摘要：面對客戶(hù)隨機需求，制造業(yè)生產(chǎn)調度系統應促進(jìn)生產(chǎn)的快速性、動(dòng)態(tài)性和敏捷性。論文以制造業(yè)生產(chǎn)調度體系為研究對象，從生產(chǎn)車(chē)間調度的目標、方法、手段、資源等基本要素入手，總結了傳統生產(chǎn)調度系統在實(shí)際生產(chǎn)中的問(wèn)題，并概括了系統集成視角下的生產(chǎn)調度方法及其改進(jìn)措施，介紹了不確定條件下生產(chǎn)調度策略及評價(jià)指標。運用系統集成的思想，探討了供需鏈環(huán)境下的制造業(yè)生產(chǎn)調度系統模式，最終提出了生產(chǎn)調度系統的集成化、動(dòng)態(tài)化、高效智能化、柔性化和排程可視化等發(fā)展方向。

    關(guān)鍵詞：生產(chǎn)調度系統；系統集成；生產(chǎn)不確定性

    在生產(chǎn)過(guò)程中，很多企業(yè)實(shí)際加工時(shí)間占總加工時(shí)間不到15％，而有85％以上的時(shí)間用于等待、搬運和排隊。以機械加工為例，15％的加工時(shí)間里，切削時(shí)間僅占30％，其余70％的時(shí)間用于零件裝夾及定位、用于換刀具、測量、機床調整、消除屑末等，多數機器90％的時(shí)間處于閑置狀態(tài)[l]。因此，科學(xué)的生產(chǎn)調度系統模式就是要降低企業(yè)85%不增值的部分和優(yōu)化生產(chǎn)過(guò)程，建立合理的生產(chǎn)調度模型，尋找有效的調度方法，改進(jìn)生產(chǎn)調度方案，設計適宜的計劃調度系統。傳統的手段如降低庫存、裁減雇員、精簡(jiǎn)機構、增加加工設備等已經(jīng)達到了極限，不可能再有較多的進(jìn)展，進(jìn)一步的成本縮減可轉向企業(yè)內外資源的合理配置和高效利用^[2]。作業(yè)車(chē)間調度問(wèn)題的研究于1950年展開(kāi)，國內外對于生產(chǎn)調度問(wèn)題的諸多研究可以歸結為兩個(gè)方面：生產(chǎn)調度問(wèn)題的建模和生產(chǎn)調度問(wèn)題算法設計與分析^[3]。雖然對車(chē)間調度領(lǐng)域的研究已有六十多年的歷史，但至今尚未形成一套較為完備的系統理論和方法，加強生產(chǎn)調度系統理論和應用的深入研究非常必要。

    生產(chǎn)管理通常分為三個(gè)階段：生產(chǎn)計劃、生產(chǎn)調度和生產(chǎn)控制，其中生產(chǎn)調度是生產(chǎn)管理領(lǐng)域內的關(guān)鍵環(huán)節。調度與很多其它經(jīng)營(yíng)管理活動(dòng)有關(guān)，如生產(chǎn)計劃的可行性分析、銷(xiāo)售部門(mén)接受訂單的提前期、生產(chǎn)線(xiàn)的人力調配、設備保養維修、物料采購供應計劃等。而實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，車(chē)間生產(chǎn)調度過(guò)程是一個(gè)多元化管理模式，需要敏捷響應和反饋，要求在宏觀(guān)上規劃生產(chǎn)，微觀(guān)上調控生產(chǎn)?？茖W(xué)合理的生產(chǎn)調度在滿(mǎn)足客戶(hù)要求和生產(chǎn)任務(wù)的前提下，依據生產(chǎn)過(guò)程獲得準確信息，充分合理的利用與配置加工過(guò)程的各種制造資源、高效低耗地使用生產(chǎn)資源、合理安排加工工件的順序、均衡設備負荷和生產(chǎn)、提高設備利用率、縮短換工裝和物料準備時(shí)間、降低生產(chǎn)和人工成本、優(yōu)化生產(chǎn)過(guò)程。生產(chǎn)調度圍繞企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)目標，對企業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)進(jìn)行有效組織、指揮、控制和調節，根據生產(chǎn)目標和約束，為每個(gè)加工對象確定具體的加工路徑、時(shí)間、機器和操作等，根據市場(chǎng)需求變化和產(chǎn)品訂貨，及時(shí)調整生產(chǎn)結構，及時(shí)應對和解決生產(chǎn)中的各種矛盾和問(wèn)題，以保證整個(gè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)的正常進(jìn)行，保證在合適的時(shí)間，將合適數量和合格質(zhì)量的物料輸送到合適的地點(diǎn)，由已確定的人員進(jìn)行加工，最后生產(chǎn)出滿(mǎn)足客戶(hù)需求的產(chǎn)品。因此，及時(shí)準確地生產(chǎn)調度對生產(chǎn)系統的高效運行有著(zhù)重要影響。

   1 生產(chǎn)調度的分類(lèi)、影響因素及優(yōu)化模型

   1.1 生產(chǎn)調度的分類(lèi)

   在不同的制造資源、約束條件、生產(chǎn)規模、生產(chǎn)形式和管理方法下，生產(chǎn)調度問(wèn)題的目標、調度策略也不同。任何優(yōu)化模型都包含優(yōu)化目標和約束條件，生產(chǎn)計劃優(yōu)化也不例外，但是約束計劃的因素很多，為全面地考慮優(yōu)化模型中的約束因素，需要對其進(jìn)行分類(lèi)，就對象而言，有模糊調度、離散事件和連續事件調度、靜態(tài)和動(dòng)態(tài)調度等；就調度方法而言，有Gantt圖、分支定界、動(dòng)態(tài)規劃、規則調度和仿真等；就調度優(yōu)化目標而言，有正規性能指標和非正規性能指標，如生產(chǎn)成本、提前/延遲(E/T)指標等。就調度加工系統的復雜度而言，可分為單機、多臺并行機、流水車(chē)間調度和作業(yè)車(chē)間調度^[4-7]。

   1.2 生產(chǎn)調度的影響因素

   現代企業(yè)生產(chǎn)環(huán)節多、協(xié)作關(guān)系復雜、生產(chǎn)連續性強、情況變化快，某一局部發(fā)生故障，或某一措施沒(méi)有按期實(shí)現，往往會(huì )波及整個(gè)生產(chǎn)系統的運行。由于調度問(wèn)題的復雜性和生產(chǎn)環(huán)境的動(dòng)態(tài)性，必須將資源、約束、規模和方法等因素綜合考慮來(lái)研究。在這種更新速度快、生產(chǎn)系統穩定性差且復雜多變的制造環(huán)境下，企業(yè)不僅僅要求能生產(chǎn)出質(zhì)量高、性能優(yōu)良的產(chǎn)品，而且還需要快速生產(chǎn)出市場(chǎng)所需求的產(chǎn)品，更要能夠快速、準確地應對生產(chǎn)過(guò)程中頻繁發(fā)生的各種擾動(dòng)，這顯然要求整個(gè)生產(chǎn)系統對生產(chǎn)過(guò)程中的控制更嚴格、更有效、更有柔性。任何產(chǎn)品生產(chǎn)的直接因素從空間上看分別來(lái)自用戶(hù)要求、企業(yè)自身生產(chǎn)狀況和供應商的供貨狀況等方面，它們對生產(chǎn)計劃的約束通過(guò)施加到企業(yè)內部的影響體現出來(lái)。

