用車間工人作業(yè)時(shí)間,減少生產(chǎn)過(guò)程中不合理趕工現(xiàn)象,在實(shí)踐中具有較強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值,可為其他制造型企業(yè)作業(yè)計(jì)劃安排及成本控制提供參考,同時(shí)也為造船企業(yè)實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)時(shí)化生產(chǎn)提供有效的管理手段,幫助企業(yè)提高核心競(jìng)爭(zhēng)力。
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關(guān)鍵詞:Agent模板語(yǔ)言;多Agent系統(tǒng);產(chǎn)生式編程;Grammarware;黑板;JADE
中圖分類號(hào):TP311.52文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
文章編號(hào):1001-9081(2007)04-0868-04
0引言
基于Agent的計(jì)算被認(rèn)為是一種新的軟件開發(fā)的范式,在軟件工程、分布式系統(tǒng)開發(fā)和智能系統(tǒng)開發(fā)上都能夠發(fā)揮重要的作用。為了構(gòu)建可靠、有效的基于Agent和多Agent系統(tǒng)的應(yīng)用,研究人員提出了很多方法學(xué)與建模方法。例如在方法學(xué)方面的AAII方法學(xué)和Gaia方法學(xué)等;在結(jié)構(gòu)方面包括慎思、反應(yīng)以及混合等一系列結(jié)構(gòu)。
盡管研究人員提出了很多Agent的結(jié)構(gòu)和一些方法學(xué)來(lái)構(gòu)造面向Agent的系統(tǒng),但是這些方法多基于傳統(tǒng)的面相對(duì)象分析/設(shè)計(jì)(OOA/D),有些采用靜態(tài)、非分布軟件結(jié)構(gòu)的建模,不符合Agent所處的動(dòng)態(tài)分布環(huán)境;有些結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜,且一般集中于對(duì)單個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì),缺乏針對(duì)不同應(yīng)用的靈活性,使得在Agent開發(fā)中針對(duì)不同應(yīng)用進(jìn)行了大量重復(fù)工作,降低了開發(fā)效率。
借鑒Grammarware的工程化[1]與產(chǎn)生式編程[2]思想,基于以黑板系統(tǒng)為基礎(chǔ)的單Agent結(jié)構(gòu),提出了一種稱為AgentPatternLanguage(APL)的模板語(yǔ)言[3],用來(lái)在較高的層次上抽象描述Agent中針對(duì)具體應(yīng)用的數(shù)據(jù)類型、知識(shí)源組件等,并由Agent解析、轉(zhuǎn)換為執(zhí)行代碼,通過(guò)這種方式,實(shí)現(xiàn)對(duì)于Agent與MAS自頂向下的構(gòu)建,從而提高系統(tǒng)開發(fā)效率,增強(qiáng)系統(tǒng)靈活性與可復(fù)用性。
1基于黑板系統(tǒng)的Agent結(jié)構(gòu)
APL語(yǔ)言主要針對(duì)基于黑板的Agent結(jié)構(gòu)[3],由黑板存放Agent的運(yùn)行信息,與知識(shí)源相互協(xié)作完成特定的功能,整個(gè)Agent負(fù)責(zé)由APL文件生成可執(zhí)行代碼,完成APL說(shuō)明的目標(biāo)。根據(jù)文獻(xiàn)[1]中作者對(duì)于Grammarware進(jìn)行工程化開發(fā)的原則,以APL定義的語(yǔ)法作為base―linegrammar,進(jìn)而通過(guò)定制APL文檔,描述Agent知識(shí)源等組件;同時(shí)基于黑板的Agent結(jié)構(gòu)借鑒產(chǎn)生式編程的思想,解析APL文檔,最終實(shí)現(xiàn)為針對(duì)具體應(yīng)用的系統(tǒng)。同時(shí)可根據(jù)不同的知識(shí)源運(yùn)行策略來(lái)實(shí)現(xiàn)反應(yīng)型或慎思型Agent的特點(diǎn),從而增強(qiáng)Agent的靈活性和復(fù)用性,提高針對(duì)不同應(yīng)用的Agent的開發(fā)效率。圖1是基于黑板的Agent結(jié)構(gòu)。
