# 高级计划与排程 高级计划与排程是一种基于供应链管理与运筹优化理论与算法的计算系统，涵盖大量的数学模型与优化技术，考虑人、机、料、法、环等资源能力与工艺约束，为复杂的生产和供应问题提供优化的解决方案，目前主要支持生产计划、生产排程、运输计划能力。 #### 生产计划 满足生产能力和物料计划的可执行的工作中心的生产计划。 | 特性 | 描述 | |:---|:---| | 多层BOM表 | 产品需要经过多道工序后完成，上层产品的生产需要消耗对应下层产品 | | 换模/换型时间 | 生产不同产品切换考虑换型成本或时间 | | 产能扩容 | 生产过程中的产能不足时允许扩充 | | 初始库存 | 产品在生产初期有初始库存已知库存数量 | | 安全库存 | 为应对需求或供应的不确定性对产品库存设定目标，在满足需求的情况外尽量接近该目标 | | 最小产量限制 | 生产时产品单次生产量有最小限制 | | 有限原材料 | 生产所用的原材料不超过原材库存 | | 换型结转 | 产品在下一周期初可继续生产时，不需要考虑setup时间和成本 | | 异质并行机 | 同一产品可同时在多台机器上进行生产，且同一产品在不同机器上的生产效率及能力不同 | | 需求延期 | 需求可被延期满足在后续时间生产，但有延期成本 | | 加工冻结 | 由于机器维护或试运行、原料未到位等原因，开工后数天内不允许生产 | | 加工替代 | 生产过程中的半成品可以用别的产品替代 | | 交付替代 | 成品可以用别的产品替代交付 | | 过度替代 | 用替代产品来满足需求的量不可超过实际发生的加工或交付需求 | | 替代优先级 | 不同产品之间的替代有优先级区别，老版本物料尽量优先消耗 | | 次序相关换型 | 产品之间的生产切换时间和成本与产品且混啊顺序相关 | #### 生产排程 根据生产计划制定的详细的含顺序的任务加工计划。 | 特性 | 描述 | |:---|:---| | 完工时间 | 最小化完工时间； | | 顺序固定 | 所有作业内工序顺序固定； | | 加工限制 | 所有工序都仅能被加工一次； | | 连续加工 | 所有工序加工过程中不可中断； | | 加工白名单 | 所有工序仅能在指定一个机器上加工； | | 加工白名单 | 存在指定工序可以在指定的某几个机器上加工； | | 设备唯一 | 指定机器同一时刻只能加工一个工序； | #### 运输计划 根据未来物流需求、运输网络结构确定运输方式、路径以及装载。 | 特性 | 描述 | |:---|:---| | CVRP | 带车辆容量约束 | | AVRP | 往返路径长度非对称，支持以距离矩阵形式输入 | | OVRP | 开放路径，车辆服务完全部节点后无需返回始发点 | | HFVRP | 多车型，不同车型可以有不同的固定成本、车载容量 | | VRPTW | 时间窗，每个节点均有最早、最晚可访问时间以及服务时长，车辆仅可在时间窗内完成服务 | | MDVRP | 多始发点，存在多个始发站 | | VRPB | 回程：先送货，然后取货，最后回到仓库 | | VRPBTW | 带时间窗的回程问题 | | VRPSDP | 取送货：不限制送取货顺序，也可以去送货交叉进行，取送货共用车载容量 | | MDVRPSDP | 多始发点的取送货问题 | | VRPSDPTW | 带时间窗的取送货问题 | | VFMP | 多车型，每种车型数量无穷 | | OVRPTW | 带时间窗的开放路径问题 | | DCVRP | 带车辆行驶距离和容量约束问题 | #### 批量智能组板 宽厚板生产具有产品规格复杂（厚度、宽度多样）、订单批量小、个性化要求多的特点。