Luận văn thạc sĩ công nghệ thông tin ứng dụng mô hình job shop linh động để hỗ trợ lập lịch sản xuất cho một công ty

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG
***


NGUYỄN HỮU THIÊN ÂN


ỨNG DỤNG MÔ HÌNH JOB-SHOP LINH ĐỘNG ĐỂ HỖ
TRỢ LẬP LỊCH SẢN XUẤT CHO MỘT CÔNG TY
Chuyên ngành Công Nghệ Thông Tin
Mã số: 60.48.02.01


LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN






Giáo viên hướng dẫn: PGS. TS. Trần Văn Lăng

Đồng Nai, Năm 2012

LỜI CẢM ƠN

Viết một luận văn là một trong những việc khó nhất mà em phải hoàn thành
từ trước đến nay. Trong quá trình thực hiện luận văn em đã gặp rất nhiều khó khăn
và bở ngỡ. Nếu không có những sự giúp đỡ và động viên của quý thầy cô thì có lẽ
em đã không hoàn thành luận văn này.

Xin chân thành cảm ơn Phó Giáo Sư Tiến sĩ: Trần Văn Lăng đã tận tình
hướng dẫn và quý thầy cô khoa công nghệ thông tin, khoa sau đại học đã truyền
dạy những kiến thức quý báu trong chương trình cao học và giúp đỡ kinh nghiệm
cho luận văn hoàn thành được thuận lợi.




LỜI CAM ĐOAN


Tôi xin cam đoan: Bản luận văn tốt nghiệp này là công trình nghiên cứu thực
sự của cá nhân, được thực hiện trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết, kiến thức kinh điển,
nghiên cứu khảo sát tình hình thực tiễn và dưới sự hướng dẫn khoa học của Phó
Giáo sư Tiến sĩ: Trần Văn Lăng.


Các số liệu, mô hình toán và những kết quả trong luận văn là trung thực, các
chiến lược đưa ra xuất phát từ thực tiễn và kinh nghiệm, chưa từng được công bố
dưới bất cứ hình thức nào trước khi trình, bảo vệ và công nhận bởi “ Hội Đồng đánh
giá luận văn tốt nghiệp Thạc sĩ công nghệ thông tin ”.

Một lần nữa, tôi xin khẳng định về sự trung thực của lời cam kết trên.




MỤC LỤC
Trang
Trang phụ bìa
LỜI CẢM ƠN

LỜI CAM ĐOAN

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

DANH MỤC BẢNG

DANH MỤC HÌNH

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỒNG QUAN 1

1.1.

Tổng quan về bài toán lập lịch: 1

1.1.1.

Bài toán lập lịch Job shop: 1

1.1.2.

Phân loại các vấn đề lập kế hoạch: 3

1.2.

Giới thiệu về luận văn: 5

1.2.1.

Mục tiêu của luận văn: 6

1.2.2.

Nội dung trình bày luận văn: 6

1.2.3.

Các công việc cần thực hiện: 6

i.

Giai đoạn đầu tiên: 7

ii.

Giai đoạn thứ 2: 7

iii.

Giai đoạn thứ 3: 8

CHƯƠNG 2:MỘT SỐ VẤN ĐỀ HỖ TRỢ LẬP LỊCH TRONG SẢN XUẤT . 10

2.1.

Ý nghĩa lập kế hoạch sản xuất: 10

2.2.

Mô hình dữ liệu: 13

2.3.

Mô hình sản xuất: 15

2.3.1.

Phân loại theo hình thức tổ chức sản xuất: 16

a.

Sản xuất liên tục (Flow shop): 16

b.

Sản xuất gián đoạn (Job shop): 16

c.

Sản xuất theo dự án: (Open shop) 17

2.3.2.

Phương pháp quản lý sản xuất: 18

2.4.

Cấu trúc hệ thống: 19


2.5.

Mô hình toán học và các giải thuật: 19

2.5.1.

Các phương pháp Metaheuristics: 20

2.5.1.1.

