APS系统设计经验分享(时间推导II - 2023.09)

news2024/11/16 7:56:04

        在前一篇关于APS系统设计分享文章(《APS系统设计经验分享(时间推导 - 2023.03)》)中,我们提到将会分享使用OptaPlanner作为规划引擎开发APS系统过程中,遇到的一些时间相关的设计建议与异常情况分析。后来一直忙于项目工作,直到现在才想起仍欠着这一篇,今天趁着给自己一点休息时间,把它总结一下,好让有类似设计场景的朋友们稍作参考。

任务加工时间受资源时间制约

        任务加工的开始时间与完成时间,除了遵循工单、前后工序等时间限制外,还受资源可用性的限制。即一个时间段是否有足够的资源量用于任务加工,资源量是否充足制约着任务的开始与结束时间。对于任务的时间限制,需要分别从可再生资源(即设备、人员等)与非可再生资源(通常表示物料)两个方面考虑。这两种资源,在我们的易排平台中定义如下:

可再生资源

        在时间轴上的不同时刻,资源的可用量不存在相关性,我称为可再生资源。例如设备、人员等资源,第1天分配了多少任务,并不影响第二天的产能。即只要任务不跨天,第2天的产能会"再生出来"。

非可再生资源

        在时间轴上的不同时刻,资源的可用量存在相关性,称为非可再资源。例如生产原料,耗材等消耗性物料,在一定库存量的基础上,第1天的消耗量将会影响第二天的可用量。即第1天消耗的物料,第2天不会再重新生成。

可再生资源的资源日历与资源可用性

资源日历

        大多数资源不可能 7 x 24工作,也不可能所有任务都能在一个班次(8或12小时)内完成,那么如何对资源的这些不规则时间片段与进行合理的表达呢?常见的APS产品,及我们的易排规划平台上都使用了资源日历的概念,为资源提供时间维度的资源量定义。即通过资源日历定义一个资源在什么时候有多少量可用。一些日常常规的、具有共通性的时间安排,可以通过资源日历来定义,当我们设计好一个日历后,适用于该日历的资源可共用该日历,从而大大减少各个资源独自设定工作时间的冗余工作。例如一个3班倒的加工企业,只需定义好早中晚班3个班次的工作时间,各个班组(每个班组可视作一个资源)直接套用适合自己的日历即可。那么从一个班组的角度来看,他们所在时间段的资源可用量是班组的成员人数,其它时间段(班组休息时段)资源可用量为0(即无人上班),引擎在对任务进行资源冲突判断时,休息时段将会被视作资源不足,从而不会安排任务在这些休息时段开始工作。

        要实现这个逻辑,我们在设计一个任务的计划开始时间与计划结束时间过程中,就需要结合资源日历来推导开始时间与完成时间。

资源可用性

        资源可用性是资源日历的补充与修订,前者通常用于资源的日常工作安排,后者则用于资源的特殊个性化工作时间设定。例如,一个设备原来按一周6天,每天20小时的资源日历安排作息时间,但当该资源遇到意外停机时,或该设备被分配于加工一个长周期的任务,在未来数天都不能再分配给其它任务时;这些停机的时间无法在资源日历上反映,而是通过资源可用性,针对性地为该设备提供其特殊的作息信息。当资源日历与资源可用性存在冲突时(例如同一资源的资源日历与可用性存在时间重复,或同一时间上的资源可用量不一致),以资源可用性为准。

        资源日历与资源可用性综合在一起,成为一个资源的真正作息时间。基于作息时间,在设计引擎的规划逻辑时,如何利用这些时间安排,令到任务安排遵循作息要求呢?

示例

        下面我们以具体案例方式细说一下,基于不固定资源工作时间条件下,具有静置时间要求的任务,实现前推式排程与后拉式排程的扮演过程。

        静置时间的定义是:加工完一个工序后,需要等待一定的时候,其后置工序才能开始。例如一个工件完成喷漆工序的一,需要等待4个小时才能进行下一个工序,则称这喷漆工序的静置时间为4小时。

        因为一个资源在时间轴上不同的时刻, 有休息(资源可用量等于0)与工作(资源可用量大于0,通常为1)两种状态. 规划过程中,假设一个工单有以下3个任务,以它们的前后关系以任务编号为序,形成前后依赖, 即 1 -> 2 -> 3

图片

        工单的就绪时间(时间索引)为0, 交付时间为21. 即工单在第0天才能开始, 必须在第21天前完成. 排程方式,分别有正排(前推式排程)倒排(后推式排程)两种方式.下面分别讨论这两种排程方式的时间推导过程。

正向排程

 当一个任务被分配到资源时, 若属于正排(即前推式排程), 则基于工单就绪时间, 往后推导各个任务的计划开始时间与计划结束时间,当遇到休息时间时,根据情况延后开始或结束, 推导过程逻辑如下图:

图片

通过图3可知:

  • 任务1:从时间第0天开始加工,经历第1,2两天休息后,在第4天完成加工生产, 并使用第5天作为静置时间;

  • 任务2: 从第6天开始加工,经过第8, 9和12三天休息后,在第14天完成生产, 并在第15天作为静置时间, 虽然第15天是休息日,但静置时间并不占用资源,因此在第15天完成静置;

  • 任务3: 跳过第16天(休息日),从第17开始加工, 在第18天完成加工, 至少整个工单在第18天完成, 早于第21天, 满足排程目标.