传统的组板工作高度依赖工程师人工在制造执行系统（MES）中进行合同组合与板坯设计。这种方式不仅效率低下（处理大量合同和余材可能需要数小时甚至更久），而且难以在庞大的组合中找到全局最优解，易受经验差异影响，导致原材料利用率低、切损量大。 批量智能组板算法，将人工经验转化为可计算的规则与模型，综合考虑多工序、多目标（如交货期、产线平衡、能耗），通过智能化计算实现生产资源的优化配置，智能匹配库存中的余材钢板和余材板坯至新合同，显著提升板坯利用率，同时，借助高效计算能力，组板效率大幅提升，算法能够在分钟级完成1000+合同的组板方案计算，替代人工数小时的工作量。该方案不仅提升了生产效率和资源利用率，还有效降低了人工依赖和经验差异带来的不确定性，可为钢铁企业创造显著的经济价值 | 分类 | 特性 | 描述 | |:---|:---|:---| | 可支持场景 | 连铸出钢材组板 | 支持连铸出钢材组板，或者说炼钢组板。功能包括：坯长决策、轧制尺寸决策（组合长、宽）、订单选择决策 | | 可支持场景 | 余坯组板 | 支持余材板坯组板，余坯转用充当。功能包括：轧制尺寸决策（组合长、宽）、小板（订单）选择决策 | | 可支持场景 | 余板组板 | 支持余材钢板组板，余板转用充当。小板（订单）选择决策。支持全局最优解。 | | 组板类型 | A型（队列型）及细分类型 | 支持队列型组板，大板中包含的所有的小板会沿着纵向被排成一列。支持多种A型组板，功能包括：A1型组板：小板宽均相同。A2型组板：小板宽有差异。 | | 组板类型 | S型（剖分型）及细分类型 | 支持剖分型组板，大板中包含的所有的小板会被拆成两列，大板中间会存在纵向的剖分线，两列小板会分别置于剖分线两侧。表示剖分剪。支持多种细分类型，S1：左右同宽，上下同宽，上下同长。S2：左右同宽，上下同长。S3：左右同宽。S6：仅维持中线剖分。 | | 组板类型 | G型（火切型） | 支持火切型组板，大板会被拆解为多个BLOCK块，BLOCK块之间沿着纵向排列，每个BLOCK块的宽度和大板宽度相同；大板中包含的小板被分配到BLOCK块中；在同一个BLOCK块中的1个或者多个小板平行摆放，且沿着横向拼接。该类型组板无法用剪机直接剪切，需要通过火切机裁剪。G是GAS的缩写。 | | 组板类型 | 可定制其他类型 | 支持定制开发其他可配置的组板类型。 | | 组板类型 | 组板类型的倾向性 | 在部分场景下，比如A型组板，由于考虑到生产效率，特备是剪切效率，常常希望牺牲一定的收得率，而得到更适合剪切效率的组板方式。一般来说，常用的优先级顺序是，A1\>A2\>S1\>S2\>S3\>S6\>G。通过参数配置完成组板类型和收得率之间的平衡。 | | 规格约束 | 化学成分约束 | 余坯组板、余板组板中，支持化学成分的约束条件。每个订单包含各自的化学成分限制，每个余材（余坯、或余板）中包含化学成分的比例。当开启化学成分对比后，当对于一个余材来说，只有能其化学成分能够满足限制条件的订单，才可以使用该余材进行组板。 | | 规格约束 | 钢种兼容约束 | 钢种改判是余坯组板、余板组板中常用的钢种兼容方式。有些时候希望钢种具有兼容性的方式来组板，有的时候不希望钢种改判。通过参数控制钢种改判是否生效。 | | 规格约束 | 切头切尾量基准 | 支持通过板坯、大板、展宽等的信息判断切头尾量的大小。 | | 规格约束 | 切头尾量考虑牌号 | 可支持切头尾量基准表考虑牌号，当牌号不符合时，采用公共切头尾量，公共的牌号项用一个空格替代。 | | 规格约束 | 切头尾量优先匹配产线 | 可支持切头切尾量基准表使用默认钢种，基准表中钢种只需要通过空配置既可。 | | 规格约束 | 切头切尾量考虑展宽比 | 可支持切头尾量基准表过滤展宽比范围，展宽比精度精确到小数点后2位。 | | 规格约束 | 取样长度 | 订单支持取样长度，对于一个大板，取样长度取头、中、尾三个取样长度之和。 | | 规格约束 | 切边量基准 | 通过板坯、订单、大板展宽等的相关信息判断切边量的大小。 | | 规格约束 | 切边量考虑牌号 | 切边量基准表考虑牌号，当牌号不符合时，采用公共切边量。公共的牌号项用一个空格替代。 | | 规格约束 | 切边量优先匹配产线 | 对于切边量基准表，仅当对应产线中找不到相应钢种，既可采用默认空钢种的切边量。 | | 规格约束 | 切缝量基准 | 通过大板信息判断切缝量的大小。 | | 规格约束 | 组合长组合宽是否考虑切缝 | 组合长和组合宽，一般是将小板的长宽规格相加得到，但是有的时候，希望组合长和组合宽可以考虑中间的切缝的损耗，有的时候不希望考虑其中切缝的部分。可通过参数控制。 | | 规格约束 | 厚度补偿余量 | 支持厚度补偿量配置表，在订单规格基础上，提供厚度补偿能力，辅助完成目标厚度达到规格要求。 | | 规格约束 | 目标厚度考虑公差下限 | 在目标厚度的基础上可以配置公差上下界，可以满足目标厚度和公差下限配合，完成合理厚度计算。 | | 规格约束 | 余板组板公差兼容 | 在余板利用时，支持目标厚度公差范围内和余板匹配的功能，进而完成公差范围内的厚度浮动组板。 | | 规格约束 | 收得率下限约束 | 支持设置收得率下限，当大板收得率低于该值时，不作为组板结果输出。在计算过程中，该类大板会被拆散，并用于配合其他大板组合。 | | 规格约束 | 弹性板坯长度 | 支持在板坯长度不足时，使用更长的板坯。在连铸出钢材的场景中，有时候组板的结果使用的材料过少，会导致相应的板坯长度不满足最小板坯长。那么可以通过放开板坯长度约束限制的方式，把板坯长度、大板长度，拉长到可行的范围内。这样做会导致产生余坯、或者产生大板的余板，并且余坯可能是无法满足轧制限制的。因此这种场景下，普遍是通过人工干预的方式完成，而避免产生额外的余坯。该功能默认是关闭的，需要时可打开支持。 | | 规格约束 | 坯长废料长度可控 | 支持余坯板坯长度废料限制约束，余坯组板中，废料长度上限通过参数配置。 | | 规格约束 | 纵轧边部余量的范围 | 纵轧的过程中板坯没有主动展宽，但是实际生产中，会有边部的挤出，并且边部已然存在不规整的情况。因此在纵轧（L3）过程中，需要满足轧制的大板宽要比组合宽有一定的富余，因此需要配置"板坯断面宽度-组合宽"的下限值；由于考虑到如果边部的富余值过多，那么就相当于在展宽轧制，因此需要配置"板坯断面宽度-组合宽"的上限值。由于切边情况和毛边情况，对于边部的容忍程度是不同的，因此对于切边的情况、毛边的情况会分别控制上述差值的上下限。 | | 规格约束 | 展宽比约束 | 可以通过展宽比参数，限制组板的合法性，当不在展宽比范围内时，组板不合法。 | | 规格约束 | 纵轧补偿模式 | 在纵轧（L3）过程中，纵轧的的轧制宽度可以通过公式计算得到，该计算过程称为纵轧补偿模式。纵轧轧制宽度=结晶器宽度+纵轧系数\*（结晶器厚度-订货厚度） | | 规格约束 | 连铸出钢材优先断面筛选 | 支持多优先级结晶器断面筛选，通过配置多种结晶器断面，完成优先使用第1结晶器尺寸组板组批；无法成功组板的合同，将采用第2结晶器尺寸、第3结晶器尺寸，依次类推。