Phương pháp lai metaheuristics (Hybrid metaheuristics): 20

2.5.1.2.

Phương pháp tìm kiếm địa phương (Local search): 21

2.5.1.3.

Lặp lại tìm kiếm địa phương (Iterated local search): 23

2.5.2.

Các luật phân phối Heuristics: 24

2.5.3.

Thuật toán di truyền (Genetic algorithms): 25

2.5.4.

Thuật toán tìm kiếm Tabu (Tabu search): 28

2.5.5.

Thuật toán mô phỏng luyện kim (Simulated Annealing): 29

2.5.6.

Thuật toán tối ưu hóa thuộc địa đàn kiến (Ant Colony
Optimization) : 30

2.5.6.1.

Nguồn gốc thuật toán: 30

2.5.6.2.

Miêu tả thuật toán ACO: 33

2.5.7.

Thuật toán hệ thống đẩy (push system): 37

CHƯƠNG 3:HỆ THỐNG LẬP LỊCH TRONG SẢN XUẤT 39

3.1.

Mô hình sản xuất: 39

3.1.1.

Mô hình sản xuất của ngành công nghiệp dược phẩm: 39

3.1.2.

Mô hình phương pháp quản lý sản xuất tại công ty BV Pharma:
40

3.1.3.

Quy trình sản xuất: 42

3.1.3.1.

Giai đoạn chuẩn bị: 42

3.1.3.2.

Giai đoạn pha chế: 42

3.1.3.3.

Giai đoạn dập viên: 43

3.1.3.4.

Giai đoạn bao phim: 43

3.1.3.5.

Giai đoạn ép vĩ hay vô chai: 43

3.1.3.6.

Giai đoạn đóng gói: 43

3.1.4.

Các yêu cầu đặt cho hệ thống lập lịch : 43

3.2.

Mô hình dữ liệu : 47

3.3.

Thuật toán lập lịch: 47

3.3.1.

Thuật toán Jopshop: 48


3.3.2.

Thuật toán lập kế hoạch đẩy: 52

3.3.3.

Thuật toán tối ưu hóa thuộc địa đàn kiến (Ant Colony
Optimization): 55

3.4.

Cấu trúc phần mềm: 58

3.4.1.

Cập nhật cơ sở dữ liệu và tạo ra một lịch trình mặc định: 58

3.4.2.

Tối ưu hóa kết quả lập kế hoạch thông qua ACO: 59

3.4.3.

Sửa đổi kết quả lựa chọn tối ưu hóa: 60

CHƯƠNG 4:CHƯƠNG TRÌNH THỬ NGHIỆM 62

4.1.

Cấu trúc hệ thống: 62

4.2.

Cơ sở dữ liệu: 62

4.3.

Giao diện: 63

4.3.1.

Màn hình đăng nhập: 63

4.3.2.

Màn hình cập nhật thông tin đơn đặt hàng: 64

4.3.3.

Màn hình cập nhật thông tin sản phẩm: 65

4.3.4.

Màn hình cập nhật thông tin máy: 65

4.3.5.

Màn hình cập nhật thông tin khách hàng: 66

4.3.6.

Màn hình thông tin ngày nghỉ: 66

4.3.7.

Màn hình thông tin tăng ca: 67

4.4.

Thử nghiệm: 67

4.4.1.

Hệ thống tính toán thời gian sản xuất thực tế: 68

4.4.1.1.

Thời gian tiêu chuẩn của mỗi sản phẩm trên mỗi máy trạm: . 69

4.4.1.2.

Thời gian chờ đợi trên mỗi máy trạm: 70

4.4.1.3.

Thời gian cài đặt máy: 70

4.4.1.4.

Xét thời gian thực hiện trên các máy trạm: 71

4.4.2.

Kết quả hoán vị của thuật toán ACO: 78

4.4.3.