1.1Agent結(jié)構(gòu)
1.1.1黑板與知識(shí)源
黑板是Agent的全局?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù),主要包括數(shù)據(jù)對(duì)象結(jié)構(gòu)與子句對(duì)象結(jié)構(gòu)兩部分。
數(shù)據(jù)對(duì)象結(jié)構(gòu)是由一組有限數(shù)據(jù)對(duì)象類型的實(shí)例構(gòu)成的集合。數(shù)據(jù)對(duì)象類型用來(lái)描述一類數(shù)據(jù)對(duì)象,包括一個(gè)類型名和屬性集合,其中屬性用來(lái)描述數(shù)據(jù)對(duì)象的特征,一個(gè)屬性定義包括屬性名與屬性類型。
3)前提條件PreCondition是一個(gè)布爾表達(dá)式,由條件語(yǔ)句以及關(guān)系實(shí)例構(gòu)成;
4)后置條件PostCondition是一個(gè)集合,包含在知識(shí)源運(yùn)行完畢后需要更新黑板上的數(shù)據(jù)對(duì)象及子句對(duì)象實(shí)例。
1.1.2消息相關(guān)知識(shí)源和規(guī)劃庫(kù)
知識(shí)源MessageInput負(fù)責(zé)Agent與其他Agent之間的消息收發(fā),而知識(shí)源MessageHandle負(fù)責(zé)處理接收到的消息。此外還有一些其他的模塊支持Agent的運(yùn)行。
當(dāng)MessageInput接收到一個(gè)外界到達(dá)的消息后,將其放在緩沖隊(duì)列中,并通過(guò)事件通知MessageHandle。MessageHandle收到消息后,就等待ControlContext選擇。被選中執(zhí)行后,MessageHandle根據(jù)運(yùn)行中的目標(biāo)結(jié)構(gòu)與規(guī)劃從緩沖隊(duì)列中選擇消息,根據(jù)消息內(nèi)容更新黑板變量。各目標(biāo)結(jié)構(gòu)在運(yùn)行中所需要發(fā)送的消息也放在緩沖隊(duì)列中。MessageInput監(jiān)測(cè)到緩沖隊(duì)列中有消息要發(fā)送,就等待ControlContext選擇,選中后將隊(duì)列中消息發(fā)送出去。
為了在實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景中支持MAS的開發(fā)與運(yùn)行,基于黑板的Agent是在JADE[4]平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)的。Agent之間利用ACL(AgentCommunicationLanguage)進(jìn)行通信,MessageInput、MessageHandle知識(shí)源負(fù)責(zé)消息的處理。這里采用集中的消息處理是為了避免GoalStructure知識(shí)源各自進(jìn)行消息收發(fā)可能帶來(lái)的錯(cuò)誤,并且可以根據(jù)需要用恰當(dāng)?shù)南⒏潞诎濉?/p>