可支持多个结晶器断面。 | | 规格约束 | 余坯余量均分 | 余坯组板中如果一块长坯，均分为多块短坯。这些短坯将均分剩余的坯长。但是在计算必要板坯长的时候，不考虑均分的这部分板坯长度，而使用真实板坯长。可通过开关控制是否生效。 | | 规格约束 | 余坯预切 | 预处理将长的余坯切分成短的坯，坯长均分。对于特定的情况，在宽坯均匀剖分后，沿纵向拼接而成的"虚拟长坯"，会涉及到该功能。 | | 轧制参数 | 纵轧轧制模式（L3） | 支持纵轧轧制，支持板坯通过沿着长度方向进行纵轧。其中轧制方向为L，轧制代码为3. | | 轧制参数 | 横轧轧制模式（C2） | 支持横轧轧制，支持板坯通过一次90度旋转（转钢）完成横纵方向调换，然后在横方向上进行轧制。轧制方向为C，轧制代码为2。 | | 轧制参数 | 纵轧展宽轧制模式（L1） | 支持纵轧展宽轧制模式，板坯进行两次方向旋转，实现纵向延长、横向展宽、纵向轧制三次轧制。大板纵向和板坯纵向保持一致。轧制方向为L，轧制代码为1。 | | 轧制参数 | 纵轧横轧模式（C4） | 支持纵轧横轧轧制模式，板坯进行两次方向旋转，实现纵向延长、横向展宽两次轧制。大板纵向和板坯纵向相反。轧制方向为C，轧制代码为4。 | | 轧制参数 | 连铸板坯长度约束 | 连铸出钢材场景，支持板坯长度范围约束。组板的板坯长度，需要满足长度上下限范围约束。 | | 轧制参数 | 余坯组板板坯长度约束（长坯余料可用性保障） | 余坯组板场景，支持板坯长度范围约束。对于长坯来说，当一个长坯坯自动切分为多个坯的时候，需要满足每一个短坯均在长度限制范围内。 | | 轧制参数 | 轧制最大长度 | 支持大板最大长度范围限制。组板过程中，大板长需要在最大长度范围内。生产中主要考虑的是大板移动过程中的场地范围限制。 | | 订单分类标签 | 合同按照钢种分组 | 连铸出钢材订单分组时考虑钢种，默认考虑钢种分组。只有在特殊情况下，连铸出钢材会考虑钢种兼容组板，这种情况下，就要关闭钢种分组。通过其他标签控制。 | | 订单分类标签 | 合同按照切边模式分组 | 订单分组时，不同的切边模式，比如四切分组在一起，毛边和二切分组在一起等。通过订单中的切边模式取值M或C来区分。 | | 订单分类标签 | 订单分组参考产品代码 | 订单分组时，可以考虑：ProdCodeHp产品类别代码，只有产品类别代码相同的订单，才会组在一块大板上。 | | 订单分类标签 | 通过订单（合同）号首字母分组 | 可以通过订单号的首字母进行分组，多数情况下，这个不是必须的，并且大多数订单的首字母是相同的。可通过开关控制。 | | 订单分类标签 | 产线 | 产线分组，产线分组是必选项。暂不能进行关闭。订单（合同）中的产线信息，决定了只能是产线编码相同的可以组板组在一起。 | | 订单分类标签 | 自定义分组标签 | 支持在订单中打一个标签，当分组时，能够组在同一块大板上的订单，该标签值必须相同。 | | 主备合同池 | 主订单组板合约号限制 | 支持合约号限制订单范围，当前合约号指的合同号（订单号）的前6位。支持多个合同号配置，对于满足合同号的订单优先组板，其他订单作为优先组板订单的辅助订单。辅助订单不单独组板。 | | 主备合同池 | 主订单组板日期限制 | 支持交货期日期范围。当订单的交货期落在日期起止范围内时，交期范围内的订单优先组板，其他订单作为优先组板订单的辅助订单。辅助订单不单独组板。 | | 主备合同池 | 主订单组板候选合同池 | 支持候选合同池。除了当前的收合同主订单池之外，还支持候选合同池。候选合同池中的订单，全部作为辅助订单，辅助主合同池的优先组板订单。