So sánh kết quả lập kế hoạch mặc định với kết quả của thuật
toán ACO: 81

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
Từ viết tắt Nguyên văn Ý nghĩa
ADI Advance demand information Thông tin nhu cầu ứng
trước
ACO Ant Colony Optimization Tối ưu hóa thuộc địa đàn
kiến
MPCS manufacturing planning and control
systems
Lập kế hoạch sản xuất và hệ

thống kiểm soát
MRP material requirement plan Nguyên liệu yêu cầu cho kế
hoạch
PICS production and inventory control system Sản xuất và hệ thống kiểm
soát hàng tồn kho
SA Simulated Annealing Thuật toán mô phỏng luyện
kim
TS Tabu search Thuật toán tìm kiếm Tabu







DANH MỤC BẢNG
Trang
Bảng 1.1. Thể hiện công việc trên các máy theo thuật toán Job-shop 4

Bảng 2.1. Các nhiễu loạn trong nhà máy 15

Bảng 3.1. Thể hiện tiến trình tuần tự các 3 công việc trên 6 công đoạn làm việc 49

Bảng 4.1. Dữ liệu đặt hàng tháng 7/2012[4] 67

Bảng 4.2. Mô tả thời gian tiêu chuẩn sản xuất ra sản phẩm của các máy trạm khác
nhau của mỗi sản phẩm sản xuất trong công ty. 69

Bảng 4.3. Mô tả thời gian chờ đợi sản phẩm cần thiết trên máy trạm khác nhau. 70

Bảng 4.4. Mô tả thời gian thiết lập cần thiết trên máy trạm mỗi khi hoàn tất một sản
phẩm. 70

Bảng 4.5. Mô tả thời gian biểu được tạo ra từ hệ thống lập kế hoạch. 71

Bảng 4.6. Mô tả thời gian bắt đầu và thời gian kết thúc cho tất cả các sản phẩm. 73

Bảng 4.7. Mô tả thời gian bắt đầu và thời gian kết thúc cho tất cả các sản phẩm. 74

Bảng 4.8. Mô tả thời gian bắt đầu và thời gian kết thúc cho tất cả các sản phẩm. 75

Bảng 4.9. Mô tả thời gian bắt đầu và thời gian kết thúc cho tất cả các sản phẩm. 75

Bảng 4.10. Mô tả thời gian bắt đầu và thời gian kết thúc cho tất cả các sản phẩm. . 76

Bảng 4.11. So sánh lịch trình mặc định với lịch trình tối ưu 81

Bảng 4.12. So sánh lịch trình mặc định của tháng 4,5,6,7 với lịch trình tối ưu tháng
4,5,6,7 82






