0 前 言

    企業(yè)信息化是指在企業(yè)業(yè)務(wù)流程和生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)重組和優(yōu)化的基礎(chǔ)上，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)對(duì)企業(yè)進(jìn)行集成化管理，實(shí)現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部、外部信息共享和信息資源的有效利用，以提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。

    企業(yè)信息化的目的是提高企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)能力， 提高經(jīng)濟(jì)效益和保證持續(xù)發(fā)展。

    企業(yè)信息化主要涉及以下領(lǐng)域：①.工程技術(shù)領(lǐng)域，一個(gè)現(xiàn)代企業(yè)在新產(chǎn)品的研究、設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)和工藝設(shè)計(jì)方面，為了縮短研發(fā)周期，保證設(shè)計(jì)一次成功，需采用現(xiàn)代信息技術(shù)和相應(yīng)的管理方式，如CAX、虛擬制造技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、并行工程等。②.生產(chǎn)運(yùn)作領(lǐng)域，一個(gè)現(xiàn)代企業(yè)要求它的生產(chǎn)運(yùn)作系統(tǒng)，對(duì)于多變的市場(chǎng)需求具有快捷的響應(yīng)能力和應(yīng)變能力。因此制造企業(yè)須廣泛采用數(shù)控技術(shù)、計(jì)算機(jī)集成技術(shù)，建立FMC、FMS、物流儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)和CIMS系統(tǒng)等。③.企業(yè)管理領(lǐng)域，使各種管理業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)集成化管理。而企業(yè)信息化是生產(chǎn)管理與控制優(yōu)化的基礎(chǔ)和必要條件。

1 生產(chǎn)管理與控制技術(shù)的必要性

    隨著制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)(Competition)日趨激烈、變化(Change)日新月異、顧客(customer)日漸成熟，以3C為特征的現(xiàn)代經(jīng)營(yíng)環(huán)境使機(jī)械制造企業(yè)臨著前所未有的新挑戰(zhàn)，如：金融危機(jī)導(dǎo)致的市場(chǎng)萎縮、原材料價(jià)格波動(dòng)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜、市場(chǎng)需求日趨多樣等問(wèn)題。在這種背景下，單純的添加制造設(shè)備、降低庫(kù)存、減少生產(chǎn)成本等傳統(tǒng)手段己收效甚微。如何將外部制造資源納入系統(tǒng)進(jìn)行合理利用、整體配置，如何將生產(chǎn)管理的重點(diǎn)由節(jié)支轉(zhuǎn)變?yōu)樵鍪�，如何尋找新的生產(chǎn)管理技術(shù)已經(jīng)成為制造業(yè)在激烈競(jìng)爭(zhēng)中生存和發(fā)展的必由之路。

2 生產(chǎn)管理與控制的各種技術(shù)

    企業(yè)通過(guò)各密切相連環(huán)節(jié)的協(xié)同聯(lián)動(dòng)，通過(guò)有效的生產(chǎn)規(guī)劃方法、優(yōu)化技術(shù)與控制策略，最終實(shí)現(xiàn)企業(yè)的生產(chǎn)目標(biāo)。生產(chǎn)管理的科學(xué)量化以及最優(yōu)規(guī)劃是實(shí)現(xiàn)制造系統(tǒng)有條不紊、高效運(yùn)轉(zhuǎn)的核心所在。但是由于生產(chǎn)管理與控制問(wèn)題的復(fù)雜性、困難性和多變性等特點(diǎn)，目前的理論研究和生產(chǎn)實(shí)際仍存在較大差距。

    一些生產(chǎn)管理與控制技術(shù)，如制造資源計(jì)劃(Manufacturing Resource planning，MRPⅡ)或企業(yè)資源計(jì)劃(EntERPriseResoureeplanning，ERP)、準(zhǔn)時(shí)制生產(chǎn)(JustinTime，JIT）、約束理論(Theory of Constraints，TOC)等應(yīng)運(yùn)而生。它們是在不同的時(shí)代、不同的經(jīng)濟(jì)環(huán)境下根據(jù)不同的用戶需求相繼發(fā)展起來(lái)的。

