基于TOC的作业计划方法研究周红安田锡天贾晓亮耿俊浩（西北工业大学CAPP与制造工程软件研究所西安市710072）摘要：为解决车间生产不均衡以及作业计划工作繁杂的问题，研究了基于约束理论(TOC)的作业计划方法。该方法先找出生产系统瓶颈资源，然后根据基于启发式规则的调度算法生成瓶颈工序作业计划，再对瓶颈工序上下游工序按拉动式和推动式生产生成非瓶颈工序作业计划。文章首先论述了该方法的处理过程，然后详细分析了生产系统瓶颈识别技术以及基于启发式规则的瓶颈工序排序算法，最后通过实例验证了该方法的有效性。关键词：约束理论；作业计划；启发式规则ResearchonJobShopSchedulingBasedonTOCAbstract：Inordertobalancetheworkshopproductionandsimplifythejobshopscheduling,hasstudiedamethodofJobshopschedulingbasedonTOC.Themethodidentifythebottleneckoftheproductionsystemfirst；thengeneratetheoperationalplansofthebottleneckprocessbasedonheuristicrules；finally,theupstreamanddownstreamprocessesofthebottleneckareimplementedonthepullandpush-typeproduction.Thisarticlediscusstheprocessofthemethodfirst；thenanalysisthebottleneckidentificationtechnologyoftheproductionsystemsandheuristicrules-basedsortingalgorithmofthebottleneckprocesses；Finally，demonstratetheeffectivenessofthemethodthroughanexample.Keyword：TheoryofConstraints；ShopJobScheduling；Heuristicrules1引言生产车间作为制造型企业的核心部门，车间生产能力决定了企业的实际生产能力，而车间生产管理水平是决定车间生产能力的关键因素之一。作业计划作为车间生产管理的核心，合理的车间作业计划对提高企业生产能力起着重要的作用。近年来，以制造资源计划(ManufacturingResourcesPlanning，MRPⅡ)为核心的企业资源计划系统在我国企业中得到了较好的推广和应用。但MRPII存在三方面的不足：(1)能力约束考虑不足，往往造成生产计划无法完成、物料需求不切实际等情况；(2)不识别生产资源中的瓶颈，而瓶颈才真正控制了系统的有效产出；(3)生产计划与控制相分离，MRPII制定计划时不考虑控制，而通过事后反馈进行生产控制，相对于生产实际存在着无法避免的滞后[1]。因此MRPII不适合于车间级的作业计划管理。针对上述问题，本文结合约束理论(TheoryOfConstraints，TOC)[2]，提出了基于TOC的作业计划方法，并对该方法中瓶颈识别技术和关键工序作业排序等关键问题进行了深入研究。2基于TOC的作业计划过程TOC擅长于能力管理和现场控制，专注于资源安排，通过瓶颈识别、瓶颈调度，并使其余环节与瓶颈生产同步，保证物流平衡，寻求需求和能力的最佳结合，使系统产销率最大[3]。TOC编制计划的思想是：考虑计划期内的系统资源约束，先用有限能力排产法安排瓶颈资源作业计划，再以瓶颈资源作业计划为基准，把瓶颈工序之前、之间、之后的工序分别按拉动、工艺顺序、推动的方式排定，并进行一定优化，使非瓶颈的作业计划与瓶颈资源上的工序同步。TOC生产管理技术编制作业计划如图1所示：图1TOC作业计划方法通过以上分析，可将基于TOC的作业计划划分为四个主要过程：能力需求计划与平衡、瓶颈资源识别、关键工序作业计划、非关键工序作业计划，如图2所示。首先，将生产需求转换成相应的能力需求，估算可用能力并确定采取措施，以协调生产能力与生产负荷的差距，避免因作业计划能力需求考虑不足而造成的生产计划无法按期完成；其次，找出生产系统中限制工作流整体水平的资源，即瓶颈资源，构造出车间的瓶颈资源网络和非瓶颈资源网络，流经瓶颈资源的工序称为瓶颈工序或关键工序，否则称之为非瓶颈工序或非关键工序；然后，编制关键工序作业计划，瓶颈资源通常任务多、时间紧，如何科学合理的安排瓶颈工序作业计划从而最大程度发挥瓶颈资源产能是关键问题；最后，以关键工序为基准，对关键工序上下游工序按拉动式和推动式生产进行作业计划，在作业计划时充分考虑到了工件在加工过程中各工序之间的先后关系，避免了生产控制相对于计划的滞后。图2基于TOC的作业计划过程能力需求计划与平...