DANH MỤC HÌNH
Trang
Hình 1.1. Một thể hiện cho bài toán Job-shop 5

Hình 1.2. Sơ đồ giai đoạn thứ 1. 7

Hình 1.3. Sơ đồ giai đoạn thứ 2 8

Hình 2.1. Mô hình tiến trình xây dựng hệ thống lập lịch sản xuất 13

Hình 2.4. Sơ đồ của một công việc sản sản xuất dây chuyền 17

Hình 2.5. Sơ đồ một dây chuyền sản xuất của Open shop 18

Hình 2.3. Cấu trúc hệ thống lập lịch. 19

Hình 2.4. Hoán chuyển vùng lân cận. 22

Hình 2.5. Thay đổi vùng lân cận 22

Hình 2.6. Chèn vào vùng lân cận 23

Hình 2.7. Tóm tắt của ILS 23

Hình 2.8: Chu kỳ sinh sản trong một giải thuật di truyền 26

Hình 2.9. Minh họa của cây cầu nhị phân đối xứng 31

Hình 2.10: Minh họa của cây cầu nhị phân không đối xứng 33

Hình 2.11. Mô tả việc lựa chọn đường mòn pheromone của kiến. 34

Hình 3.1. Mô tả tiến độ sản xuất theo đơn đặt hàng 41

Hình 3.2. Thể hiện thời gian chờ khác nhau ở một máy trạm 45

Hình 3.3. Mô hình biểu hiện lập kế hoạch sản xuất 46

Hình 3.4. Mô hình biểu hiện dữ liệu sản xuất 47

Hình 3.5. Mô hình xử lý n công việc trên m máy trạm theo thuật toán Jobshop 51

Hình 3.6. Mô hình lập lịch đẩy trong dây chuyền sản xuất 52

Hình 3.7. Mô hình xử lý n công việc trên m máy trạm theo thuật toán đẩy 54

Hình 3.8. Mô hình tối ưu hóa thuộc địa đàn kiến 57

Hình 3.9. Mô hình hiển thị biểu đồ dòng chảy của thủ tục đầu tiên vận hành hệ
thống lập kế hoạch: 59

Hình 3.10. Mô hình hiển thị biểu đồ lưu lượng của kết quả thông qua việc tối ưu
hóa bằng phương pháp ACO. 60

Hình 3.11. Một biểu đồ lưu lượng tổng thể đơn giản hóa thủ tục hoạt động hệ thống
lập kế hoạch. 61

Hình 4.1. Mô hình cơ sở dữ liệu 63

Hình 4.2. Màn hình đăng nhập 64

Hình 4.3. Màn hình thông tin đơn đặt hàng. 64

Hình 4.5. Màn hình thông tin máy 65

Hình 4.6. Màn hình thông tin khách hàng. 66


Hình 4.7. Màn hình thông tin ngày nghỉ. 66

Hình 4.8. Màn hình thông tin tăng ca. 67

Hình 4.9. Màn hình sơ đồ Gantt mặc định 78

Hình 4.10. Màn hình các giải pháp của thuật toán ACO 79

Hình 4.11. Bố trí lại kết quả từ ACO 80

Hình 4.12. Kết quả tối ưu của thuật toán ACO 81


-1-
CHƯƠNG 1:
GIỚI THIỆU TỒNG QUAN

1.1. Tổng quan về bài toán lập lịch:
Lập kế hoạch một hệ thống sản xuất có thể là một trong những nhiệm vụ
phức tạp nhất trong việc quản lý hoạt động sản xuất. Vì vậy, việc trợ giúp của hệ
thống phần mềm máy vi tính đã trở nên hữu ích hơn để đáp ứng nhu cầu của ngành
công nghiệp. Tầm quan trọng của thiết kế một hệ thống có hệ thống, đặc biệt là sử
dụng các hệ thống máy tính đã làm tăng năng suất của các nhà sản xuất sản phẩm
đáp ứng nhu cầu của khách hàng. Trong môi trường làm việc thực tế, các vấn đề
thích hợp nhất mà thách thức các nhà sản xuất cung cấp sản phẩm đúng thời gian
cho khách hàng và quản lý các nguồn tài nguyên hữu hạn của doanh nghiệp để tối
đa hóa năng suất của doanh nghiệp.

Với sự đa dạng của bài toán lập lịch chẳng hạn như: lập lịch quản lý một dự
án, lập lịch xếp lớp cho giáo viên, lập lịch sản xuất và lập lịch trong các loại ngành
nghề khác nhau. Trong chương này nghiên cứu về bài toán lập lịch sản xuất. Do có
một tính chất chung trong bài toán lập lịch sản xuất thường được mô tả dựa trên ba
tính đặc tính như: công việc, môi trường máy và tiêu chuẩn tối ưu. Sự phân loại này
đang dùng rộng rãi được giới thiệu qua nhiều tài liệu nghiên cứu [19]
1.1.1. Bài toán lập lịch Job shop:
Trong cuối những năm 1950, B.Gi er và GLThompson trong bài báo có tiêu
đề "Các thuật toán để giải quyết các vấn đề kế hoạch sản xuất" [6] cho rằng nó
không phải là cần thiết để tìm kiếm cho một lịch trình tối ưu trên tất cả các lịch trình
có thể, nhưng chỉ hơn một tập hợp tiến độ khả thi, được gọi là lịch trình hoạt động
sản xuất.
Vấn đề lập lịch sản xuất jobshop cổ điển có thể được xây dựng như sau:
-2-
Một M tập hợp các máy m có M
1
, …, M
m
và tập hợp J của n công việc J
1
,
…, J
n
. Công việc J
j
bao gồm n
j
công đoạn
O
ij