此外,知識(shí)庫(kù)Knowledge存放Agent運(yùn)行所需的一些全局知識(shí),而規(guī)劃庫(kù)PlanLibrary中存放用于不同目標(biāo)結(jié)構(gòu)的規(guī)劃。規(guī)劃由名稱、objective(規(guī)劃針對(duì)的目標(biāo)結(jié)構(gòu)名)、PreCondition(規(guī)劃執(zhí)行所要滿足的條件)、優(yōu)先級(jí)以及規(guī)劃體組成,規(guī)劃體采用確定有窮狀態(tài)自動(dòng)機(jī)DFA表示,其中狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換由一組Transaction(一組完成一定功能的動(dòng)作)和GoalStructure組成。根據(jù)Agent運(yùn)行的上下文,Plan選擇不同的狀態(tài)轉(zhuǎn)移,最終達(dá)到終結(jié)狀態(tài),完成規(guī)劃執(zhí)行。
1.1.3控制機(jī)制
根據(jù)上面的介紹,ControlContext協(xié)調(diào)不同的知識(shí)源協(xié)同工作完成特定的目標(biāo),其中由議程表Agenda變量控制知識(shí)源的執(zhí)行。每個(gè)目標(biāo)結(jié)構(gòu)知識(shí)源有一個(gè)初始的優(yōu)先級(jí),而MessageHandle和MessageInput的優(yōu)先級(jí)最高。當(dāng)Agenda打開時(shí),ControlContext選擇處于Active的知識(shí)源準(zhǔn)備運(yùn)行,選定后關(guān)閉Agenda。如果MessageHandle或MessageInput被選中則執(zhí)行相應(yīng)的功能。若某個(gè)GoalStructure被選中,如果該目標(biāo)結(jié)構(gòu)是首次執(zhí)行,那么根據(jù)Agent當(dāng)前的環(huán)境上下文,從PlanLibrary選擇一個(gè)合適的Plan;如果目標(biāo)結(jié)構(gòu)已經(jīng)選定了Plan并已經(jīng)開始執(zhí)行,那么就根據(jù)Plan當(dāng)前的狀態(tài)與環(huán)境上下文選擇狀態(tài)轉(zhuǎn)換(可能是Transaction或GoalStructure)執(zhí)行一步(如果選中子目標(biāo)GoalStructure,則保存當(dāng)前目標(biāo),先執(zhí)行子目標(biāo))。當(dāng)MessageInput、MessageHandle完成處理,或GoalStructure執(zhí)行完一步,打開Agenda,開始下一輪選擇??刂七^(guò)程參見圖2。
當(dāng)ControlContext連續(xù)選中同一個(gè)目標(biāo)執(zhí)行的時(shí)候,其優(yōu)先級(jí)相應(yīng)增加。而有時(shí)候因?yàn)榄h(huán)境的動(dòng)態(tài)變化,一個(gè)高優(yōu)先級(jí)的GoalStructure會(huì)打斷當(dāng)前正在執(zhí)行的GoalStructure??梢酝ㄟ^(guò)指定不同的策略決定GoalStructure之間的競(jìng)爭(zhēng)策略,使Agent在對(duì)于環(huán)境的反應(yīng)性和對(duì)目標(biāo)的堅(jiān)持性上做出平衡。
2APL與場(chǎng)景示例
2.1Agent模板語(yǔ)言APL
前面介紹的Agent結(jié)構(gòu),在針對(duì)不同的應(yīng)用時(shí),需要不同的配置信息,如針對(duì)于特定應(yīng)用的數(shù)據(jù)類型、規(guī)劃、不同目標(biāo)結(jié)構(gòu)的調(diào)度策略等,這些信息可以通過(guò)APL語(yǔ)言來(lái)描述。目前APL主要描述應(yīng)用場(chǎng)景中的三方面內(nèi)容:1)表達(dá)數(shù)據(jù)對(duì)象類型,子句對(duì)象類型以及它們的實(shí)例;2)描述目標(biāo)結(jié)構(gòu)知識(shí)源,包括目標(biāo)名,輸入變量集,前提條件,優(yōu)先級(jí)等內(nèi)容;3)描述針對(duì)不同目標(biāo)結(jié)構(gòu)的規(guī)劃的相關(guān)信息,包括規(guī)劃名,Objective,規(guī)劃體,前提條件等。這里采用XML進(jìn)行表達(dá),因?yàn)閄ML具有較強(qiáng)的適應(yīng)性,并且可以簡(jiǎn)化編譯/解釋器的構(gòu)造。
