基于约束理论的多生产线计划排程系统的分析和应用

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1、-------上海交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权上海交通大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密□。√（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：何莺指导教师签名：蔡鸿明日期：2009年2月25日日期：2009年2月25日-----------基于约束理论的多生产线计划排

2、程系统的研究和应用第一章绪论1.1课题研究背景近年来，随着产业结构不断的变化，面对越来越激烈的竞争环境，各行各业的生产制造活动都逐渐向着专业分工、跨区域运作、以及内部系统整合等几大趋势发展。企业在追求规模经济的同时也必须面对来自多方面的竞争压力，努力提高自身的管理运作水平，以及提升和稳定顾客服务水平，已经是刻不容缓的首要任务。企业的资源获取、转换和分配是通过计划与控制来完成的。编制满足需求数量和交付期的计划，监督和控制该计划的实现，使企业在满足需求的前提下，资源分配最合理且消耗最少，从而以较经济的生产方式生产所需产品。计划与控制成为现代制造

3、企业的核心业务。近年来，越来越多的企业采用MRPII/ERP和CIMS（ComputerIntegratedManufacturingSystem）等先进技术，以满足企业整体效率的提高和迅速响应不断变化的市场需求。ERP(EnterpriseResourcePlan)系统追求的是企业资源配置的最优化，应该以资源控制为核心，而资源控制靠MRP来完成，但是MRP排产算法存在着三个重大的缺陷：第一、BOM在本质上是一种静态的物料分配方法，无法实时描述生产状态的变化过程[1]。第二、利用MRP进行排产的运算周期很长，很难应对短期生产计划的变更。第三

4、、目前的MRP算法是基于无限生产能力[1]，很多情况下要靠有经验的生产计划员进行调整，很难做到完全意义上的可行。自上世纪90年代逐步发展起APS(AdvancedSchedulingandPlanningSystem，高级计划与排程系统)，APS越来越受到学者与企业的重视，已成为供应链管理模式下的新兴的最有活力的计划模式之一。APS具备了同步、及时、全面性等特点，并采用了一些较为先进的管理计划技术，借助有效的改进算法对供需平衡与生产排程进行优化处理，弥补以往计划制定方法的一些缺点，强化以MRP计划为主的企业资源计划系统，进而整合为更加有效的

5、生产计划与排程系统，满足现今企业的需求。[2]APS的最终目的在于通过运用先进的计算机技术以及多种数学方法、仿真方法，从而满足生产型企业的各种各样的计划与排程的需求，令企业在变化多端的市场中获取最大的利润。[3]1-----------基于约束理论的多生产线计划排程系统的研究和应用1.1计划排程系统的研究现状APS实际上是一个计划排程软件包，它的目的在于高效的帮助制造企业通过各种规则及约束，自动、快速的生成现在与将来的各种计划。由其生成的生产计划应能对延迟定单进行控制。APS能够管理控制企业的生产能力及其它各种约束条件，如资源工时，物料，加

6、工顺序和自定义约束条件等。最重要的是APS应能快速响应意外的结果，通过对生产过程中各因素，包括班次、工时、工具、材料的可用性、可知/未可知的设备维护、当前能力负荷等进行综合考虑，提供应对计划。[4]ERP系统和APS系统在各自的应用领域发挥着不同的作用，两者又各具有自己的优势和缺点，特别是在目前企业的环境变化的情况下，采用两者有机结合的集成方案将提高企业对环境变化反应的敏锐度，增强企业的竞争力。[5]由于ERP在财务管理、采购管理以及销售管理等方面己经表现出了良好的管理效益和管理规范，但是ERP系统中BOM的静态物料结构、无限资源能力排产思

7、想、估算的生产提前期、大量的在制品积压和严重的生产浪费等缺陷己经无法满足大量的产品订单对动态生产排产的需求[6]和个性十足的客户对多样化产品的渴望。为此，国内、外很多专业ERP公司和研究机构在生产排产方面都做过很深入的研究。例如：1998年Layden,J.发表论文提出一种基于有限生产能力的前向排产思想[7]，但他并没有给出具体的排产模型。2000年Lambrecht和Ivens提出一种整数模型和启发式解决方案[8]，该方案将大的排产问题逐层分解成小的子问题，并通过迭代方式得到排产方案，但实施的成本很高。1999年S.A,Melnyk设计一

8、个两阶段启发式方法，通过解决最大流量序列问题制定出生产排产的可行性方案[9]，却要求各个生产工序都要保持最大的生产能力，无法实现生产能力的均衡化。2001年S.Crawford阐