với i = 1, …, n
j
phải được xử lý theo
thứ tự O
1j
→ O
2j
, …, . Công đoạn O
ij
phải được xử lý trong một thời gian p
ij
> 0
trên một máy µ
ij
∈ M
1
, …, M
m
. Mỗi máy chỉ có thể xử lý một công việc tại một thời
điểm và µ
ij
µ
i+1,j
với mọi j = 1,…,n và i = 1,…,n
j
-1, có nghĩa là không có hai
công việc được xử lý trên một máy. Trong công thức cổ điển có một thời gian lưu
trữ công việc của các máy, nếu công việc được hoàn thành trên một máy mà máy
khác vẫn thực hiện công việc. Một lịch trình được xác định bởi vector S = (S
ij

) của
thời gian bắt đầu của cả các công đoạn O
ij
. Lịch trình S có thể là:
− S
ij
+ p
ij
≤ S
i+1,j
với mọi hoạt động (ưu tiên hạn chế giữa hoạt động của cùng
một công việc).
− S
ij
+p
ij
≤ S
uv
hoăc S
uv
+ p
uv
≤ S
ij
cho tất cả các cặp O
ij
,O
uv
với µ
ij

= µ
uv
, (mỗi
máy chỉ xử lý một công việc tại một thời điểm).
Mục tiêu là

để xác định một lịch trình có tính khả thi S với thời gian hoàn
thành công việc C
max
= C
j
, khi C
j
= là thời gian hoàn tất công
việc J
j
.
Lịch biểu S cho từng máy M
k
có trình tự π
k
= (π
k
(1),…, π
k
(m
k
)) của m
k
công

đoạn được thực hiện trên M
k
Thể hiện công việc chung J
j
được thực hiện trên các công đoạn O
ij
với O
1j
, ,

thường được đặc trưng bởi các yếu tố sau:
− Thời gian xử lý p
ịj
cần thiết để xử lý công đoạn i của công việc J
j

− Tâp hợp các máy M
ij
đủ điều kiện cho công đoạn O
ij

− Ngày bắt đầu r
j
là thời gian khi công đoạn đầu tiên của công việc J
j
được xử
lý
− Ngày kết thúc d
j
là thời gian hoàn thành công việc J

j

− D
j
là thời hạn mà trong đó công việc J
j
phải được hoàn thành
-3-
−
Các lớp của vấn đề lập kế hoạch được quy định tại các điều khoản của ba
trường α|β|γ , được giới thiệu bởi Graham et al. [24] giúp phân loại các vấn
đề lập kế hoạch khác nhau, và cho phép có một cái nhìn nhanh chóng đề giải
quyết các loại vấn đề.

1.1.2. Phân loại các vấn đề lập kế hoạch:
Các ký hiệu phân loại vấn đề được Graham et al. [24] đưa ra như sau:
− Trường đầu tiên α đại diện cho môi trường phân xưởng sản xuất. Chẳng hạn
α = J biểu thị dòng chảy công việc hoặc mô hình lập lịch công việc tương
ứng. Số lượng máy m là một phần của thể hiện vấn đề có thể bằng một hằng
số cố định. Mỗi máy sẽ xử lý một công việc tại một thời điểm nhất định.
− Trường thứ hai β bao gồm các đặc điểm công việc tức là giới hạn xử lý và
ràng buộc. Ngược lại với trường đầu trường này có thể rỗng, nghĩa là mặc
định của công việc không ưu tiên và độc lập.
o β = pmtn tức là xử lýbất kỳhoạt độngcó thểbị gián đoạnvà tiếp tụcsau
một thời gian.
o β = preccó nghĩa làcóưu tiênhạn chếgiữacác công việc(ví dụ: xử lý một
công việckhông thểbắt đầu trước khihoàn thànhcông việc khác).
− Trường thứ ba γ đại diện các tiêu chuẩn tối ưu của công việc. Mục đích tối
ưu là đánh giá các giá trị hoặc biểu diễn tương đối khả thi của lịch trình. Ví
dụ về các tiêu chuẩn thường được sử dụng giảm thiểu thời gian hoàn thành