   首先，用戶(hù)一般提出交貨期、數量、質(zhì)量、規格、交貨方式等要求。交貨期和數量直接約束生產(chǎn)企業(yè)計劃，質(zhì)量和規格通過(guò)設計部門(mén)轉化為加工工藝要求，工藝部門(mén)進(jìn)一步將加工工藝轉化為加工次序和加工時(shí)間。用戶(hù)需求對計劃的約束體現在交貨期、加工次序、加工時(shí)間、運輸設備、運輸次序等方面；其次，供應商對企業(yè)計劃的約束主要是物料供貨時(shí)間（物料到達企業(yè)的時(shí)間，包括物料的出廠(chǎng)時(shí)間和運輸時(shí)間等）；最后，計劃在企業(yè)內受到人力、資金、設備、庫存、后勤保障（水、電、煤、氣等）的約束，其中設備主要包括運輸設備、工具工裝、加工設備、場(chǎng)地等，工序負荷平衡、生產(chǎn)模式、現場(chǎng)實(shí)績(jì)等非結構化約束，加上變化的工作條件，需要頻繁地進(jìn)行重調度。

    大多數的研究對約束問(wèn)題考慮不是很周全，建模時(shí)也對真實(shí)環(huán)境進(jìn)行了大量的簡(jiǎn)化，因此，車(chē)間調度系統應用到實(shí)際生產(chǎn)中時(shí)很容易碰上“計劃趕不上變化”的困境。

    1.3 生產(chǎn)調度的優(yōu)化模型

    在車(chē)間生產(chǎn)調度中，生產(chǎn)計劃調度的任務(wù)是根據生產(chǎn)目標和約束，為每一個(gè)加工對象確定具體的加工路徑、時(shí)間、制造設備資源和操作等，以保證車(chē)間制造系統的某一性能指標達到最優(yōu)，具有靜態(tài)特性。生產(chǎn)調度的優(yōu)化模型如式（1）所示，

              （1）

   式中，A為加工對象的生產(chǎn)計劃；W(A) 為W(A)企業(yè)收益，C (A )為加工成本， 1 2為— — — n加工該加工對象的時(shí)間、人員、設備等生產(chǎn)條件，Ω為企業(yè)所擁有的加工條件等內部約束條件，N(A)為生產(chǎn)出產(chǎn)品的質(zhì)量、數量等，Φ為用戶(hù)所提出的產(chǎn)品質(zhì)量、數量等外部約束條件。

   在理論研究中，生產(chǎn)調度問(wèn)題常被稱(chēng)為排序問(wèn)題、資源分配問(wèn)題或組織優(yōu)化問(wèn)題。當然，調度不只是排序，還需要根據排序結果確定各個(gè)任務(wù)的開(kāi)始時(shí)間和結束時(shí)間，并使約束得到滿(mǎn)足，同時(shí)使車(chē)間制造系統的性能達到最優(yōu)或次優(yōu)。這些特點(diǎn)決定了生產(chǎn)調度高復雜性、動(dòng)態(tài)隨機性、突發(fā)性、多目標性、多約束性、多資源相互協(xié)調、非線(xiàn)性、目標可變性、大規模性和多極小性等特點(diǎn)，并且多數調度問(wèn)題求解過(guò)程是NP(Non-deterministicPolynomial)問(wèn)題，它的計算量隨問(wèn)題的規模呈指數增長(cháng)。這導致生產(chǎn)調度要綜合平衡這些條件自己的矛盾與沖突。多目標車(chē)間調度最終得到的解是一個(gè)解集，如何從解集中選出一個(gè)最優(yōu)妥協(xié)解作為實(shí)施方案，使企業(yè)制定出合適的作業(yè)生產(chǎn)計劃。生產(chǎn)調度問(wèn)題作為現代制造系統的一個(gè)研究熱點(diǎn)，由于系統建模方法的多樣性，以及問(wèn)題的側重點(diǎn)不同，調度方法和研究對象也明顯不同。

   2 傳統生產(chǎn)調度體統下的生產(chǎn)問(wèn)題

   實(shí)際的生產(chǎn)系統是一個(gè)動(dòng)態(tài)生產(chǎn)環(huán)境，存在著(zhù)大量不確定性因素，往往會(huì )導致計劃、調度與控制脫節，不能有效協(xié)調和均衡的生產(chǎn)，造成企業(yè)成本增加和效益下降。傳統生產(chǎn)調度系統作用下的車(chē)間實(shí)際生產(chǎn)加工現場(chǎng)，雖然每個(gè)待加工的工件都被分配到指定的加工設備，并按照開(kāi)始時(shí)已經(jīng)規劃好的調度方案進(jìn)行加工。但由于實(shí)際生產(chǎn)情況復雜多變，生產(chǎn)現場(chǎng)工件到達時(shí)間隨機性和制造過(guò)程中隨機發(fā)生的擾動(dòng)使得實(shí)際生產(chǎn)出現了與原調度方案的偏離，加工現場(chǎng)作業(yè)流程混亂，導致生產(chǎn)系統不能再按照原有的生產(chǎn)計劃正常運行。為了保證生產(chǎn)順利進(jìn)行，這就要調整某些零件的加工順序，而改變任何一道工序的順序都可能會(huì )影響后面所有工序的加工順序，導致作業(yè)計劃要重排。在這些問(wèn)題還沒(méi)得到解決的同時(shí)，還要求實(shí)現產(chǎn)品生產(chǎn)周期短、制造成本低和相應市場(chǎng)變化能力迅速等目標，這些都要求中小型制造企業(yè)的調度系統具有良好的動(dòng)態(tài)性和實(shí)現能力。因此，現有的落后生產(chǎn)計劃管理模式不僅難以滿(mǎn)足生產(chǎn)要求，也嚴重影響著(zhù)公司的成本管理，造成公司效益提高緩慢，競爭力不強。具體體現如下：

   2.1 當前制造業(yè)企業(yè)生產(chǎn)調度體系弊端在生產(chǎn)中的體現

    （1）主觀(guān)與經(jīng)驗性。在組織生產(chǎn)時(shí)，經(jīng)常出現工藝流程、工時(shí)定額不完善等情況。生產(chǎn)計劃與調度嚴重依賴(lài)管理者的經(jīng)驗、技巧，基礎數據精確度低，缺乏科學(xué)的理論基礎和現代管理理論的支撐，沒(méi)有一個(gè)全面細致到位的科學(xué)調度安排。計劃的及時(shí)性、均衡性、應變性差，造成在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，調度頻繁，生產(chǎn)效率低下等不良現象。