辅助订单不单独组板。 | | 主备合同池 | 余坯组板可放回合同池 | 不同余坯（板坯号不同）采用相同的订单池，相当于可放回。该功能常规情况下关闭，仅用于特殊情况。 | | 约束与优化目标 | 相同合同（订单）优先在同一块大板中 | 相同的合同具有相同的钢种、相同的规格、物理化学属性要求，并且其中尺寸相同，也是剪切效率的重要影响因素。因此会鼓励相同订单优先组板在同一块大板中。通过参数配置，包括该功能是否启用、收得率下限门槛、额外的奖励分数、同合同数量的下限门槛。另外，同合同的分数，也可以采用计算公式的方式进行评估，会更适合某些用户的使用习惯：同合同分数公式中的 lambda ,分数=lambda \* (alpha \* 同合同小板数 - beta)。 | | 约束与优化目标 | 相同尺寸小板优先在同一块大板中 | 同一块大板中的尺寸相同，是剪切效率的重要影响因素。有些订单虽然订单号不同、但是钢种和尺寸是相同的。因此会鼓励相同尺寸小板优先组板在同一块大板中。通过参数配置，包括该功能是否启用、收得率下限门槛、额外的奖励分数、同尺寸数量的下限门槛。另外，同尺寸的分数，也可以采用计算公式的方式进行评估，会更适合某些用户的使用习惯：同合同分数公式中的 lambda ,分数=lambda \* (alpha \* 同合同小板数 - beta)。 | | 约束与优化目标 | 倾向于一块大板中尽量放置更多的小板 | 一般来说，小板越多，加工过程约简约。虽然这不是必然的提升生产效率，但是从板坯、板的搬运等环节考虑，用户可能会希望将更多的小板集中在同一块大板中。通过参数配置，包括该功能是否启用、收得率下限门槛、额外的奖励分数。 | | 约束与优化目标 | 可以选择倾向更长的余坯 | 大多数情况下，余坯的利用长度越多越好，并且这个过程会保证长坯切短过程中，新的短坯的长度也是合法的。但是在一些特殊情况下，长坯中先使用的坯长越长，有时候会导致过短的新的余坯可能会难以找到合适的组板订单。总的来说，从流水订单池不断滚动的角度考虑，依然默认使用余坯的利用长度越长越好。 | | 约束与优化目标 | 余坯组板的大板收得率vs.板坯收得率 | 余坯组板场景，收得率指的是，大板的收得率。但是在优化过程中，使用的是板坯的利用率最大化。如果追求大板收得率最大化，需要通过参数配置。 | | 约束与优化目标 | S型组板中倾向于同宽的小板 | S型组板时，可以选择倾向于同宽的小板。同宽的小板的优势是更适合产线生产效率。通过参数配置。 | | 算法控制 | S型组板算法选择 | S型组板包含两种算法选择，分别是m1、m2两种方法，多数场景下，m1方法算法速度较快，优度较低；m2方法速度和优度较为均衡。默认使用m2方法。 | | 算法控制 | S型组板减少宽度差 | S型组板包含上下两列小板。当收得率相同的情况下，优先支持同一列宽度差尽量小。默认支持。 | | 算法控制 | S型组板上下两行宽的放下面 | S型组板包含上下两列小板。较宽的一列强制放在靠下的一列。默认支持。 | | 算法控制 | S型组板上下两列的小板对齐 | 在S型组板时，尽量对齐上下两行。一般通过上下两行的同长度小板尽量优先排在相同位置实现。 | | 算法控制 | S型组板上下两列对齐策略选择 | 在S型组板时，上下两行启用对齐时，采用的对齐策略包含两种策略。m1方法是对齐优先，m2是在保证宽度"从宽到窄"优先的情况下再对齐。默认使用m2。 | | 算法控制 | S型组板小板位置紧贴剖分线 | S型组板小板紧贴剖分线。假设纵向为x轴、横向为y轴，如果不启动该功能，上下两行会分别尽可能靠近y值较小的方向。