2.4.2 OPT软件的工作原理

TOC教程--by AMT 王玉荣、孔祥云 字串7

4.2.OPT软件的工作原理 字串1

OPT软件系统的算法现在仍是保密的，该算法的核心在于识别瓶颈及对瓶颈的排程安排（排序）。从模块构成来看，OPT系统主要由BUILDNET、SPLIT、SERVE和BRAIN几个模块构成。其信息流如图2-6所示。

图2-6OPT软件系统信息流程图
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具体的运行步骤主要有： 字串7

（l）构造制造企业的模型
要运行OPT，第一步就是要对企业进行模型构造，这是由BUILDNET模块来完成的。首先，需要对整个加工生产系统有一个完整的描述，这个功能是由一个叫做"产品网络"的模块来实现的。"产品网络"准确地表示了一个产品是怎样制造出来的，它包含产品结构文件和加工路线文件两部分内容，只不过在OPT中这两部分信息是通过网络结合在一起，构成一个文件。图2-7所示的就是一个OPT"产品网络"图。图的上端是市场需求（即企业的订货或预测），它联系着各种产品，即相应的产品装配，装配又依次联系着局部装配和零部件的加工制造，然后，与原材料联系在一起。对应于每个工序都给出了使用的资源、调整准备时间和加工时间。

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图2-7OPT产品网络
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对于企业现有的各种资源的具体描述是在"资源描述"这个模块中完成的。每种资源（机器、工人、空间等）及其替代资源和它们的相互影响、允许加工时间、用于加工的某种资源的数量等，都在这个模块中被确定下来。

OPT具有很完整的生产模拟功能，它允许定义每道工序的库存水平、最大库存限制、最小批量、辅助设备和计划延迟时间。除此之外，订货量和交货期也要输入"产品网络"。

BUILDNET模块是将"产品网络"和"资源描述"模块中的信息结合起来，生成一个工程网络。BUILDNET的一个强有力的地方表现在其模型化的语言上，该语言能精确地描述生产制造中的大量数据，从而使得OPT对企业进行成功而精确的模型化构造。在工程网络中，OPT语言可以对各种可选择的作业，甚至对可选择的物料清单进行详细的描述。据称，在这样的网络中，完全描述各种关系只需24个数据字段。另外，BUILDNET还具有提示数据逻辑错误的功能，例如，"物料清单没有与工艺路线相联"、"存在没有去处的库存"、"顾客提出了不存在的产品的需求"等。此外，加之BUILDNET还具有便利的数据修改维护功能，从而保证了数据的相对精确。 字串6

（2）识别瓶颈
一旦工程网络建立起来，接下来的工作就是确定企业中的约束或瓶颈在哪里。这是由SERVE模块来完成的。通过运行工程网络以及采取类似MRP的倒排方法来实现，井假设每种资源的生产能力是无限的。SERVE可以看作是MRP系统的一种提高形式。SERVE的一个输出是各个资源的负荷率，这些负荷率与按MRP系统生成方式生产的数据相类似，一般较标准的形式可以参看图2-8所示。 字串9

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图2-8资源负荷率示例

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从图2-8中所示可以看出，资源的负荷率一般都是参差不齐的。通常的作法是通过将超量的负荷的前移或后移来实现能力平衡，但这将涉及到产品结构的所有层次，实现起来极其困难。SERVE模块在计算各个资源的负荷率的基础上，还计算了每种资源的平均负荷率，并以此来确定瓶颈。如果工程网络的数据完全精确，很明显，平均负荷率最高的就是瓶颈，如图2-8中所示的机器3。所以，这个阶段还包括一个数据的核实确认的过程。

（3）生产计划的生成
当一个瓶颈被确定之后，SPLIT模块将工程网络分成两部分：主网络（关键资源网络）和服务网络（非关键资源网络），主网络部分由瓶颈作业和其下游作业（包括顾客需求在内）构成，如图2-9所示，其余的部分为服务网络。对于主网络，通过BRAIN模块采用有限能力顺排的方法编制作业计划，目标是使瓶颈上的空闲时间为零，使产销率最大。BRAIN的处理机制至今尚未公开，其关键算法仍是保密的。它所生成的不仅包括生产计划，而且确定了每个作业的传送批量和加工批量。对于服务网络，则再通过SERVE模块采用无限能力倒排的方法编制作业计划。 字串8

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图2-9关键资源网络、非关键资源网络的划分

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第二次调用SERVE模块时，不是从定单上的完工期限开始倒排，而是从BRAIN模块确定的完工期限开始倒排。

（4）计划的保护
在生产计划生成之后，接着还应设置"缓冲器"。其中在两个关键的地方一般要设置"缓冲器"，一是在瓶颈资源前，二是在非瓶颈资源与来自瓶颈资源加工路线的交叉点上。计划中，工件在这些位置应安排在其需要的时间之前到达，提前多少时间应取决于某一特殊的制造环境，通常有几天或一个星期。使工件提前一个星期到达瓶颈将使瓶颈免受任何少于一个星期的干扰（或中断），在交叉点也有同样的关系，工件的提前到达，可以使整个系统的产出不受延迟的干扰。

以上步骤一旦完成，如果在系统中没有其它的约束或瓶颈，OPT的结果也就生成了。然而，通常在第一个循环的最后，往往会发现在系统中还有其它的瓶颈，如果这样，则应重新检查数据的合理性并返回重复以上的过程。一般要重复五到六次，直到所有的约束都移到工程网络的关键资源部分为止。 字串3