    JIT變MRPⅡ注重設(shè)備利用率的推式生產(chǎn)為注重市場(chǎng)需求的拉式生產(chǎn)，TOC變JIT一味削減成本做法為力爭(zhēng)有效產(chǎn)出(Throughput，TP)的最大化，并允許合理庫(kù)存(Inventory，I)和運(yùn)營(yíng)費(fèi)(OperatingExpenses，OE)存在。這些生產(chǎn)管理技術(shù)在不同時(shí)期均發(fā)揮了不同的重要作用。

    ①企業(yè)進(jìn)行新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、老產(chǎn)品改造、產(chǎn)品戰(zhàn)略調(diào)整以及產(chǎn)品金融投資時(shí)，在如何在有限的資源下調(diào)整產(chǎn)品組合，使企業(yè)能夠充分利用現(xiàn)有資源能力，以投資收益最大化的問(wèn)題；

    ②企業(yè)在有限的資源限制下，如何權(quán)衡產(chǎn)品種類(lèi)和數(shù)量，進(jìn)一步確定企業(yè)主生產(chǎn)計(jì)劃(MastERProductionSehedule，MpS)，以使企業(yè)整體效益最優(yōu)；

    ③在企業(yè)既定產(chǎn)品品種結(jié)構(gòu)下，如何優(yōu)化其組合使其可行(滿足系統(tǒng)資源約)且整體效益最佳；

    ④為了使市場(chǎng)需求滿意度最好，面對(duì)企業(yè)內(nèi)部資源的限制，如何充分利用外部資源能力，使企業(yè)內(nèi)、外部資源得到優(yōu)化合理配置，以最少的代價(jià)進(jìn)行最少能力的拓展或提升，獲得最佳的收益。

    顯見(jiàn)，產(chǎn)品組合問(wèn)題是企業(yè)常見(jiàn)決策之一。它優(yōu)化既定市場(chǎng)需求下滿足資源能力約束的產(chǎn)品種類(lèi)和相應(yīng)數(shù)量，以使系統(tǒng)利潤(rùn)最大，并且相應(yīng)得到產(chǎn)品加工的優(yōu)先次序和資源的占用/分配情況，這些將為企業(yè)產(chǎn)品戰(zhàn)略調(diào)整、資源能力設(shè)計(jì)或能力調(diào)整、投資分析、MPS優(yōu)化等提供重要的數(shù)據(jù)支持和決策依據(jù)。

3 生產(chǎn)管理與控制優(yōu)化技術(shù)

    產(chǎn)品組合優(yōu)化屬于組合優(yōu)化(Combinatorial Optimization)問(wèn)題，是運(yùn)籌學(xué)(Operations Researeh，OR)中的一個(gè)經(jīng)典且重要的分支。它是典型的NP困難問(wèn)題，隨著產(chǎn)品種類(lèi)的增多、資源約束的增加，其求解難度呈指數(shù)遞增，無(wú)法在合理時(shí)間內(nèi)得到大規(guī)模產(chǎn)品組合的優(yōu)化解。

    產(chǎn)品組合優(yōu)化可以使利潤(rùn)最大化、在制品庫(kù)存水平降低，顧客滿意度提高等。研究產(chǎn)品組合優(yōu)化模型、構(gòu)建合適算法，在合理時(shí)間內(nèi)取得問(wèn)題的最優(yōu)解是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)之一。

4 優(yōu)化求解策略

    產(chǎn)品組合求解策略根據(jù)是否依賴產(chǎn)品優(yōu)先級(jí)分為:基于產(chǎn)品優(yōu)先級(jí)和能力約束的產(chǎn)品組合優(yōu)化和基于能力約束的產(chǎn)品組合優(yōu)化。

    (1)基于產(chǎn)品優(yōu)先級(jí)和能力約束的產(chǎn)品組合優(yōu)化

    基于產(chǎn)品優(yōu)先級(jí)排序的方法有兩種:

    ①無(wú)限能力約束下的產(chǎn)品優(yōu)先級(jí)排序方法:先在不考慮能力約束情況下采用交付期最早優(yōu)先(Earliest Due Date，EDD)或延遲成本優(yōu)先(Apparent Tardiness Cost，ATC)規(guī)則進(jìn)行優(yōu)先級(jí)排序，再依據(jù)產(chǎn)品優(yōu)先級(jí)進(jìn)行產(chǎn)品組合，使各瓶頸設(shè)備能力都能得到滿足。因?yàn)楫a(chǎn)品優(yōu)先級(jí)排序時(shí)只考慮市場(chǎng)的需求而不考慮其自身能力的約束，所以產(chǎn)品組合過(guò)程中需要不斷地進(jìn)行能力平衡，工作量巨大。