công việc C
max
(thời gian hoàn thành của tất cả các công việc trên tất cả các
máy) hoặc giảm thiểu thời gian tổng lưu lượng trung bình có trọng (thời gian
trung bình các công việc vẫn còn trong máy).
Với ký hiệu ba trường này, nó có thể phân loại và là tài liệu tham khảo
nhanh chóng cho tất cả các biến thể của các vấn đề lập kế hoạch

Việc lập lịch biểu có thể được biểu hiện bằng biểu đồ Gantt, là một kỹ thuật
đồ họa đơn giản phù hợp cho các tình huống ít phức tạp. Điều này không cung cấp
bất kỳ quy tắc nào cho việc lựa chọn, nhưng chỉ đơn giản là trình bày một kỹ thuật
-4-
đồ họa cho kết quả hiển thị và tiến độ và kết quả đánh giá (makespan, thời gian
nhàn rỗi, thời gian chờ đợi, máy sử dụng, vv).
Để làm rõ hơn cho bài toán Jopshop này, ví dụ sau đây sẽ thể hiện việc lập
kế hoạch sản xuất trên các máy được thể hiện qua biểu đồ Gantt như sau:
Ví dụ:
Một trường hợp cụ thể cho bài toán lập lịch job-shop như sau: có 5 công
việc (jobs) được xử lý trên 2 máy (machine), mỗi công việc phải được bắt đầu từ
máy 1 sau đó mới đến máy 2.
Như vậy: J=5, M= {M1, M2}
Thời gian xử lý công việc trên các máy như bảng sau:
Bảng 1.1. Thể hiện công việc trên các máy theo thuật toán Job-shop
Công việc
(job)
Máy 1
(machine1)
Máy 2
(machine2)
1 13 3

2 2 5
3 1 3
4 4 6
5 5 7
Sau khi các công việc được sắp xếp để tiến hành xử lý trên máy 1 và máy 2
là S={3,2,4,5,1}. Hình 1.1 sẽ biểu hiện việc sắp lịch xử lý công việc trên các máy.
-5-

Hình 1.1. Một thể hiện cho bài toán Job-shop
Ở đây giả định thời gian thiết lập được bao gồm:
− Thời gian hoàn thành công việc (makespan) C
max
= 28.
− Máy 1 không có thời gian nhàn rỗi, ngoại trừ 3 đơn vị thời gian vào cuối
ngày.
− Máy 2 có 3 đơn vị thời gian nhàn rỗi đầu ngày cộng với 1 đơn vị thời
gian ở gần cuối ngày.
− Công việc thứ 2,4,5 có tổng thời gian chờ là 6 đơn vị thời gian trên máy
2.
Dựa trên bài toán lập lịch Jobshop cổ điển đã có nhiều nghiên cứu mở rộng
để hỗ trợ cho việc lập kế hoạch thực tiển như: thuật toán Taboo tìm kiếm để lập kế
hoạch công việc được trình bày của Eric Taillard (1994) [10]. Kỹ thuật nhánh cận
(branch and bound) [23] giải quyết vấn đề tối ưu của lịch trình. Kỹ thuật di truyền
[28] chọn ra một ứng viên tốt nhất để tạo một lịch trình khả thi. Ngoài ra còn có các
kỹ thuật lập kế hoạch lấy cảm hứng từ tự nhiên về trí thông minh bày đàn tìm ra
những con đường tối ưu từ tổ đến thức ăn. Một minh chứng cho kỹ thuật này được
quan sát từ đàn kiến tìm thức ăn được để xuất đầu tiên của Dorigo vào năm 1992
[17] .
1.2. Giới thiệu về luận văn:
Hệ thống lập kế hoạch bằng máy tính hiện tại đang sử dụng trong công ty

