Xpress-MP在生产运作与调度中的研究与应用(4)
1．3 论文的主要研究内容
其实总的看来目前对于生产调度问题的研究主要还是集中在方法和理论的研究，而生产调度软件和模型的研究还处在发展的阶段。在这些软件当中Xpress-MP因其解决数值求解困难或求解不稳定的问题的能力而声名远扬。
严格来说Xpress-MP是一款运筹学优化仿真软件，一个数学建模和优化工具包，它用于求解线性，整数，二次，非线性，以及随机规划问题。它的工具包囊括Xpress-Optimizer、Xpress-SLP、Xpress-SP、Xpress-Kalis等求解引擎，应用这些求解引擎可以方便的解决线性规划、非线性规划、随机规划、有约束规划等生产调度类型。同时Xpress-MP工具包可以用于所有常见的计算机平台，并具有不同性能的版本，以及解决各种不同规模的问题，同时它支持多种用户/软件接口。鉴于这些优点Xpress-MP仿真、建模、求解软件市场中遥遥领先。
在该课题中将以制造系统生产运作与调度中的典型案例为研究与应用对象，结合Xpress-MP运筹学优化仿真软件的功能特点，通过适当的编程解决实际工程问题。
2 生产运作与调度过程中的常见问题
生产过程既是物料消耗过程，同时也是生产对象的价值增值过程，随着原材料和各种辅助材料的消耗逐步改变生产对象的物理属性或化学属性最终变为产成品。
生产调度是制造生产系统的核心，生产管理任务顺利实施与完成，都需要合理生产调度方案的保证。生产调度研究的是如何合理分配生产过程中的各种资源、减少加工准备时间、等待时间以及消除各种浪费，从而提高车间生产效率，降低生产成本。同时合理的生产调度方案能够大大的缩短交货时间、产品生产周期，提高设备利用率以及降低在制品率。因此合理的生产调度方案可以保证生产系统高效的运转，具体表现为：保证生产计划有效的实施；高利用率的消耗生产资源；实现均衡生产和准时生产；减少车间资金占用。基于这些因素车间调度成为制造系统最活跃的部分，同时也是生产系统研究的前沿问题之一。
运用Xpress-MP软件解决车间生产调度问题实际上是一个对车间生产现场进行建模并求解的过程，在使用Xpress-MP之前我们有必要对车间调度模型进行一些简单的了解和分析。
2．1 车间生产运作与调度常见模型
（1）作业车间调度问题（Job Shop Scheduling Problem,JSSP）
作业车间调度问题(JSSP)是最困难的约束组合优化问题和典型的NP难问题，其特点是没有一个有效的算法能在多项式时间内求出其最优解．现代经济日益强化的竞争趋势和不断变化的用户需求要求生产者要重新估价生产制造策略，如更短的产品生产周期和零库存系统等，而JSSP生产环境最适宜满足现有经济和用户的需求。利用有限的资源满足被加工任务的各种约束，并确定工件在相关设备上的加工顺序和时间，以保证所选择的性能指标最优，能够潜在地提高企业的经济效益。
所谓作业车间调度模型是指工作中心围绕不同类型的设备或工序来组织，每个加工单元完成一类特定的任务。JSSP问题可描述为：m台机器加工n个工件，每个工件包含由多道工序组成的一个工序集合．工件有预先确定的加工顺序，每道工序的加工时间t,在给定的时间每个机器只能加工一个工件，并且每个工件只能由一台机器处理．不同工件的加工顺序无限制，工序不允许中断；要求在可行调度中选出最佳方案以满足一定的性能指标。求解满足以上条件的工件加工顺序即构成JSSP调度问题。
作业车间调度的任务就是在满足加工件工艺路线限制的前提下，为每个工件设计合理的加工顺序和路线，使得在这种加工路线下可以达到最优化的指标（如最小加工时间，最小超时等）。在作业车间调度问题中需要考虑工件加工路线和设备能力的双重约束，属于车间调度问题中比较困难的问题之一。