從圖1可以看出,Agent中有一個(gè)APLParser解析器部件。Agent在運(yùn)行中與具體應(yīng)用相關(guān)的知識(shí),包括各種數(shù)據(jù)對(duì)象實(shí)例、子句對(duì)象實(shí)例、GoalStructure的實(shí)例、規(guī)劃Plan的實(shí)例等,都編制在APL文件中,在Agent初始化時(shí)由APLParser解析APL文件,并生成各種實(shí)例的對(duì)象,而后Agent按照上面介紹的Agent各個(gè)部件的運(yùn)行機(jī)制,完成指定的目標(biāo)。
2.2場(chǎng)景描述
這里采用一個(gè)企業(yè)業(yè)務(wù)過(guò)程管理的場(chǎng)景來(lái)說(shuō)明基于黑板的Agent結(jié)構(gòu)與APL結(jié)合如何實(shí)現(xiàn)特定的目標(biāo)。利用MAS進(jìn)行業(yè)務(wù)過(guò)程管理,將業(yè)務(wù)過(guò)程委托于不同的Agent。Agent通過(guò)對(duì)環(huán)境的觀測(cè)和與環(huán)境的交互,根據(jù)環(huán)境和業(yè)務(wù)策略,可以對(duì)業(yè)務(wù)過(guò)程管理中動(dòng)態(tài)的變化做出實(shí)時(shí)、甚至預(yù)動(dòng)的反應(yīng),展現(xiàn)出目標(biāo)導(dǎo)向的特點(diǎn)[5]。
考慮如下場(chǎng)景。某汽車制造商由若干部門組成:幾個(gè)生產(chǎn)車間(用AD表示);幾個(gè)市場(chǎng)部門(MD),其中每個(gè)市場(chǎng)部門負(fù)責(zé)處理一個(gè)地區(qū)的訂單;一個(gè)調(diào)度部門(SD),調(diào)度部門主要負(fù)責(zé)為生產(chǎn)車間制定生產(chǎn)計(jì)劃。當(dāng)有新訂單到達(dá)時(shí),SD要根據(jù)到達(dá)的訂單以及當(dāng)前已經(jīng)制定的生產(chǎn)計(jì)劃生成新的生產(chǎn)計(jì)劃,并發(fā)送給各AD。此外,AD可能因?yàn)楣收系仍颍荒馨雌谕瓿捎?jì)劃,將這個(gè)情況發(fā)送給SD后,SD要修改當(dāng)前生產(chǎn)計(jì)劃,并將修改后的計(jì)劃發(fā)送回各AD。場(chǎng)景描述以及消息往來(lái)示例參見圖3。
2.3場(chǎng)景實(shí)現(xiàn)
這里從調(diào)度部門的角度進(jìn)行分析。假定每個(gè)部門或生產(chǎn)車間都有一個(gè)Agent。生產(chǎn)部門的Agent負(fù)責(zé)接收生產(chǎn)計(jì)劃與異常情況的發(fā)送,市場(chǎng)部門的Agent負(fù)責(zé)向SD發(fā)送訂單,并接收對(duì)訂單的確認(rèn)。這些Agent構(gòu)成一個(gè)MAS,Agent之間相互通信,通過(guò)交換數(shù)據(jù)與控制信息來(lái)協(xié)同生產(chǎn)過(guò)程。
首先,要用APL表達(dá)與生產(chǎn)過(guò)程控制相關(guān)的關(guān)鍵信息。對(duì)于SD,應(yīng)該在黑板上記錄如下信息:MD發(fā)送過(guò)來(lái)的訂單信息;為每個(gè)AD制定的生產(chǎn)計(jì)劃信息;AD發(fā)送過(guò)來(lái)的異常信息。根據(jù)前面的形式化定義,APL要表達(dá)出這些信息涉及的數(shù)據(jù)對(duì)象類型,每個(gè)類型的實(shí)例,所用到的關(guān)系以及關(guān)系的實(shí)例等。下面的代碼展示了訂單類型的定義。程序前
