提示：西门子Opcenter APS（以前称为Preactor APS）是一系列生产计划和计划软件产品，可帮助您更好地协调制造流程。解决方案包括Siemens Opcenter高级计划和Siemens Opcenter高级计划。

炉资源合批优化问题描述

在制造业的生产制造过程中，存在这样一种类型的资源，他们可以将具有相同加工特性的产品进行同时加工处理，往往在他们前面有个缓存区堆积等待需加工的物料，炉资源在进行加工特性切换时往往会有产能的损失，因此生产调度人员经常会考虑如何提升炉子的生产效率、降低能耗，将等待区及即将进入的物料进行合批分组排序，我们把这一类问题称为炉资源的合批优化问题，这类问题在实际生产制造过程的具体对象工艺包含但不限于：热处理炉、干燥炉、浸渍、扩散等。

1. 炉资源排程的特点

1、       炉资源能同时处理的任务量可能有最大值和最小值限制，任务量限制可能跟体积或面积、工装卡具、载体等相关。

2、       每个炉资源都有自己的加工特点，不同加工属性类型（如炉温升温曲线）的不能同时一起加工，即炉资源有一起合并生产条件。

3、       炉资源一旦开工，不能再增加或者减少任务，且中间不得休息暂停，一旦加工开始，必须结束后，才能进行下一批任务的加工。

4、       炉资源加工时间和加工数量无关，，同批任务不论多少，加工时间为定值。

1. 炉资源排程的难点

1、       保证炉资源尽量满负荷生产有两点含义：保证高的满载率，即每次尽可能最大批量去工作；保证高的利用率，即炉资源运转的空闲时间尽可能短。这两点现实存在着权衡策略，为了保证高填充料有时必须牺牲利用率，因为不同物料到达缓存区的时间不一致。

2、       解决此类问题时，不仅需要考虑单点优化，还需要结合上下游工序的排程调度问题一起看，因为前后工序关系的制约，炉资源的组批优化策略的取决于上游机台的调度结果，另外炉资源的组批优化策略又会影响到下游资源组的调度结果。

3、       同时，在换型策略上，炉资源还需要兼顾考虑不同策略造成不同维度的浪费，如切换时间的浪费、能耗损失的浪费、质量稳定的风险，以便进行换型切换的排序规划（例如提升炉温或降低炉温）。

• 西门子OpcenterSC助力炉资源合批排程的方法

  
  

我们将整个炉资源的优化模型分为Filter Rule、GroupRule、Scheduling Rule

Filter Rule用于筛选可匹配炉资源生产的任务队列，包含但不限于炉资源可加工的产品属性参数匹配，任务在触发时间点前置条件的满足情况判断试算（例如再下一次开炉时，判断某任务能否到达缓存区）；

Group Rule用于组合可合批的生产任务，包含一起生产条件（相同升温曲线），约束限制（空间限制、工装卡具限制）；

Scheduling Rule用于根据目标函数，评估优化切换顺序，包含（交期、能耗、利用率、后续任务所用资源满载情况等等）；

这些规则在实际算法应用会交叉循环使用，同时整体排程算法最好还需要支持根据缓存区实际情况动态快速刷新任务队列以灵活快速应对实绩变化。

下图以简单的做饭问题举例，如何在Opcenter SC进行炉资源合批优化问题的处理：

假设我们可以做2种菜，每种菜都需要进行切菜准备、混合、再烘烤，其中烘烤是炉资源，每次烤箱烤A需要花费1个小时、B需要40分钟（批次用时，无关数量），我们将批次时间设置为60分钟和40分钟并将其赋值属性如下图所示，同时因为烤箱一旦打开就不好中途暂停，所以假设我们中午休息的话，上午最后剩余的10分钟是不能利用烤箱进行烤东西的，我们将烤箱的最大工序时间跨度增量百分比设置为0表示加工过程不允许中断。

并在资源中设定烘烤资源的一起生产条件为表属性2相同（Group Rule相同烘烤时间一起生产）

并设定炉资源的一起生产约束、约束用法用量（如同时烘烤数量限制）

设定排序规则评估标准（Scheduling Rule支持自定义、客制化、加权计算）

模拟9个客户订单需要的菜品不同、数量不同的排程，设定烤箱容量为同时最多烤10盘

采用APSPreferred Sequence进行资源优化排程，下端显示约束满足情况

锁定烤箱资源，倒排其他非瓶颈工序，减少制造周期，精益采购

此示例以简单的模型展示了Opcenter SC解决此类问题的基本思路，在实际业务应用过程中因为OpcenterSC可进行算法级别的高度柔性定制化开发及与西门子MES平台高度互联互通的特点，为全球企业的实际炉资源优化问题提供了可靠的解决方案。