运筹优化(一)生产排程问题简介
基本概念
定义:
企业资源计划 (ERP)是企业的信息中枢,高级计划与排程(APS)作为 ERP 的补充,用于协调物流、开发瓶颈资源和保证交货日期。APS 包括需求和供应计划、运输和生产计划排程等各种供应链计划模块。排程做为其中重要的一环,是对生产过程或制造过程中的工作和工作量进行安排、控制和优化的过程。排程可以用来分配生产原料、生产设备和生产过程。
目的:
生成一个详细的生产计划,指明了计划范围内各项产品的生产时间、生产顺序、所需资源等信息,以达到优化指定目标,通常是最短生产时间和最小化成本。
应用场景:
广泛应用于工业生产的各个领域,例如钢铁、汽车、电子、饮料、食品等。
下面是一个饮料工厂的生产流程:从浓缩液制备,再到饮料灌装,最后完成存储。在这一过程中,需要根据原材料数量、浓缩液数量、生产工序、生产时间、设备的启用代价等确定生产计划,使得生产成本和时间尽量减少。
问题分类
根据不同角度可以将生产排程进行分类如下:
产品数量、层级
-单项产品或者多项产品
-多项产品之间是否存在父子层级关系
时间
-离散时间、连续时间模型
-大批量、小批量
需求
-静态、动态
-确定性 随机性
-是否必须满足
-产品可否替代
-可否延迟交货
-是否存在价格影响
-是否存在时间窗要求
产能 资源限制
-库存、原料、机器
设置成本、设置时间
-是否存在设置成本、设置时间
-是否考虑各项产品生产时的前后关系:carry-overs、sequence-dependent、family
交付周期
-有限、无限
产能
-产能不足时,可否加班、分包或延期
回收再生产、质量问题
目标要求
-单目标、多目标
下面是一个考虑容量限制和交付时间的多层级批量生产问题模型。
建模和求解方法
对应于问题类型的不同,可以针对性地采取不同模型进行求解:
而对应的求解方法则可以分为以下几类:
总结
下面对生产排程问题做一个简要的总结:
一、生产排程问题源于工业生产,具有重要的实际意义和经济价值;
二、由于实际情况复杂、限制条件多变,相关问题种类繁多;
三、求解方法和思路众多,以启发式方法为主。
参考文献
Díaz-Madroñero, Manuel, Josefa Mula, and David Peidro. "A review of discrete-time optimization models for tactical production planning." International Journal of Production Research 52.17 (2014): 5171-5205.
Ferreira, Deisemara, et al. "Single-stage formulations for synchronised two-stage lot sizing and scheduling in soft drink production." International Journal of Production Economics 136.2 (2012): 255-265.
Mula, Josefa, et al. "Mathematical programming models for supply chain production and transport planning." European Journal of Operational Research 204.3 (2010): 377-390.
Buschkühl, Lisbeth, et al. "Dynamic capacitated lot-sizing problems: a classification and review of solution approaches." Or Spectrum 32.2 (2010): 231-261.
Baciarello, Luca, et al. "Lot sizing heuristics performance." International Journal of Engineering Business Management 5 (2013): 5.
Helber, Stefan, and Florian Sahling. "A fix-and-optimize approach for the multi-level capacitated lot sizing problem." International Journal of Production Economics 123.2 (2010): 247-256.
Sahling, Florian, et al. "Solving a multi-level capacitated lot sizing problem with multi-period setup carry-over via a fix-and-optimize heuristic." Computers & Operations Research 36.9 (2009): 2546-2553.
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