注意這個(gè)目標(biāo)結(jié)構(gòu)的輸入變量集分為三組,每組的成員分別針對(duì)不同地區(qū)的訂單,當(dāng)有一個(gè)訂單到達(dá),按照1.1.1中介紹的方式觸發(fā)該知識(shí)源。在ControlContext允許該目標(biāo)結(jié)構(gòu)知識(shí)源的對(duì)象開始執(zhí)行時(shí),該對(duì)象在PlanLibrary中查找可以滿足該目標(biāo)結(jié)構(gòu)的規(guī)劃。下面的代碼是用APL表達(dá)的規(guī)劃Plan的示例:程序前
這個(gè)規(guī)劃有三個(gè)狀態(tài),通過(guò)兩個(gè)狀態(tài)轉(zhuǎn)換(< tr >標(biāo)簽)順序連接起來(lái)。第一個(gè)狀態(tài)轉(zhuǎn)換是TransactionprocessOrder,判斷到達(dá)的訂單是否可以接受。第二個(gè)狀態(tài)轉(zhuǎn)換是一個(gè)子目標(biāo),根據(jù)前面的Transaction計(jì)算得到的結(jié)果,如果接受訂單就計(jì)算新的生產(chǎn)計(jì)劃,并放入發(fā)送隊(duì)列;如果是拒絕訂單,就生成拒絕訂單的消息,并放入發(fā)送隊(duì)列中。
圖片圖4SD、AD、MD間消息的交換與SDAgent運(yùn)行控制信息
此外,場(chǎng)景中還需要一個(gè)目標(biāo)結(jié)構(gòu)以及對(duì)應(yīng)規(guī)劃來(lái)實(shí)現(xiàn)向AD發(fā)送生產(chǎn)計(jì)劃的目標(biāo),和用于處理AD發(fā)送過(guò)來(lái)的異常信息的目標(biāo)結(jié)構(gòu)及對(duì)應(yīng)規(guī)劃。根據(jù)上面的設(shè)計(jì),圖4顯示了場(chǎng)景的一個(gè)實(shí)現(xiàn)結(jié)果,由JADESnifferAgent顯示了SD、AD和MDAgent之間的消息往來(lái),以及SDAgent中GoalStructure與Plan等的執(zhí)行情況。
2.4與相關(guān)研究的比較
上面的場(chǎng)景是一個(gè)較典型的模型,顯示了在生產(chǎn)過(guò)程中存在的協(xié)作與競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。整個(gè)過(guò)程需要各個(gè)部門(SD、MD、AD)互相交流,互相協(xié)調(diào)才能完成。而協(xié)作中也存在競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系,如不同目標(biāo)由于優(yōu)先級(jí)的不同而帶來(lái)的競(jìng)爭(zhēng)等等。要處理好這些競(jìng)爭(zhēng),需要設(shè)計(jì)比較完善的規(guī)劃、調(diào)度算法,融入到Agent的運(yùn)行中。
在文獻(xiàn)[6]中提出采用基于黑板的Agent結(jié)構(gòu)處理企業(yè)中過(guò)程計(jì)劃與生產(chǎn)調(diào)度的生成。這里知識(shí)源處理生產(chǎn)調(diào)度/規(guī)劃中出現(xiàn)的問(wèn)題利用,以此提供靈活、用戶導(dǎo)向的處理方式。但在面對(duì)不同企業(yè)不同的業(yè)務(wù)需求時(shí),其知識(shí)源的編制需要根據(jù)具體的業(yè)務(wù)場(chǎng)景來(lái)編制,可能帶來(lái)大量的重復(fù)工作,缺乏APL與黑板Agent結(jié)構(gòu)結(jié)合帶來(lái)的靈活性。
在由漢堡大學(xué)開發(fā)的JADEX中[7],采用了Agent定義語(yǔ)言(AgentDefinitionLanguage,ADL)描述Agent運(yùn)行時(shí)需要的內(nèi)容,包括所需的對(duì)象和變量等。通過(guò)這種方式能夠給針對(duì)不同應(yīng)用場(chǎng)景的Agent的開發(fā)帶來(lái)一定靈活性。但是其描述文件的抽象層次比較低,文件定制不夠方便,而APL可以借助一些工具,使系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員能夠方便的生成APL文件,提升開發(fā)效率。