总结:当使用正向排程时, 首个任务(任务1)从工单的就绪时间开始生产, 最快可以在第18天可以完成整个工单中所有任务.

反向排程

        当一个任务被分配到资源时,若属于倒排(即后拉式排程), 则基于工单的交付时间,往前推导工单中各个任务的计划开始赶时间和计划结束时间,遇到资源休息时间则根据实际情况提前开始. 推导过程逻辑如下图:

图片

通过图4可知: 

  • 任务3:需要在第21天完成的话,则需要从第20天开始加工;

  • 任务2: 因为任务2有1天的静置时间,因此根据任务3的开始时间(索引20)进行推导,第19天为任务2的静置时间,因此其结束时间为第18天, 根据其加工时长,得到开始时间为第10天.

  • 任务1: 任务2需要在第10天开始的话,通过推导任务1必须在第7天完成, 并使用第8天作为任务1的静置时间, 尽管第8天是休息时间,但静置时间并不占用资源,因此可以把第8天作为静置.若任务需在第7天完成的话,则需要在第5天开始加工.

总结:当使用反向排程时, 末个任务(任务3)从工单的交付时间作为最晚生产时间, 往前推导,首个任务需要在第5天开始.


非可再生资源的库存量与入库计划对任务的影响

        除了可再生资源(通常用于表示设备、人员等)的作息时间安排对任务的开始、结束时间产生制约作用,非可再生资源(通常用于表示物料)同样也会对任务的时候安排产生影响。若待排数据中,非可再生资源仅存在库存量一个数量相关信息,则表示在该规划周期内(例如一个星期),可安排对某种物料存在依赖关系的任务,其物料的总要求量不能超过该物料的库存量。如下图:

图片

        一个星期内硫酸的库存量为200升,现有三个任务:任务1要求120L;任务2要求50L,任务3要求90L。在这一周的计划内,引擎按照资源量足够的前提下,尽可能安排多任务的原则,会得到一个方案如下:安排任务1与任务2在本周内执行,任务3因为资源不足,需要延后在本周以后才能执行。

        若一个物料除了提供初始状态时的库存量,还提供了计划周期内的补货计划(即在什么时候入库多少资源量),则引擎将会在库存量的基础上,还考虑补货计划,对生产计划作进一步优化。如下图:

图片

        计划初始状态的硫酸库存量与上面一致200L,同样也有3个任务,对硫酸的需求量也一样。但本次计划中,周三将有100L补充进库存,因此,3个任务都可以在本周内开始执行,只是其一个任务(例如上图中的任务3)需要等到周三的入库补充后才能执行。从而得到更精确的计划时间控制。


因时间计算逻辑,引起的OptaPlanner各种Corruption问题

        在处理时间推导逻辑过程中,经常遇到本来很正常的程序,加上一些时间推导逻辑后,就会出现“Score corruption”,"UndoMove corruption"与"Variable Listener Corruption". 这些异常产生的原因有很多,出现在计划启动阶段都是因为问题对象的数据不符合OptaPlanner对规划空间的一致性要求而导致的。

        我们知道,OptaPlanner在规划运算过程中,会使用栈结构来保存两个相邻方案的分数变更过程,当一个方案的评分为100分时,引擎会将它保存在栈中,并进行下一步探索,完成下一步探索后得到的新分数再压进栈中,例如得到新分数为110分,然后,再进行逆操作回到上一个分数为100的方案,但这个逆操作不是通过直接的变更回撤,而进行一个称为UndoMove的操作(因此被为doMove的逆操作),并计算逆操作得到的分数是否等于原方案的100分。当逆操作得到的分数不是100分时,就会抛出一个undoMove corruption的异常消息,表示引擎在进行探索过程中,出现逆操作得到的分数与原来的原始位置分数不一致。若doMove -> undoMove的过程存在异常,可证明这一步(即这个Move)的评分逻辑存在缺陷。这是最简单的一种异常,过程如下图。

