提示：西門子Opcenter APS（以前稱為Preactor APS）是一系列生產計劃和計劃軟件產品，可幫助您更好地協調制造流程。解決方案包括Siemens Opcenter高級計劃和Siemens Opcenter高級計劃。

爐資源合批優化問題描述

在制造業的生產制造過程中，存在這樣一種類型的資源，他們可以將具有相同加工特性的產品進行同時加工處理，往往在他們前面有個緩存區堆積等待需加工的物料，爐資源在進行加工特性切換時往往會有產能的損失，因此生產調度人員經常會考慮如何提升爐子的生產效率、降低能耗，將等待區及即將進入的物料進行合批分組排序，我們把這一類問題稱為爐資源的合批優化問題，這類問題在實際生產制造過程的具體對象工藝包含但不限于：熱處理爐、干燥爐、浸漬、擴散等。

1. 爐資源排程的特點

1、       爐資源能同時處理的任務量可能有最大值和最小值限制，任務量限制可能跟體積或面積、工裝卡具、載體等相關。

2、       每個爐資源都有自己的加工特點，不同加工屬性類型（如爐溫升溫曲線）的不能同時一起加工，即爐資源有一起合并生產條件。

3、       爐資源一旦開工，不能再增加或者減少任務，且中間不得休息暫停，一旦加工開始，必須結束后，才能進行下一批任務的加工。

4、       爐資源加工時間和加工數量無關，，同批任務不論多少，加工時間為定值。

1. 爐資源排程的難點

1、       保證爐資源盡量滿負荷生產有兩點含義：保證高的滿載率，即每次盡可能最大批量去工作；保證高的利用率，即爐資源運轉的空閑時間盡可能短。這兩點現實存在著權衡策略，為了保證高填充料有時必須犧牲利用率，因為不同物料到達緩存區的時間不一致。

2、       解決此類問題時，不僅需要考慮單點優化，還需要結合上下游工序的排程調度問題一起看，因為前后工序關系的制約，爐資源的組批優化策略的取決于上游機臺的調度結果，另外爐資源的組批優化策略又會影響到下游資源組的調度結果。

3、       同時，在換型策略上，爐資源還需要兼顧考慮不同策略造成不同維度的浪費，如切換時間的浪費、能耗損失的浪費、質量穩定的風險，以便進行換型切換的排序規劃（例如提升爐溫或降低爐溫）。

• 西門子OpcenterSC助力爐資源合批排程的方法

  
  

我們將整個爐資源的優化模型分為Filter Rule、GroupRule、Scheduling Rule

Filter Rule用于篩選可匹配爐資源生產的任務隊列，包含但不限于爐資源可加工的產品屬性參數匹配，任務在觸發時間點前置條件的滿足情況判斷試算（例如再下一次開爐時，判斷某任務能否到達緩存區）；

Group Rule用于組合可合批的生產任務，包含一起生產條件（相同升溫曲線），約束限制（空間限制、工裝卡具限制）；

Scheduling Rule用于根據目標函數，評估優化切換順序，包含（交期、能耗、利用率、后續任務所用資源滿載情況等等）；

這些規則在實際算法應用會交叉循環使用，同時整體排程算法最好還需要支持根據緩存區實際情況動態快速刷新任務隊列以靈活快速應對實績變化。

下圖以簡單的做飯問題舉例，如何在Opcenter SC進行爐資源合批優化問題的處理：

假設我們可以做2種菜，每種菜都需要進行切菜準備、混合、再烘烤，其中烘烤是爐資源，每次烤箱烤A需要花費1個小時、B需要40分鐘（批次用時，無關數量），我們將批次時間設置為60分鐘和40分鐘并將其賦值屬性如下圖所示，同時因為烤箱一旦打開就不好中途暫停，所以假設我們中午休息的話，上午最后剩余的10分鐘是不能利用烤箱進行烤東西的，我們將烤箱的最大工序時間跨度增量百分比設置為0表示加工過程不允許中斷。

并在資源中設定烘烤資源的一起生產條件為表屬性2相同（Group Rule相同烘烤時間一起生產）

并設定爐資源的一起生產約束、約束用法用量（如同時烘烤數量限制）

設定排序規則評估標準（Scheduling Rule支持自定義、客制化、加權計算）

模擬9個客戶訂單需要的菜品不同、數量不同的排程，設定烤箱容量為同時最多烤10盤

采用APSPreferred Sequence進行資源優化排程，下端顯示約束滿足情況

鎖定烤箱資源，倒排其他非瓶頸工序，減少制造周期，精益采購

此示例以簡單的模型展示了Opcenter SC解決此類問題的基本思路，在實際業務應用過程中因為OpcenterSC可進行算法級別的高度柔性定制化開發及與西門子MES平臺高度互聯互通的特點，為全球企業的實際爐資源優化問題提供了可靠的解決方案。