    （2）拖期嚴重。工序流程周轉不暢、產(chǎn)品生產(chǎn)周期不能滿(mǎn)足客戶(hù)訂單要求的交貨期，零部件的制造周期不能滿(mǎn)足裝配要求的交付期，并且各零件的加工狀態(tài)無(wú)法追蹤，生產(chǎn)過(guò)程的進(jìn)度不能動(dòng)態(tài)反映，嚴重影響了公司的信譽(yù)和市場(chǎng)競爭力。

    （3）生產(chǎn)調度系統未能與庫存管理系統進(jìn)行有效集成，無(wú)法查看即時(shí)的生產(chǎn)現場(chǎng)信息或庫存情況。生產(chǎn)發(fā)生變化時(shí)計劃調整困難，響應速度慢，不能滿(mǎn)足快速響應的要求。倉庫擺放大量零部件和半成品，可裝配現場(chǎng)仍頻繁缺件，庫存的零部件不是產(chǎn)品裝配所需的零部件。

    （4）生產(chǎn)計劃未能充分進(jìn)行資源的平衡。一方面，部分設備能力不能滿(mǎn)足生產(chǎn)需求，成為加工的瓶頸，而部分設備卻有能__力富余；另一方面，計劃調度人員僅僅根據所主管的型號安排計劃，沒(méi)有考慮到生產(chǎn)能力的平衡，使整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程時(shí)緊時(shí)松，人員和機器不能達到很好的利用。

    2.2 現行調度在企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)中的缺陷表現

    （1）延遲性。生產(chǎn)車(chē)間的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)變化，統計數據不能夠及時(shí)地反饋到調度部門(mén)，在時(shí)間上存在很大的滯后性。調度人員對數據手工分析，進(jìn)而產(chǎn)生調度指令，時(shí)間上又有了一段延遲，信息處理和反饋速度慢。由于信息滯后，生產(chǎn)調度人員難以及時(shí)、全面地掌握生產(chǎn)信息，增加了對生產(chǎn)異常情況的處理難度，嚴重制約了生產(chǎn)正常進(jìn)行。對車(chē)間缺乏有效的生產(chǎn)監控機制（包括生產(chǎn)計劃監控、零件進(jìn)度監控與產(chǎn)品或訂單進(jìn)度監控等），很難對生產(chǎn)進(jìn)度實(shí)現有效管控，超差品常常得不到及時(shí)補救與處理。目前，調度管理基本上是采用反饋控制，該法是根據實(shí)際執行結果的反饋信息來(lái)調節和控制生產(chǎn)系統行為，具有時(shí)滯性，缺乏靈活性和適應性。

    （2）不準確性。在調度管理工作中，從數據的匯總、傳遞、分析到指令的下達等工作，基本采用手工處理，且難以達到優(yōu)化的目的。由于人工采集的信息數據具有不可靠性和不完整性，一方面容易造成決策者錯誤決策，另一方面不能向客戶(hù)反映生產(chǎn)進(jìn)度情況，降低了生產(chǎn)的透明度。

    （3）調度低效率。由于系統本身的復雜和非線(xiàn)性行為、隨時(shí)間變化的行為、信息集成的因素等原因，造成了車(chē)間信息客觀(guān)上的不確定和復雜性，輕重緩急得不到合理安排，優(yōu)先級的零件得不到及時(shí)安排，關(guān)鍵、瓶頸設備得不到合理使用，造成資源浪費；難加工、周期長(cháng)的零件不能按期完成，拖延產(chǎn)品齊套時(shí)間，影響交期。生產(chǎn)過(guò)程的脫期任務(wù)變?yōu)榫o急任務(wù)，導致計劃頻頻變更、生產(chǎn)系統運作效率低下。不能用數字說(shuō)話(huà)，達不到科學(xué)管理的要求。沒(méi)有考慮到人力資源的重要性，沒(méi)有引入人工激勵機制，沒(méi)有將人工的心理因素引入到生產(chǎn)調度，從而在一定程度上導致了企業(yè)的效率不高。

    （4）缺乏全局性和科學(xué)性。由于調度人員的智力、經(jīng)驗和處理能力的限制導致調度缺乏全局性和科學(xué)有效性，造成生產(chǎn)計劃和生產(chǎn)安排及生產(chǎn)工序之間不協(xié)調、物流不暢，生產(chǎn)缺料和車(chē)間在制品大的情況同時(shí)存在。

    2.3 生產(chǎn)計劃和調度系統信息不完備

    （1）信息的缺乏。信息的不統一、不完整、不及時(shí)等諸多問(wèn)題已經(jīng)影響到企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)，造成整個(gè)生產(chǎn)系統處于應急的狀__態(tài)，原材料不能按時(shí)到位，延長(cháng)了交貨期，有時(shí)貨物不能按時(shí)送達；生產(chǎn)現場(chǎng)的管理混亂，原材料和半成品堆放隨意，影響生產(chǎn)車(chē)間的對外形象。

    （2）信息的復雜性。這主要取決于人們處理大量信息的能力，如分類(lèi)、簡(jiǎn)約等來(lái)獲取有用的信息。

    （3）生產(chǎn)調度軟件的問(wèn)題。由于目前的智能調度系統并不能真實(shí)反映實(shí)際生產(chǎn)中經(jīng)常出現的不確定性，而現實(shí)生產(chǎn)中的不可預測擾動(dòng)經(jīng)常導致智能算法的最優(yōu)解決方案并不能很好執行。如果按照這些算法進(jìn)行生產(chǎn)計劃的安排，會(huì )造成正反饋的累積效應，使得計劃越來(lái)越脫離實(shí)際。

    2.4 生產(chǎn)調度系統中的失控

    實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，會(huì )遇到各種各樣的情況，有局部的，也有整體的；有內部的，也有外部的；有工藝方面的，也有設備方面的；有主觀(guān)因素，也有客觀(guān)因素。這些問(wèn)題一旦出現，小則造成生產(chǎn)被動(dòng)，大則造成生產(chǎn)過(guò)程中斷，計劃難于完成。我國工業(yè)雖已形成較為完整的生產(chǎn)體系，但技術(shù)裝備和管理水平仍然比較落后，尤為突出的是由于缺乏生產(chǎn)計劃造成宏觀(guān)生產(chǎn)失控，以及調度系統不完善導致實(shí)時(shí)監控紊亂等方面的問(wèn)題。