3結(jié)語(yǔ)
在基于Agent與MAS的系統(tǒng)中,利用模板語(yǔ)言APL從應(yīng)用場(chǎng)景中抽象出數(shù)據(jù)類型和組件等的描述,自頂向下完成MAS的開發(fā)。一方面,增強(qiáng)了Agent針對(duì)不同應(yīng)用場(chǎng)景的適應(yīng)性,以及Agent的可維護(hù)性與健壯性,另一方面也提高了Agent開發(fā)人員的開發(fā)效率。在給出的場(chǎng)景中,它使得部門更加適應(yīng)內(nèi)部組織以及來(lái)自市場(chǎng)的變化,為業(yè)務(wù)過(guò)程管理提供更大的靈活性。在進(jìn)一步的工作中,可以借鑒WebService研究中的成果,擴(kuò)充APL的定義,包含更加復(fù)雜有效的業(yè)務(wù)流程描述;在Agent中引入較為復(fù)雜的控制機(jī)制,提升Agent的性能;也可以采用本體等方式來(lái)豐富黑板上所記錄信息的語(yǔ)意內(nèi)涵。
關(guān)鍵詞:生產(chǎn)管理系統(tǒng);物料管理;系統(tǒng)設(shè)計(jì)
隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,利用生產(chǎn)管理系統(tǒng)進(jìn)行企業(yè)的信息化建設(shè),來(lái)推動(dòng)生產(chǎn)企業(yè)管理的科學(xué)化、規(guī)范化,已經(jīng)成為企業(yè)管理中的重要組成部分。開發(fā)出一款適合現(xiàn)代制造企業(yè)要求、符合企業(yè)實(shí)際情況的生產(chǎn)管理系統(tǒng)是非常必要的I由于利用目前已有的ERP系統(tǒng)進(jìn)行改造的難度較大,實(shí)施起來(lái)難度也高。而市場(chǎng)現(xiàn)有的MES軟件產(chǎn)品還不完善,多少都存在一些不足之處,沒有完全實(shí)現(xiàn)制造執(zhí)行系統(tǒng)的集成化,在軟件的實(shí)用性、重構(gòu)性和擴(kuò)展性等方面存在一些弱點(diǎn)。所以本文提出一種的基于物料的企業(yè)生產(chǎn)管理系統(tǒng),可面向于離散生產(chǎn)企業(yè)。本系統(tǒng)將根據(jù)物料約束、生產(chǎn)資源能力等約束條件,形成系統(tǒng)的生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃,根據(jù)生產(chǎn)訂單要求和交貨日期自動(dòng)拆解生產(chǎn)計(jì)劃并進(jìn)行排產(chǎn),可實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)計(jì)劃的跟蹤調(diào)度和可視化,提高資源利用率和企業(yè)的管理效率。
1.生產(chǎn)管理系統(tǒng)的業(yè)務(wù)流程
現(xiàn)代制造型企業(yè)的生產(chǎn)管理主要是以客戶需求為核心的,根據(jù)銷售產(chǎn)品的供應(yīng)鏈對(duì)生產(chǎn)管理開展相關(guān)的業(yè)務(wù),主要包括如下幾項(xiàng):
1)生產(chǎn)計(jì)劃管理:為了保證生產(chǎn)過(guò)程中所需物料的數(shù)量及物料的供給時(shí)間,要對(duì)生產(chǎn)計(jì)劃進(jìn)行相應(yīng)的管理,制定出公司的主生產(chǎn)計(jì)劃。
2)車間管理:為了保證車間生產(chǎn)的正常進(jìn)行,要對(duì)車間進(jìn)行管理,確定與車間生產(chǎn)所需的原材料、及其他相關(guān)的產(chǎn)品資源信息。
3)物料采購(gòu)管理:對(duì)原材料及其他相關(guān)物料的采購(gòu)流程進(jìn)行管理,對(duì)采購(gòu)訂單等信息維護(hù),以保證產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中物料的正常供給。