图片

规划运算的一致性原则

        但其实在进行规划运算之前,引擎还会对传进来待求解问题对象进行一次合规性检验过程,该验证过程通过后,才会启动真正的规划运算,即Construction heuristic过程(启发式构造过程,简称CH阶段)。在合规性检验过程中,会进行方案分数评估以及影子变量侦听更新过程的合规性检验。此过程与规划过程中出现的Listenr Corruption的原理一致。总结为:你所提交问题对象的初始状态,必须符合规划运算中的一致性原则,否则引擎就无法进行启发式构造,形成一个用于寻优的启始化方案,进而对后续优化就无从谈起了。

        这些一致性原则中,很大一部分是我们在构造任务的时间维度的逻辑时,隐藏在实现代码中的缺陷造成的,例如:同时当一个任务存在静置时间的任务,在资源日历复杂性较强的资源上进行时间推导时,对任务的结束时间进行推算过程中,因为存在某些逻辑错误,导致同一个方案的两次推算得出不同的分值。例如上述doMove与UndoMove所使用的逻辑中,因时间运算逻辑考虑不周,导致两个步骤的评分不一致。这也是易排平台首次实现静置时间与资源日历,综合推导各种时间过程中,遇到的首个较难解决的UndoMove Corruption问题。当然也有一部分是违反了OptaPlanner规划中的某些变量修改原则,例如存在某些代码变更了Problem Fact的值,而造成的

        可以从OptaPlanner开发手册的以下一句话得到总论。当然文档对于一致性原则有详细讲解,需要细心阅读结合一定的开发积累,很容易识别引擎的这些构造要求。

        这个警告是描述一个关于各个变量之间互成影子变量的情况需要遵守的原则,但其实在上述提到的时间一致要求时,应该遵守同样的一致性原则,否则就会出现异常。而且因为时间推导过程出现的违反一致性原则与业务相关性较强,OptaPlanner的开发手册中并没有显示提及,需要通过一定的积累调试才能总结。

图片


与易排平台相关疑问,可以添加本人微信(13631823503)探讨,或关注我们的公众号【让APS成为可能】及时接收相关消息。

【完】

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.coloradmin.cn/o/973024.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系多彩编程网进行投诉反馈,一经查实,立即删除!

相关文章

CSS---flex布局

主要记录flex布局的要点以及实例 flex flex父标签的6个属性flex-direction: flex布局的方向flex-wrap: 是否可以换行flex-flow: flex-direction 和 flex-wrap 一起写justify-content:横向对齐方式align-items: 纵向对齐方式align-content: 有换行情况下的纵向对齐方…

DR IP-SoC China 2023 Day演讲预告 | 龙智Perforce专家解析芯片开发中的数字资产管理

2023年9月6日(周三),龙智即将亮相于上海举行的D&R IP-SoC China 2023 Day,呈现集成了Perforce与Atlassian产品的芯片开发解决方案,助力企业更好、更快地进行芯片开发。 D&R IP-SoC China 2023 Day 是中国首个…

[论文笔记]ESIM

引言 这是经典论文Enhanced LSTM for Natural Language Inference的笔记。 本篇论文文是建立在自然语言推理(Natural Language Inference,NLI)任务上的。提出了简单的通过基于LSTM的序列推理模型效果到达了当时的SOTA水平。同时基于该模型,在局部推理建模层和推理组合层使用了…

三维模型OBJ格式轻量化压缩在大规模场景的加载和渲染的作用分析

三维模型OBJ格式轻量化压缩在大规模场景的加载和渲染的作用分析 OBJ格式是一种常用的三维模型文件格式,它存储了三维模型的几何信息和纹理坐标等相关属性。在大规模场景中加载和渲染三维模型时,OBJ格式的轻量化压缩对于提高性能和效率起到了重要的作用。…

Java多线程(Thread)详解之启动与中断

在我的前一篇博客中直接介绍了Thread的”五种“打开方式:Thread的”五种“打开方式https://blog.csdn.net/qq_45875349/article/details/132644717?spm1001.2014.3001.5501 但是还没有详细的对Thread类进行说明,这篇博客主要对Thread类进行介绍&#x…

软件产品选型测试POC测试怎么做?

软件poc测试 一、基本概述 软件选型测试是在软件采购的前提或采购过程中,通过对待选软件进行测试比对,筛选出适合的软件。通过对候选的软件进行量化或非量化的横向比对测试,为建设单位选择产品、供货方参加投标提供较直接的依据。 二、测试…

现在的校招面试,管你是不是应届生

作者:小傅哥 博客:https://bugstack.cn 沉淀、分享、成长,让自己和他人都能有所收获!😄 一、他,上来打我! 【字节】除了MQ解耦发奖,是否还有比MQ更优的解决方案?【字节】…

算法通关村16关 | 堆与滑动窗口问题结合

1. 堆与滑动窗口问题结合 题目 LeetCode239 给你一个整数数组nums,有一个大小为k的滑动窗口从数组的最左侧移动到数组的最右侧,你可以看到在滑动窗口内的k个数字,滑动窗口每次只向右移动一位,返回滑动窗口中的最大值。 思路 对于…

css 文字单行多行超出长度后显示 ...