    2.5 綜合管理能力弱

    管理基礎薄弱，生產(chǎn)管理基礎數據相對較少，缺乏科學(xué)的管理方法和工具是大多數制造企業(yè)亟待解決的問(wèn)題。目前大多數制造企業(yè)仍然采用制度化管理，這種層次過(guò)多、劃分過(guò)細的組織結構造成信息的上傳下達緩慢。部門(mén)間分割管理，造成調度計劃協(xié)調困難甚至相互矛盾，難以實(shí)現企業(yè)的全局最優(yōu)。不符合現在靈活、快速、多變的生產(chǎn)制造特點(diǎn)，難以快速響應市場(chǎng)變化。同時(shí)各管理層各自編制的計劃之間經(jīng)常存在矛盾沖突，當產(chǎn)品到達現場(chǎng)時(shí)才進(jìn)行解決，經(jīng)常產(chǎn)生連鎖不良反應。

    2.6 部門(mén)間缺乏有效溝通

    多個(gè)生產(chǎn)計劃之間缺乏協(xié)商，在實(shí)施過(guò)程中經(jīng)?；ハ鄾_突。各型號產(chǎn)品在定計劃時(shí)，相關(guān)資源處于空閑狀態(tài)，表面上看，產(chǎn)品交貨節點(diǎn)可以保證，但是，由于各型號產(chǎn)品是同一時(shí)間內引用了相同的生產(chǎn)資源，在實(shí)際生產(chǎn)中，各產(chǎn)品會(huì )相互沖突，互相占用資源，生產(chǎn)節點(diǎn)無(wú)法保證。傳統生產(chǎn)過(guò)程中，在工藝設計階段人們關(guān)心的是加工方法的選擇，加工順序的確定，以及以手冊和經(jīng)驗為依據的工藝參數的確定等純技術(shù)設計，而不關(guān)心生產(chǎn)計劃調度的內容和生產(chǎn)車(chē)間的實(shí)際狀態(tài)。同理，在生產(chǎn)計劃和調度過(guò)程中，人們把注意力放在生產(chǎn)進(jìn)度和資源分配，而不考慮工藝過(guò)__程和工序設計的細節問(wèn)題。以卡萊橡膠制品有限公司為例，由于生產(chǎn)車(chē)間環(huán)境的變化，大約有30%的工藝加工計劃在實(shí)施時(shí)需更改，這些更改往往只由調度人員進(jìn)行，沒(méi)有專(zhuān)業(yè)工藝人員參加，勢必造成加工質(zhì)量與加工效率的下降。在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中，過(guò)長(cháng)的計劃凍結期也會(huì )帶來(lái)較大的負面影響：設備故障、人為操作失誤、物料供應短缺、工藝流程過(guò)長(cháng)等因素使得部分半成品被迫離線(xiàn)，而過(guò)長(cháng)的計劃凍結期會(huì )造成生產(chǎn)線(xiàn)旁半成品的大量累積，導致整個(gè)計劃不能按時(shí)完成，延誤了其它產(chǎn)品的生產(chǎn)。半成品的大量離線(xiàn)積壓，會(huì )造成轉運過(guò)程中不必要的質(zhì)量損失和成本損失，也會(huì )造成部分產(chǎn)能的空閑累積。另外，在生產(chǎn)作業(yè)計劃和實(shí)際作業(yè)之間存在偏差，還有需求變化、預測不準、庫存控制指標不合理、外協(xié)計劃未落實(shí)、生產(chǎn)作業(yè)計劃銜接失誤、設備維修計劃失誤等。

    2.7 企業(yè)中存在信息化孤島

    企業(yè)在調度管理時(shí)，自動(dòng)化設備的加工信息不能與電腦建立關(guān)聯(lián)。由于缺乏準確、及時(shí)的企業(yè)數據和狀況分析，導致調度管理失職。在傳統生產(chǎn)中，降低產(chǎn)品成本主要通過(guò)批量?jì)?yōu)勢來(lái)實(shí)現，但隨著(zhù)用戶(hù)對產(chǎn)品需求的快速變化，不是按照產(chǎn)能生產(chǎn)、而是按照客戶(hù)需求生產(chǎn)，用戶(hù)要求制造企業(yè)提供質(zhì)量高、成本低、交貨準時(shí)和多樣化的產(chǎn)品。因而自動(dòng)化孤島模式已經(jīng)不再適應現代工業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)要求。目前制造業(yè)，特別是機械工業(yè)中生產(chǎn)調度和過(guò)程優(yōu)化控制相互脫節，在過(guò)程控制和管理信息系統之間存在著(zhù)“信息鴻溝”，割裂了流程企業(yè)經(jīng)營(yíng)管理與生產(chǎn)控制。顯而易見(jiàn)，關(guān)鍵是如何選擇實(shí)時(shí)關(guān)系數據庫，使企業(yè)中大大小小的“自動(dòng)化孤島”、“信息化孤島”的信息能夠流暢地進(jìn)入數據庫系統。生產(chǎn)調度方式已經(jīng)不滿(mǎn)足現代生產(chǎn)的需求，現行生產(chǎn)調度的優(yōu)劣評估目前沒(méi)有一個(gè)明確的評價(jià)系統。

    3 系統集成視角下的生產(chǎn)調度方法及其改進(jìn)

    生產(chǎn)調度問(wèn)題同時(shí)也受到工廠(chǎng)管理方法的影響，在不同的管理方法下，調度問(wèn)題的優(yōu)化目標、優(yōu)化策略及其優(yōu)化數學(xué)模型均不同，幾乎每一個(gè)生產(chǎn)環(huán)境都是唯一的，很難用一個(gè)生產(chǎn)環(huán)境的調度方案，去解決另一個(gè)生產(chǎn)環(huán)境的生產(chǎn)調度。一旦求解的問(wèn)題改變，相應的問(wèn)題建模方法和調度軟件就要改變，而原先的算法也不再適用，必須重新?lián)Q用新的方法建立數學(xué)模型和求解優(yōu)化，即缺乏較為通用的建模方法和優(yōu)化算法。由此可以看出，系統的“適應性”和“實(shí)用性”是目前企業(yè)計劃調度系統的瓶頸所在。與此同時(shí)，由于各種隨機因素，如機器故障、操作工人的熟練程度、環(huán)境參數等影響，只能得到加工時(shí)間的一個(gè)大概數據以及數據的可能變化范圍，很少能獲得精確的加工時(shí)間。因此，將加工時(shí)間按模糊數處理更加符合生產(chǎn)實(shí)際，更能保證調度的可行性。