启用该功能后，上行小板依然是靠近y值较小的方向，下行小板会靠近y值更大的方向，效果会呈现为，上下两行小板位置会紧贴剖分线。 | | 算法控制 | G型组板方法选择 | G型组板包含两种算法选择，分别是m1、m2两种方法，多数场景下，m1方法算法速度较快，优度较低；m2方法速度和优度较为均衡。默认使用m2方法。 | | 算法控制 | 余坯组板算法选择 | 余坯组板算法策略，候选为m1、m2两种方案，多数场景下，m1方法算法速度较快，优度较低；m2方法速度和优度较为均衡。默认使用m2方法。 | | 算法控制 | 一个大板上至多放的小板数 | 大板上的小板数量上限。一般来说，同一个大板允许的小板数量越多，算法的运行时间越长，一般来说，一个大板上尽量不放置20块以上的小板。当然对于一些特殊的情况单独组板时，该值可能被设置的更大，但是一般不设置过高的小板数。 | | 算法控制 | 是否开启局部最优方法 | 局部最优方法，是算法中的重要策略，特别是对于很多余坯组板场景，由于坯长的限制。局部搜索方法是找到好的组板结果的重要策略。虽然这种方法会消耗一定的计算时间，但是建议默认开启该方法。 | | 算法控制 | 余坯中局部搜索的惩罚强度 | 余坯的局部搜索算法中，为了平衡"满足浪费坯料限制长度的组板结果"、"尽可能提高收得率"两个目标，增加了该算法参数，一般情况下，不推荐修改该值，默认值为200。 | | 算法控制 | 局部搜索中的合同数限制 | 支持局部搜索算法，对于连铸出钢材组板、余坯组板的特别是S型、G型组板，局部搜索方法能够加速求解性能。局部搜索算法中，搜索空间的大小会影响算法的计算效率和最终的优度。通过参数进行调节，目标是平衡计算性能和优度。 | | 算法控制 | 局部搜索步数上限 | 支持配置余坯组板局部搜索步数，默认100后台配置，该数值约高搜索效果越好但耗时约久。 | | 系统功能与其他特性 | 部分前台日志功能 | 部分重要的日志信息，特别是组板失败原因的信息，会记录为履历信息，并集中整理反馈给MES等应用系统。因为履历信息过多记录和反馈对性能有负面效果；并且履历信息常常较大不适合人工查看；所以履历信息一般是为了特定少数板的组板验证过程中的小范围查看。因此通过履历开关、最大合同数、最大小板数、最大履历条数等限制参数，控制履历的过度输出。 | | 系统功能与其他特性 | 余坯组板手动辅助功能 | 余坯组板只组第一块坯，且忽略坯长，只用坯长上下限参数的特殊模式，建议前台配置默认为0不开启。 | | 系统功能与其他特性 | 余坯组板限制 | 余坯组板对长坯且各定尺坯均可组成功（取值范围0,1），预留项不建议配置。主要是增强功能的强壮，一般不建议修改。 | | 系统功能与其他特性 | 余坯指定产线参数 | 在余坯场景下，可以通过产线参数筛选。默认不同过产线参数筛选，而是通过坯料的参数、合同的参数，相互筛选。 | | 系统功能与其他特性 | 匹配MES风格的矩阵排布 | 生成的小板矩阵，并不总是适合于MES软件的展示风格，通过该参数配置，将小板排布顺序适应于常用的MES系统中的展示风格。 | | 系统功能与其他特性 | 单块余板时间限制 | 为了防止某个余板在极端特殊的情况下，计算时间过长，一般会设置一个计算的时间上限。 | | 系统功能与其他特性 | 公差下限最大合同作为轴合同 | 支持通过公差筛选轴合同。在组板过程中，对于目标厚度相同的不同合同，公差下限不一定相同。一般来说大板的公差下限采用的是第一块小板规格。所以会把公差下限最大的合同，作为轴合同，放在组板的第一个BLOCK的第一个小板。 |