    ②有限能力約束下的產(chǎn)品優(yōu)先級(jí)排序方法:TOCh法是典型的此種類(lèi)型，它先識(shí)別瓶頸，再考慮產(chǎn)品的有效產(chǎn)出和系統(tǒng)自身能力的限制來(lái)排序產(chǎn)品的優(yōu)先級(jí)，最后依據(jù)產(chǎn)品優(yōu)先級(jí)得到滿足瓶頸能力限制的產(chǎn)品組合。采用了類(lèi)似TOCh法的運(yùn)作邏輯，只不過(guò)產(chǎn)品優(yōu)先級(jí)是以產(chǎn)品邊際貢獻(xiàn)、客戶重要性和交貨可靠性三因素的乘積來(lái)代替TOCh瓶頸單位時(shí)間的有效產(chǎn)出”指標(biāo)進(jìn)行排序。顯見(jiàn)，上述兩種策略都是先排序產(chǎn)品優(yōu)先級(jí)，再依據(jù)產(chǎn)品優(yōu)先級(jí)確定產(chǎn)品組合。這兩種策略均存在無(wú)法優(yōu)化產(chǎn)品組合的可能。這是因?yàn)?①很可能因?yàn)椤疤?/P>

    假沉頸的存在而誤導(dǎo)產(chǎn)品的優(yōu)先級(jí)。因?yàn)槠款i的確定和產(chǎn)品組合過(guò)程密切相關(guān)，如果僅考慮市場(chǎng)需求，很可能得到“虛假”的瓶頸;②即便瓶頸辨識(shí)無(wú)誤，按已確定的產(chǎn)品優(yōu)先級(jí)無(wú)法保證瓶頸資源的能力恰好被充分利用，若瓶頸資源上存在空閑時(shí)間，則得到的產(chǎn)品組合肯定不是最優(yōu)組合。

    (2)基于能力約束的產(chǎn)品組合優(yōu)化

    MRPⅡ法先根據(jù)固定提前期進(jìn)行無(wú)限能力倒排，再根據(jù)有限能力約束反復(fù)循環(huán)進(jìn)行能力負(fù)荷平衡以確定產(chǎn)品的組合;MRPⅡ法由于其反復(fù)循環(huán)平衡，不分重點(diǎn)地對(duì)所有設(shè)備、所有產(chǎn)品的所有層次的所有計(jì)劃按照整個(gè)流程全部運(yùn)行一遍，不僅計(jì)算量大，而且很可能因?yàn)閿?shù)據(jù)的不精確得到產(chǎn)品的非優(yōu)化組合。因此，改變產(chǎn)品組合優(yōu)化必須依賴產(chǎn)品優(yōu)先級(jí)的思維定勢(shì)，探索產(chǎn)品組合求解的優(yōu)化策略是當(dāng)前算法研究的另一個(gè)重點(diǎn)。

5 生產(chǎn)管理與控制優(yōu)化技術(shù)的意義

    生產(chǎn)管理與控制優(yōu)化技術(shù)作為新的生產(chǎn)管理哲理已在國(guó)外取得了相當(dāng)可觀的經(jīng)濟(jì)效益，其研究、應(yīng)用迅速升溫，且已推廣到不同的應(yīng)用領(lǐng)域，如項(xiàng)目管理、成本控制、供應(yīng)鏈等。企業(yè)界的實(shí)踐也表明了TOC生產(chǎn)管理技術(shù)的實(shí)用和有效:增加有效產(chǎn)出68%，減少庫(kù)存50%，減少提前期69%，減少制造周期66%，提高客戶滿意度60%，提高利潤(rùn)80%。而國(guó)內(nèi)對(duì)TOC的研究剛剛起步，且主要集中在概念的闡述和思想的介紹上，缺乏系統(tǒng)、深入的研究，和國(guó)外相比，差距甚大。

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本文標(biāo)題：生產(chǎn)管理與控制優(yōu)化技術(shù)淺議

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