    國內外企業(yè)界己把注意力轉移到節能降耗、少投入多產(chǎn)出的高效生產(chǎn)模式上。即集直接數字控制、監控優(yōu)化、生產(chǎn)調度、經(jīng)營(yíng)決策等功能于一體的綜合自動(dòng)化模式(CIPS)。其核心問(wèn)題是充分發(fā)揮信息在生產(chǎn)指揮調度中的輔助決策作用，有利于從更大范圍更高層次上優(yōu)化資源的配置，從而提高企業(yè)的社會(huì )經(jīng)濟效益。由于生產(chǎn)環(huán)境的動(dòng)態(tài)性，生產(chǎn)領(lǐng)域知識的多樣性，調度問(wèn)題的復雜性，必須將人、數學(xué)方法和信息技術(shù)結合起來(lái)進(jìn)行生產(chǎn)領(lǐng)域管理調度問(wèn)題的研究。近20年來(lái)，國際生產(chǎn)工程學(xué)會(huì )(CIRP)曾總結了40種先進(jìn)的制造模式，無(wú)論哪一種制造模式都是以?xún)?yōu)化的生產(chǎn)調度為基礎的^[8]。盡管調度方法逐漸走向復雜化和多元化，但是它們基本上可以歸結為4種類(lèi)型：基于運籌學(xué)的方法、啟發(fā)式調度方法、基于仿真的方法和基于人工智能的方法。規則調度法是根據人們在生產(chǎn)實(shí)踐中所總結、提煉出的很多行之有效的經(jīng)驗和規則(通常稱(chēng)其為調度規則)來(lái)決定下一步操作的調度方法。Panwalker等人總結了113個(gè)啟發(fā)式調度規則，將其分為簡(jiǎn)單規則、復合規則、啟發(fā)式規則，并對各規則的適應情況做了總結^[9]。隨著(zhù)分布式人工智能的發(fā)展，特別是多Agent技術(shù)在生產(chǎn)調度領(lǐng)域的應用，促使基于多Agent技術(shù)的生產(chǎn)調度系統研究成為了生產(chǎn)調度領(lǐng)域中的一個(gè)重要的研究方向。目前有關(guān)車(chē)間調度問(wèn)題的較高效算法的研究與設計仍是整個(gè)生產(chǎn)調度領(lǐng)域的重要研究?jì)热?。迄今雖然有些新算法產(chǎn)生，但其性能還有待進(jìn)一步研究和驗證?，F有的研究生產(chǎn)調度的方法主要有OPT(優(yōu)化生產(chǎn)技術(shù))；PFS(過(guò)程流調度)；SCM(供應鏈管理)等。由于調度問(wèn)題涉及面廣、因素復雜，單純的運籌學(xué)方法、隨機優(yōu)化方法，離散事件仿真和人工智能方法等，尚不能對調度問(wèn)題進(jìn)行全面而有效的求解。實(shí)際生產(chǎn)當中，企業(yè)生產(chǎn)調度問(wèn)題不只是針對某幾臺設備，而是生產(chǎn)全過(guò)程，需要構建起覆蓋整個(gè)企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的、簡(jiǎn)單有效的全流程級動(dòng)態(tài)調度模型。在過(guò)去幾十年中，通常和其他的方法結合使用，人們將許多算法應用于調度領(lǐng)域，但是人們使用各種調度算法需要特定的應用環(huán)境，判斷何種算法適合何種環(huán)境是一個(gè)很有現實(shí)意義的問(wèn)題。

    在現實(shí)生產(chǎn)環(huán)境中，生產(chǎn)任務(wù)的種類(lèi)、批量、加工設備、工__裝狀況和任務(wù)進(jìn)度等因素千變萬(wàn)化，針對不同的加工環(huán)境，車(chē)間調度系統應能快速地選擇或組合相應的調度模型和算法。實(shí)際上在計劃與調度過(guò)程中，影響系統決策的不確定性因素廣泛存在。在確定性假設下得到的最優(yōu)計劃和調度在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中由于不確定因素的影響往往變?yōu)榇蝺?yōu)，甚至不可行，但不確定條件下的計劃與調度優(yōu)化仍然沒(méi)有得到充分的解決和實(shí)際應用。車(chē)間生產(chǎn)調度問(wèn)題的復雜性和現實(shí)生產(chǎn)對優(yōu)化調度的應用需求，促使從事現代制造研究人員提出很多解決方法，從而推動(dòng)車(chē)間生產(chǎn)調度理論與實(shí)踐的發(fā)展。實(shí)際生產(chǎn)中，各種工藝約束，資源約束，生產(chǎn)能力約束等平行存在，這就需要對生產(chǎn)作業(yè)進(jìn)行合理的調度安排。而一個(gè)好的調度安排需要一個(gè)好的優(yōu)化調度算法。以往車(chē)間調度系統只能適應某個(gè)具體車(chē)間環(huán)境且只能得到時(shí)間最短、設備負荷平衡一般的調度方案，這將嚴重影響企業(yè)的發(fā)展。生產(chǎn)計劃與調度面臨的難題包括不確定性的描述與求解、計算復雜性、基礎數據采集、調度模型及其解算方法等。從已有的研究看，最優(yōu)化方法雖然可以得到“最優(yōu)解”，但單獨應用優(yōu)化模型無(wú)法考慮各種影響因素，難以反映制造的本質(zhì)特征和動(dòng)態(tài)運行過(guò)程，影響了模型及解的可信性、有效性，而仿真方法、啟發(fā)式規則、人工智能以及遺傳算法等具有計算效率高、適應性強等優(yōu)點(diǎn)，在生產(chǎn)計劃與調度研究中得到重視。因此，難有一個(gè)包羅萬(wàn)象的、普遍適用的調度策略、調度模型和算法。

    綜上所述，雖然對車(chē)間調度領(lǐng)域的研究已有六十多年的歷史，但是至今仍未形成一套完備的系統理論和方法。主要存在的問(wèn)題如下：

    （1）將算法進(jìn)一步的實(shí)用化?，F在許多的研究只注重算法本身，而將算法廣泛地運用到實(shí)際中真正解決實(shí)際問(wèn)題，且能給企業(yè)帶來(lái)巨大效益的應用成果卻少之又少，因此如何綜合應用現有優(yōu)化算法，真正的提高車(chē)間調度的信息化水平有待于進(jìn)一步的研究。由于實(shí)際調度問(wèn)題的高度復雜性和現有計算條件的局限性決定了不可能把實(shí)際調度中所有影響因素都納入考慮之中，NFL（No Free Lunch theorem）定理表明不存在萬(wàn)能的適用于任何問(wèn)題的優(yōu)化算法，因此探索各算法的適用范圍也是一件重要的研究工作。建立系統的算法框架有利于該領(lǐng)域的發(fā)展，并揚長(cháng)避短發(fā)展混合型算法，從而提高算法的性能。

    （2）進(jìn)一步確保解的次優(yōu)性?？偟膩?lái)說(shuō)，生產(chǎn)調度問(wèn)題的研究方法主要有精確算法和近似算法。前者只能解決小規模的車(chē)間調度問(wèn)題，雖然已有不少的改進(jìn)，但是距離實(shí)用還有一段較大__的距離。近似算法由于能在合理的時(shí)間產(chǎn)生比較滿(mǎn)意的解，而被廣泛應用于實(shí)際調度中，但是往往對解的次優(yōu)性不能評估，所以解的次優(yōu)性的保障及定量評估問(wèn)題也是下一步要解決的問(wèn)題。

    （3）探索新的調度算法。針對于現有生產(chǎn)調度算法所存在的局限性，應與生物工程及應用數學(xué)等交叉學(xué)科相結合，探索新的實(shí)用算法。系統、全面、合理的生產(chǎn)調度方法，己經(jīng)成為先進(jìn)制造技術(shù)實(shí)踐的基礎和關(guān)鍵。