4)產(chǎn)品銷售管理:對(duì)產(chǎn)品銷售的流程進(jìn)行管理,包括對(duì)銷售訂單等信息的各項(xiàng)維護(hù)操作,目的是為了保證產(chǎn)品庫(kù)存數(shù)量在正常合理。
5)庫(kù)存信息管理:對(duì)庫(kù)存信息進(jìn)行相應(yīng)的管理,可實(shí)現(xiàn)原材料入庫(kù)、出庫(kù),產(chǎn)品的入庫(kù)、出庫(kù)、損耗等業(yè)務(wù)管理。
6)質(zhì)量管理:為保證產(chǎn)品的質(zhì)量,生產(chǎn)管理業(yè)務(wù)中的質(zhì)量管理是重中之重,是保證公司信譽(yù)的一個(gè)重要方面,包括對(duì)原材料的質(zhì)量檢測(cè)、對(duì)成品、半成品的質(zhì)量檢測(cè)等,質(zhì)量管理是提高公司質(zhì)量水平的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。
7)總帳管理:對(duì)公司的生產(chǎn)管理過(guò)程中涉及的財(cái)務(wù)賬目進(jìn)行管理。企業(yè)生產(chǎn)管理流程如圖1所示。
2.系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
根據(jù)對(duì)生產(chǎn)管理系統(tǒng)所做的需求分析,可以明確該系統(tǒng)主要由基本數(shù)據(jù)管理、生產(chǎn)計(jì)劃管理、車間管理、采購(gòu)管理、銷售管理、庫(kù)存管理、質(zhì)量管理、總賬管理和系統(tǒng)管理等九個(gè)功能模塊組成。如圖2生產(chǎn)管理系統(tǒng)總體功能結(jié)構(gòu)圖所示。
其中每個(gè)功能模塊又由若干個(gè)子功能模塊組成,一起實(shí)現(xiàn)了公司的生產(chǎn)管理中各項(xiàng)業(yè)務(wù)的管理功能。
1)基本數(shù)據(jù)管理模塊。主要對(duì)生產(chǎn)管理系統(tǒng)中的基本數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)置。
2)生產(chǎn)計(jì)劃管理模塊。主要是ι產(chǎn)計(jì)劃的信息進(jìn)行管理。包括:生產(chǎn)計(jì)劃的定義、產(chǎn)品需求與預(yù)測(cè)、主生產(chǎn)計(jì)劃管理、物料計(jì)算、資源定量管理和資源使用情況統(tǒng)計(jì)等子功能模塊。主要完成對(duì)生產(chǎn)計(jì)劃相關(guān)信息的管理與維護(hù)、對(duì)產(chǎn)品需求量的預(yù)測(cè)、制定主生產(chǎn)計(jì)劃(包括管理計(jì)劃的起始時(shí)間、結(jié)束時(shí)間、產(chǎn)品需求量、預(yù)計(jì)庫(kù)存量等信息)、計(jì)算生產(chǎn)所需物料的需求數(shù)量與使用時(shí)間、定時(shí)對(duì)資源的使用情況進(jìn)行查詢,并將所需數(shù)據(jù)形成報(bào)表進(jìn)行輸出。
3)車間管理模塊。對(duì)生產(chǎn)車間作業(yè)所需要的數(shù)據(jù)、產(chǎn)品的相關(guān)數(shù)據(jù)及流程等進(jìn)行管理。包括對(duì)生產(chǎn)過(guò)程所需物料的管理,對(duì)產(chǎn)品入庫(kù)、出庫(kù)等的管理,對(duì)生產(chǎn)的流程的跟蹤,對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)管理,可計(jì)算出計(jì)劃成本與實(shí)際成本間相差的數(shù)據(jù),還可對(duì)車間工人的工作量、車間生產(chǎn)的費(fèi)用等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)查詢,并生成報(bào)表輸出。