0.超出… 1、单行文本超出 <div class"content">测试数据&#xff1a;css单行文本超出显示省略号--------</div><style> .content{width: 200px;height: 200px;overflow:hidden;white-space: nowrap;text-overflow: ellipsis;-o-text-overflow:el…

linux信号量

通过学习linux的信号量&#xff0c;对linux的信号量进行了编程。

QT(9.4)tcp通信,数据库,opencv,

作业&#xff1a; 1.服务器 头文件&#xff1a; #ifndef WIDGET_H #define WIDGET_H#include <QWidget> #include <QTcpSocket>//客户端头文件 #include <QMessageBox>//消息对话框头文件 #include <QTcpServer>//服务器头文件 #include <list>…

docker报错解决方法

ERROR: readlink /var/lib/docker/overlay2/l: invalid argument 注意&#xff1a;会清空已有安装 sudo service docker stop sudo rm -rf /var/lib/docker sudo service docker start

LeetCode 热题 100——无重复字符的最长子串(滑动窗口)

题目链接 力扣&#xff08;LeetCode&#xff09;官网 - 全球极客挚爱的技术成长平台 题目解析 从s字符串中&#xff0c;去找出连续的子串&#xff0c;使该子串中没有重复字符&#xff0c;返回它的最长长度。 暴力枚举 依次以第一个、第二个、第三个等等为起点去遍历字符串&a…

Python小知识 - Python爬虫进阶:如何克服反爬虫技术

Python爬虫进阶&#xff1a;如何克服反爬虫技术 爬虫是一种按照一定的规则&#xff0c;自动抓取网页信息的程序。爬虫也叫网页蜘蛛、蚂蚁、小水滴&#xff0c;是一种基于特定算法的自动化程序&#xff0c;能够按照一定的规则自动的抓取网页中的信息。爬虫程序的主要作用就是从一…

springboot自动装配原理,手写一个starter。

文章目录 springboot自动装配原理手写starter手写starter总结&#xff1a; springboot自动装配原理 口述&#xff1a; springboot自动装配的话它其实就是只需要我们添加一个starter起步依赖&#xff0c;它就能完成这个依赖组件相关Bean的自动注入&#xff0c;其实就是自动的将…

ORB-SLAM2算法13之跟踪线程Tracking

文章目录 0 引言1 跟踪线程Tracking1.1 概述1.2 初始化1.2.1 单目初始化1.2.2 双目/RGBD初始化 1.3 跟踪方法1.3.1 恒速模型跟踪1.3.2 参考关键帧跟踪1.3.3 重定位跟踪 1.4 局部地图跟踪1.4.1 流程1.4.2 更新局部关键帧1.4.3 更新局部地图点1.4.4 进一步优化 1.5 关键帧生成1.5…

windows编程之线程同步万字总结(创建线程,互斥对象,互斥事件,信号量,关键段,多线程群聊服务器)

文章目录 创建线程方法一_beginthreadex函数讲解使用示例&#xff1a; 方法二CreateThread函数讲解:使用示例: 互斥对象:创建互斥对象CreateMutex 互斥事件介绍创建或打开一个未命名的互斥事件对象 信号量介绍信号量的相关函数使用示例 关键段相关函数错误使用示例正确使用示例…

vite介绍

vite vite是一种新的前端构建工具&#xff0c;vite借助了浏览器对ESM的支持&#xff0c;采用和传统webpack打包完全不一致的unbundle打包机制&#xff1b; vite的快主要体现在两个方面&#xff0c;快速的冷启动和快速的热更新 快速的冷启动&#xff1a;vite只需启动一台静态页…

如何将Express项目部署到Vercel

什么是Vercel&#xff1f; 想必好多前端同学都知道Vercel吧&#xff01;如果还不了解的同学也没关系&#xff0c;好好看这篇文章&#xff0c;认识认识Vercel&#xff0c;我想对你部署项目有一定帮助。 Vercel 是一个云平台&#xff0c;用于托管和部署静态网站、前端应用程序以…

2023年无形资产评估研究报告

第一章 无形资产概况 1.1 定义 无形资产是一种缺乏物质实体的资产。例如&#xff0c;专利、版权、特许权、商誉、商标和商号&#xff0c;以及软件等。这与物质资产&#xff08;如机器、建筑等&#xff09;和金融资产&#xff08;如政府证券等&#xff09;形成了对比。无形资产…