    4 不確定條件下的生產(chǎn)調度策略及評價(jià)指標

    4.1 不確定條件下的生產(chǎn)調度策略

    針對不確定條件下的生產(chǎn)調度策略問(wèn)題，近年來(lái)出現了一些新方法用來(lái)解決NP難題，目前已經(jīng)形成了以下策略。

   （1）并行或分布策略。為適合不同車(chē)間控制結構與高度復雜問(wèn)題的需要，不少學(xué)者利用并行或分布策略來(lái)解決車(chē)間調度問(wèn)題。如用多智能體結構的分布式?jīng)Q策方法對柔性加工系統(FMS)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調度。

    （2）分解與成組策略。利用分解生產(chǎn)計劃或成組技術(shù)的調度策略，可以大大降低問(wèn)題的計算復雜性和規模，求得調度問(wèn)題的較優(yōu)解，同時(shí)優(yōu)化系統的一些性能指標。

   （3）人機交互策略。大量的研究成果表明：人機協(xié)同交互的策略可以減少系統的搜索空間，可在有限時(shí)間、背景知識條件下解決困難的問(wèn)題。交互反應式調度的主要優(yōu)點(diǎn)是：在交互反應排產(chǎn)之前，通過(guò)智能算法(如GA、PSO和ANN等)得到最優(yōu)調度計劃；一旦最優(yōu)排產(chǎn)計劃出現紊亂和擾動(dòng)時(shí)，可通過(guò)交互反應，進(jìn)行快速修復，使得調度方案能夠快速適應變化。采用基于多智能體系統(MAS)的混合方法是解決模型的準確性、實(shí)用性和求解可行性的有效途徑。

    （4）動(dòng)態(tài)重調度策略。預測控制是上世紀70 年代后期產(chǎn)生的一類(lèi)新型的計算機控制算法，其基礎是3個(gè)基本原理：預測模型、滾動(dòng)優(yōu)化和反饋校正。其與其他傳統最優(yōu)控制的根本區別在于，在預測控制中優(yōu)化不是一次離線(xiàn)進(jìn)行，而是反復在線(xiàn)進(jìn)行。不是用一個(gè)對全局相同的優(yōu)化性能指標，而是在每一時(shí)刻有一個(gè)相對于該時(shí)刻的優(yōu)化性能指標。它放棄了全局最優(yōu)的概念，通過(guò)在向優(yōu)化每個(gè)滾動(dòng)區間，使系統在此區間內達到最優(yōu)，通過(guò)滾動(dòng)而得到較為滿(mǎn)意的控制結果。這使預測控制在工業(yè)過(guò)程控制中取得了廣泛的應用。這一思想同樣可以用于生產(chǎn)調度系統中。方劍等針對Job-shop 調度問(wèn)題，提出了基于工件的滾動(dòng)調度的方法^[10]。張純剛等運用基于預測控制的滾動(dòng)優(yōu)化的思想，對機器人路徑進(jìn)行規劃^[11]。把這種思想用于生產(chǎn)調度，主要的研究?jì)热菰谟谠鯓哟_定滾動(dòng)窗口，以及怎樣進(jìn)行再調度以保證生產(chǎn)的連續性。車(chē)間制造過(guò)程的隨時(shí)性和不確定性需要不斷地進(jìn)行重調度，以處理突發(fā)的事件?；谀壳暗难芯?，對于動(dòng)態(tài)調度的具體策略有：周期調度、連續調度、事件驅動(dòng)調度、周期與事件驅動(dòng)混合調度、周期與連續調度混合的策略等^[12]。因此發(fā)展重調度和在線(xiàn)調度系統，建立具有魯棒性的動(dòng)態(tài)集成模型有現實(shí)意義。

    （5）生產(chǎn)計劃、調度與監控集成策略。生產(chǎn)計劃與調度的集成研究具有全局優(yōu)化的特征，也符合先進(jìn)制造模式的思想，同時(shí)提高了生產(chǎn)系統的柔性。全局調度與局部控制相結合：生產(chǎn)調度管理系統必須在宏觀(guān)上把握生產(chǎn)的全過(guò)程，又必須對每一個(gè)車(chē)間和裝置的具體生產(chǎn)作出指導，以保證生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)高效。傳統生產(chǎn)作業(yè)計劃、調度和控制三者是相互獨立的，將三者結合的集成研究具有全局優(yōu)化的特征，符合先進(jìn)制造模式的思想，是目前研究領(lǐng)域中的熱點(diǎn)問(wèn)題。

    （6）異地生產(chǎn)調度策略。作為敏捷制造模式的關(guān)鍵技術(shù)之一，異地生產(chǎn)調度策略也成為近期的研究熱點(diǎn)，具有比較廣闊的應用前景。

    （7）生產(chǎn)調度工作要以預防為主、以生產(chǎn)進(jìn)度計劃為依據，這是生產(chǎn)調度工作的基本原則。生產(chǎn)調度工作的靈活性必須服從計劃的原則性，要圍繞完成計劃任務(wù)來(lái)開(kāi)展調度業(yè)務(wù)。貫徹預防為主的原則，就是要抓好生產(chǎn)前的準備工作，避免各種不協(xié)調的現象產(chǎn)生。在組織生產(chǎn)過(guò)程中，不僅要抓配套保證需要，還要抓原輔料保證需要，防止只抓出產(chǎn)不抓投入，抓后不抓前的做法。通過(guò)對生產(chǎn)系統內、外部條件的觀(guān)察、調查、預測和分析，預測生產(chǎn)系統可能出現的結果，將預測結果與期望結果進(jìn)行比較，對可能存在的偏差或隱患提前采取處理措施，以獲得預期的生產(chǎn)結果。生產(chǎn)調度工作要從實(shí)際出發(fā)，要經(jīng)常深入生產(chǎn)第一線(xiàn)，掌握第一手資料，及時(shí)了解和準確地掌握生產(chǎn)活動(dòng)中千變萬(wàn)化的情況，摸清客觀(guān)規律，深入細致地分析研究問(wèn)題。把調度的生產(chǎn)指令規范化、具體化，使調度工作有計劃性、合理性、預見(jiàn)性，保證生產(chǎn)調度的各環(huán)節緊密銜接。加強生產(chǎn)調度管理，建立上下貫通、左右協(xié)調、集中統一、靈活高效的生產(chǎn)調度系統，及時(shí)了解、掌握生產(chǎn)進(jìn)度，研究分析影響生產(chǎn)的各種因素，采取相應對策，是保證企業(yè)安全穩定生產(chǎn)的關(guān)鍵。因此生產(chǎn)調度就要及時(shí)了解掌握各類(lèi)影響因素，組織有關(guān)部門(mén)、有關(guān)人員處理解決這些不平衡因素，消除隱患，來(lái)保證生產(chǎn)長(cháng)周期安全運行，保證生產(chǎn)計劃按要求實(shí)現。