4)采購(gòu)管理模塊??蓪?duì)生產(chǎn)所需的原材的訂單進(jìn)行管理,錄入、查詢等操作。
5)銷售管理模塊。對(duì)要銷售的產(chǎn)品訂單信息進(jìn)行管理,包括對(duì)銷售產(chǎn)品的信息錄入操作、對(duì)已銷售產(chǎn)品退貨信息的管理、對(duì)歷史銷售信息進(jìn)行查詢操作。還可根據(jù)原材料價(jià)格的浮動(dòng)、產(chǎn)品生產(chǎn)成本的改變,自主地對(duì)產(chǎn)品定價(jià)進(jìn)行調(diào)整。
6)庫(kù)存管理模塊。對(duì)產(chǎn)品及物料的庫(kù)存進(jìn)行管理。包括查詢、調(diào)撥、盤點(diǎn)等操作。對(duì)產(chǎn)品或物料庫(kù)存設(shè)置上限值與下限值,當(dāng)數(shù)據(jù)不在正常范圍內(nèi),系統(tǒng)可自動(dòng)報(bào)警。
7)質(zhì)量管理模塊。根據(jù)企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量控制體系,對(duì)成品、半成品及原材料等的質(zhì)量把關(guān)。
8)系統(tǒng)管理模塊。對(duì)用戶基本信息、權(quán)限等進(jìn)行管理、對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行備份等操作,以保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全性。
3.生產(chǎn)計(jì)劃管理模塊的設(shè)計(jì)
本文通過(guò)物料約束、生產(chǎn)資源能力約束等條件,形成系統(tǒng)的生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃,調(diào)度人員根據(jù)生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃,結(jié)合實(shí)際情況制定可行性方案,大大地減少了計(jì)劃排程的工作量,也可有效地提高了資源的利用率,實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)計(jì)劃的可視化和提高了透明度。
該模塊利用了遺傳算法,能充分考慮車間的產(chǎn)能和設(shè)備資源的可用狀態(tài),可進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化操作,根據(jù)排產(chǎn)結(jié)果可提供幾個(gè)可供選擇的方案,并可利用仿真技術(shù)驗(yàn)證這幾種方案的可行性,并提供友好的可視化界面。大大減少了計(jì)劃員的工作量,方便他們進(jìn)行最佳方案的選擇。其中,工序時(shí)間利用仿真手段來(lái)確定。財(cái)用仿真技術(shù)可以利用已有的排產(chǎn)計(jì)劃,計(jì)算出每個(gè)工位在每個(gè)時(shí)刻的生產(chǎn)狀態(tài)、庫(kù)存容量的變化以及機(jī)器負(fù)載率的變化。利用遺傳算法還可根據(jù)工序的優(yōu)先級(jí)和生產(chǎn)條件滿足即可進(jìn)行生產(chǎn)的原則,計(jì)算出生產(chǎn)計(jì)劃的總耗時(shí)長(zhǎng)、所需庫(kù)容量數(shù)據(jù),關(guān)鍵設(shè)備負(fù)載率等。結(jié)果可通過(guò)圖表給出,并可實(shí)現(xiàn)交互式排產(chǎn),同時(shí)也支持通過(guò)拖拽等方式進(jìn)行人工調(diào)整的排產(chǎn)結(jié)果。
生產(chǎn)工藝 生產(chǎn)運(yùn)作論文 生產(chǎn)成本論文 生產(chǎn)管理論文 生產(chǎn)工藝論文 生產(chǎn)設(shè)備論文 生產(chǎn)機(jī)械論文 生產(chǎn)安全論文 生產(chǎn)安全教育 生產(chǎn)管理課程 紀(jì)律教育問(wèn)題 新時(shí)代教育價(jià)值觀