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生产计划中的层次计划

发表时间： 2012年9月21日　　　　　来源：永凯软件技术(上海)有限公司

生产计划中的层次计划

　　供应链计划的可行方案数量巨大。例如,对连续决策变量(如订单大小或工作的开始时间),可选方案的数量实际上是无限的。对离散变量也是如此,如几个工作在机床上的加工顺序,可选的数量是一个组合大数。在这些例子中想通过简单枚举来找到最优方案是不可能的,甚至要找到一个可行的方案都很困难。在这种情况下,可应用运筹学(operationsresearch)的数学方法来支持计划流程。线性规划或网络流算法能找到精确的最优解,然而,大多数组合问题只能通过启发式算法(heuristics)来计算近似最优解(局部最优),这些方法的成功也取决于问题的建模方法。

　　第三,最难的恐怕还是处理不确定性。计划通过分析与未来状况相关的数据来安排将来的活动,这些数据通过预测模型估计得到,或多或少存在预测误差。这种误差降低了产品的可用性(availability),因而也降低了企业提供的顾客服务水平。为了改进服务,安全库存被用来缓冲实际需求与预测之间的误差。当然,安全库存并非处理需求不确定性的唯一方法。

　　需求的不确定性使计划与现实之间存在偏差,因此必须进行控制,如果偏差过大,计划就要重新修改。“滑动范围窗”(rolling horizon basis)的计划方法就是这种计划-控制-修改的交互实施。计划范围(如1年)被分成若干时间段(如12个月),计划在1月份开始时制定,涵盖12个月,但只在第一个时段(1月份,称为冻结时段)计划才真正被付诸实施。新的计划在第二个时段(2月份)开始时重新制定,新计划考虑了第一个时段中的实际变化,并更新未来时段的预测。新计划的范围与原先的计划重叠,但延伸了一个时段(从2月份到第二年的1月份),如此类推。在传统计划系统和APS中,这种方法是处理运作计划中不确定性的常用方法。图1 给出了这种不断滑动计划范围的计划方法。

　　另一种更有效地更新计划的方法是面向事件的计划(event-oriented planning)。新计划不是在正常间隔,而是在出现重要事件时制定,例如意外销售,顾客订单变化,机器故障等等。这种方法要求计划需要的所有数据(如存货,工作进程等)被连续更新,以便在事件发生的任何时刻都有数据可用。这种方法的一个例子就是APS,它利用来自ERP系统的数据,根据事件来更新计划。APS有下面三个主要特点:它是整个供应链的综合计划,从企业(甚或更广泛的企业网络)的供应商到企业的顾客;它是真正优化的计划,定义了各种计划问题的选择、目标和约束,使用精确的或启发式的优化算法;

　　它是一个层次计划系统,结合了上面两个特点:供应链最优计划既不能靠同时执行所有计划任务的单一系统形式获得(根本不切实际),也不可能靠依次执行各种计划任务取得(达不到最优)。层次计划折衷考虑了实用性和计划任务之间的独立性。值得注意的是,ERP系统中的传统物料需求计划(MRP)在概念上没有上面这些特点:MRP只限于生产和采购领域,不做优化,在大多数情况下甚至不考虑目标函数,它是一个运作层面的连续计划系统。

　　层次计划的主要思想是把总的计划任务分解成许多计划模块(即局部计划),然后分配给不同的计划层,每一层都涵盖整个供应链,但层与层之间的任务不同。在最顶层只有一个模块,是企业范围的、长期的、但却是粗略综合的发展规划。层次越低,计划涵盖的供应链局部受到的限制越多,计划时间范围越短,计划也越详细。在层次计划系统的同一计划层中,供应链各局部计划之间通过上一层的综合计划来协调。给出了计划任务的层次结构框图。在层次计划中向下(向上)分解(综合)数据和结果,可以取得计划详细程度的增加(减少)。综合主要涉及:产品(组合成批),资源(组合成产能组),和时间(把分段时间组合成更长的时间段)。各计划模块被水平和垂直信息流连接在一起,上层计划模块的结果为下属计划设定了约束,而下层计划也将有关性能的信息(如成本,提前期,使用率)反馈给更高的层次。层次计划系统(HPS)的设计需要仔细定义模块结构,模块计划任务的分配,和模块间信息流的详细说明。HPS通常采用滑动范围的计划方法,在不同层次上计划间隔和范围的复杂协调方法。面向事件的计划简化了HPS 的使用,使它更加灵活,但前提条件是有一个通信系统能对有关的计划层和任务模块发出“事件”报告,此外,一个生产计划任务的结果也应能其它计划任务发出事件报告。

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