    （8）完善成本預算。企業(yè)成本控制的一個(gè)重要方面就是全面實(shí)行成本預算管理，包括預算編制、預算實(shí)施、預算差異分析、事后對標管理、經(jīng)濟活動(dòng)分析等。實(shí)踐中的預算可以時(shí)刻生產(chǎn)進(jìn)行差異分析，有效的加強對管理薄弱環(huán)節的控制，充分的提高生產(chǎn)設備的利用率及減少變動(dòng)成本的浪費，從總體上降低生產(chǎn)成本。建立健全專(zhuān)門(mén)的預算管理機構，加強企業(yè)各部門(mén)間的信息溝通和相互約束，加強對預算執行情況的監督與考核，并對預算中不合理的地方做出調整，根據部門(mén)對預算的執行情況，把成本管理的責、權、利落實(shí)到每個(gè)職工，將成本指標與工作績(jì)效掛鉤，嚴格考核、獎罰，通過(guò)預算管理的全過(guò)程來(lái)激發(fā)員工。

   4.2 生產(chǎn)調度系統評價(jià)指標

    企業(yè)生產(chǎn)調度方案評估系統，是面向制造企業(yè)，結合企業(yè)的生產(chǎn)特點(diǎn)、生產(chǎn)訂單、生產(chǎn)工藝和基礎數據等信息，構建的智能決策系統。計劃實(shí)施評價(jià)是計劃目標與其實(shí)現情況的檢查、對比和分析。實(shí)際的生產(chǎn)往往對一個(gè)調度問(wèn)題有多個(gè)方面的優(yōu)化目標，在生產(chǎn)過(guò)程中這些目標之間可能發(fā)生沖突，導致調度方案無(wú)法產(chǎn)生符合預期的優(yōu)化效果。多個(gè)目標常常是交織在一起，需要用一種優(yōu)化算法來(lái)找到幾個(gè)目標的平衡點(diǎn)，這樣就更增加了調度算法的復雜性，也增加了生產(chǎn)調度評估的難度。企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)環(huán)境差異性很大，基于不同的考慮，對于不同的生產(chǎn)方式，企業(yè)生產(chǎn)調度評估的側重點(diǎn)不同。比如有的側重于效率，有的側重于客戶(hù)的滿(mǎn)意度。因此程序不應該一成不變的設定評定指標，而應根據實(shí)際情況的需要，由專(zhuān)家靈活的選擇。不同企業(yè)的制造執行系統是不同的，實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程千差萬(wàn)別，系統中機器配置和資源、調度目標、調度策略均多種多樣，一個(gè)企業(yè)在不同市場(chǎng)形勢下的調度問(wèn)題也可能大相徑庭。計劃實(shí)施過(guò)程中的所有不確定因素，會(huì )使計劃的實(shí)際與預期的目標相偏離。而提高對環(huán)境的響應能力最根本的是制造系統要將自身的資源進(jìn)行合理快速的重構，通過(guò)內部變化來(lái)適應外部環(huán)境的變化。實(shí)施評價(jià)是一種反饋行為，它可以為計劃的調整或者新計劃的編制提供依據和經(jīng)驗。有必要定期把計劃的實(shí)際執行結果與原始目標比較，作出系統、客觀(guān)的評價(jià)。計劃實(shí)施的評價(jià)可以在計劃的過(guò)去、現在和將來(lái)之間建立起認識的橋梁，增強制造系統適應市場(chǎng)的變化能力，它是制造業(yè)策略的目標。

    生產(chǎn)調度系統評價(jià)指標體系如表1所示。每方面又各自包含多項評估指標，較為全面的概括了生產(chǎn)調度方案評估的內容。每項核心能力下屬的指標是該項能力的不同程度反映，在實(shí)際操作中，企業(yè)就可以根據自身的需求和基礎數據的特點(diǎn)靈活的選用評估指標。這些指標在進(jìn)行調度評估時(shí)可以作為確定性因素考慮。而對于設備故障、原料供應變化、生產(chǎn)任務(wù)變化等非正常情況都是事先不能預見(jiàn)的，在進(jìn)行調度評估時(shí)作為非確定性因素考慮。對于當今大多數的制造企業(yè)，生產(chǎn)策略評估的基本準則仍是安全、質(zhì)量，成本、交付與服務(wù)并重的原則。這要求企業(yè)運用先進(jìn)的理論、科學(xué)的工具和與時(shí)俱進(jìn)的創(chuàng )新思維，構建一套實(shí)用的生產(chǎn)調度管理系統，通過(guò)有效的企業(yè)基礎數據采集、存儲、處理、傳遞、算法分析、評價(jià)與改進(jìn)，要充分發(fā)揮信息的作用，把生產(chǎn)線(xiàn)上的反映生產(chǎn)狀態(tài)的數據信息集中于實(shí)時(shí)關(guān)系型數據庫，再利用各種數據挖掘手段和工具進(jìn)行開(kāi)發(fā)，使之變?yōu)楣芾頉Q策信息，為生產(chǎn)調度決策提供依據，及時(shí)反饋，以達到生產(chǎn)管理水平的持續改進(jìn)。生產(chǎn)調度系統評估目標主要有：
                   
                                  表1  常用的生產(chǎn)調度評價(jià)指標
                

    （1）驗證先進(jìn)合理的生產(chǎn)調度算法。通過(guò)優(yōu)化調度算法，優(yōu)化生產(chǎn)指標參數。

    （2）為生產(chǎn)決策提供重要依據。生產(chǎn)調度系統可以為生產(chǎn)相關(guān)部門(mén)提供基本數據，這些數據是進(jìn)行生產(chǎn)決策的基礎。良好的生產(chǎn)作業(yè)排序方案是編制生產(chǎn)作業(yè)計劃的重要依據。同時(shí)，生產(chǎn)調度方案的順利實(shí)施要靠生產(chǎn)、供應、工藝等部門(mén)的密切協(xié)作來(lái)完成。

    （3）提高生產(chǎn)管理水平。生產(chǎn)調度系統中數據庫及其管理模塊的建立，促進(jìn)了生產(chǎn)相關(guān)數據的規范化，對生產(chǎn)設備、產(chǎn)品、零件、加工工藝等實(shí)行有效管理，為整個(gè)生產(chǎn)管理系統的建立與運行提供條件。

    5 結論及展望

   適應市場(chǎng)的變化需要制造業(yè)在向多品種、小批量的生產(chǎn)模式轉變，在這種模式下車(chē)間級的組織與控制方式對其生產(chǎn)調度要求更高，因此需要一個(gè)先進(jìn)適用的調度系統，通過(guò)計算機進(jìn)行準確的數據處理，對于下達的生產(chǎn)任務(wù)進(jìn)行一定程度上的智能優(yōu)化調度，最大程度地減少生產(chǎn)過(guò)程中的非增值時(shí)間。車(chē)間生產(chǎn)調度系統的研究已經(jīng)成為一個(gè)提高車(chē)間生產(chǎn)效率、提高企業(yè)競爭力的關(guān)鍵技術(shù)。其發(fā)展趨勢主要表現在以下幾個(gè)方面：

    （1）集成化。車(chē)間生產(chǎn)調度系統與工藝系統等其他系統的集成已經(jīng)是車(chē)間生產(chǎn)發(fā)展驅使的必然結果，發(fā)展方向是計劃調度控制一體化集成。只有將調度和控制綜合考慮，實(shí)現信息與功能的集成，才能形成一個(gè)適應生產(chǎn)環(huán)境不確定性和市場(chǎng)需求多變性的全局優(yōu)化的高質(zhì)量、高柔性、高效益的智能生產(chǎn)系統。因此，調度系統應能與現有企業(yè)的信息基礎結構進(jìn)行通信和信息交換，并作為信息基礎結構的一部分，這也是生產(chǎn)調度理論和方法的研究方向之一。信息化則可以在很大程度上使現有管理方式規范化，增加管理的透明度、增強各部門(mén)之間的溝通，使企業(yè)信息流、資金流、物流暢通無(wú)阻。調度層在CIMS結構中占有很大的比重，涉及生產(chǎn)進(jìn)行的各個(gè)方面，其是承上啟下、維持生產(chǎn)進(jìn)行的中間環(huán)節。

    （2）動(dòng)態(tài)化。在加工過(guò)程遇到擾動(dòng)和故障時(shí)，調度方法能根據系統的狀態(tài)修改原定的加工順序和調度系統的所有資源，使系統持續地、優(yōu)化地運行；生產(chǎn)計劃的安排基于實(shí)時(shí)能力信息和生產(chǎn)資源，能獲取實(shí)時(shí)生產(chǎn)和調度信息，企業(yè)資源利用得到優(yōu)化。對生產(chǎn)異常進(jìn)行動(dòng)態(tài)調度，系統每發(fā)一組指令，都要在當前的模型環(huán)境下運行這些調度指令，預測其后果，在不發(fā)生沖突并有利于調度目標的情況下，才能執行調度指令，保證生產(chǎn)能夠在異常情況下也能夠得以正常的運行。如果動(dòng)態(tài)調度結果影響到下游分廠(chǎng)的生產(chǎn)，應及時(shí)將本分廠(chǎng)的調度結果通知給下分廠(chǎng)，下分廠(chǎng)即可對本廠(chǎng)的作業(yè)計劃進(jìn)行調整，保證生產(chǎn)的順暢進(jìn)行。進(jìn)行動(dòng)態(tài)調度時(shí)要在原有模型環(huán)境的基礎上進(jìn)行，減少大范圍調整造成的生產(chǎn)混亂的局面。通過(guò)將動(dòng)態(tài)多變的復雜生產(chǎn)調度與控制問(wèn)題，轉化為分散到各個(gè)決策節點(diǎn)上的局部決策問(wèn)題，由于局部決__策相對與全局決策規模小，借助于節點(diǎn)間的協(xié)調、合作實(shí)現制造系統的整體調度與控制功能。

    （3）高效智能化。尋找新的調度算法，該算法應該快速、高效地找到大規模調度問(wèn)題的最優(yōu)或次優(yōu)解，并能對找到的解進(jìn)行評估。其中，混合車(chē)間調度算法是當前和未來(lái)的研究熱點(diǎn)之一。車(chē)間生產(chǎn)調度系統的算法正在朝著(zhù)人工智能技術(shù)方向發(fā)展，如遺傳算法、蟻群算法及模擬退火算法等。智能化的計算機具有學(xué)習功能，可以從舊有調度案例中獲取調度規則用于指導工作，從而避開(kāi)無(wú)法綜合考慮所有影響因素的難題。由于MAS能夠充分體現人類(lèi)的社會(huì )智能，對開(kāi)放、動(dòng)態(tài)的現實(shí)環(huán)境具有良好的靈活性和適應性，因此MAS理論受到重視并迅速發(fā)展，在制造領(lǐng)域(如車(chē)間資源配置、生產(chǎn)調度與控制、生產(chǎn)管理決策等)獲得越來(lái)越多的應用。

    （4）柔性化。在傳統的車(chē)間調度問(wèn)題的研究中，僅考慮每一工件具有唯一確定加工工藝路線(xiàn)的情況。隨著(zhù)加工技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，特別是FMS的出現，工件加工工藝路線(xiàn)必須唯一確定的傳統限制己被突破，工件具有多個(gè)可選擇的加工路線(xiàn)，即路徑柔性己成為生產(chǎn)的實(shí)際需求。車(chē)間生產(chǎn)調度系統正在由單目標優(yōu)化向多目標優(yōu)化發(fā)展，使車(chē)間調度更貼近實(shí)際車(chē)間的情況。

    （5）排程可視化、最優(yōu)化、精準化。在生產(chǎn)能力負荷范圍內避免拖期及無(wú)辜等待時(shí)間，對計劃變更能做出快速的響應。排程系統為柔性的，滿(mǎn)足生產(chǎn)組織的靈活性，支持插單功能，同時(shí)也支持數據的自動(dòng)調整與修正等。提升計劃的精確度及效率，建立高精度的未來(lái)生產(chǎn)計劃，實(shí)現可視化和目標管理，以分鐘的精度建立。工廠(chǎng)的每一臺機器設備或者每位工作人員從明天到未來(lái)的生產(chǎn)計劃，并且導出可行的生產(chǎn)指令。

    隨著(zhù)生產(chǎn)調度研究的深入及調度算法與生產(chǎn)實(shí)踐的進(jìn)一步相結合，生產(chǎn)調度研究已經(jīng)從理論探索轉移到實(shí)際應用階段。目前，在基礎數據的制定和規范方面做了大量的工作，如物料的編碼管理等，為企業(yè)進(jìn)一步的信息化集成奠定了良好的規范化基礎，促進(jìn)企業(yè)向現代企業(yè)模式的轉變，為企業(yè)的可持續發(fā)展提供動(dòng)力。將信息技術(shù)與現代管理技術(shù)、工業(yè)過(guò)程控制技術(shù)等相結合，通過(guò)信息化帶動(dòng)工業(yè)化進(jìn)而取得企業(yè)的進(jìn)步和發(fā)展將是企業(yè)的必由之路。大規模動(dòng)態(tài)復雜生產(chǎn)調度系統是未來(lái)研究中的一個(gè)熱點(diǎn)與難點(diǎn)，對于生產(chǎn)調度問(wèn)題這一具有NP-Hard特性的研究，隨著(zhù)應用數學(xué)方法的發(fā)展，必然朝著(zhù)集成化、動(dòng)態(tài)實(shí)用化、多目標化、高度優(yōu)化方向深入。  

   摘自《自動(dòng)化博覽》2011年十二期