cho thấy không khả thi. Việc tìm kiếm lộ trình sản phẩm trong số tất cả các tuyến
đường chưa cụ thể và rõ ràng. Dẫn đến vấn đề khó khăn trong việc quản lý lập kế
-6-
hoạch sản xuất. Trong môi trường làm việc thực tế, lộ trình sản phẩm khác nhau
đóng một vai trò quan trọng, đặc biệt là cho sản xuất một loạt các sản phẩm cùng
một lúc. Luận văn này mô tả sự phát triển của một hệ thống lập kế hoạch tạo ra sản
phẩm có thể tất cả các tuyến đường. Hệ thống lập kế hoạch hoạt động dựa trên khái
niệm lập kế hoạch đẩy. Sau đó, với sự trợ giúp của thuật toán tối ứu hóa đàn kiến
(Ant Colony Optimization
)
tất cả các tuyến sản phẩm có thể được đánh giá theo
tổng số thời gian lập kế hoạch sản phẩm.
1.2.1. Mục tiêu của luận văn:
Mục tiêu của luận văn là áp dụng mô hình lập lịch trên lý thuyết dựa trên
thuật toán ACO và mô hình phù hợp để đưa vào thực tế sản xuất.
Giúp doanh nghiệp có thể rút ngắn thời gian sản xuất xuống còn vài ngày,
thậm chí vài giờ. Điều đặc biệt, doanh nghiệp sản xuất luôn ở trong thế chủ động
với các phương án khác nhau, không lệ thuộc vào sự biến đổi của quá trình sản
xuất. Tiết kiệm cả về thời gian lẫn công sức và sẽ mang đến lợi ích cao hơn về mặt
quản lý và lợi nhuận.
Giúp doanh nghiệp có thể dễ dàng quản lý sản xuất thông qua biểu đồ Gantt
trong việc lập kế hoạch sản xuất cũng như thay đổi kế hoạch.
1.2.2. Nội dung trình bày luận văn:
Với mục tiêu và các công việc được trình bày như trên, cấu trúc của luận văn
được trình bày như sau:
Chương 1. Giới thiệu tổng quan.
Chương 2. Một số vấn đề hỗ trợ lập lịch trong sản xuất.
Chương 3. Hệ thống lập lịch trong sản xuất.
Chương 4. Cài đặt và thử nghiệm các chức năng của chương trình.
Kết luận và hướng phát triển

1.2.3. Các công việc cần thực hiện:
-7-
Để đạt được các mục tiêu trên, công việc nghiên cứu được phân chia thành
ba giai đoạn khác nhau:
i. Giai đoạn đầu tiên:
Bao gồm các định nghĩa sơ bộ về vấn đề lập lịch, lập báo cáo vấn đề này và
mục tiêu của nghiên cứu.
Là một giai đoạn quan trọng mà tất cả các yếu tố nghiên cứu cần thiết được
xem xét như sự đóng góp của nghiên cứu này, lĩnh vực nghiên cứu, và các phần có
liên quan cho mục tiêu nghiên cứu.


Hình 1.2. Sơ đồ giai đoạn thứ 1.

ii. Giai đoạn thứ 2:
Trong giai đoạn này, sẽ tập trung vào nghiên cứu và xem xét các nghiên cứu
trước đây. Cơ bản sẽ nghiên cứu dựa trên sự độc đáo của từng hệ thống. Đồng thời,
Luận văn

Lựa chọn tên luận văn và
các định nghĩa

Xác định mục tiêu và
phạm vi nghiên cứu
Báo cáo chi tiết và tầm quan trọng của
nghiên cứu
Viết báo cáo chương I

Sai
Đúng

-8-
thông tin từ doanh nghiệp nghiên cứu sẽ được sử dụng làm tài liệu tham khảo trong
việc phát triển hệ thống lập kế hoạch .


















Hình 1.3. Sơ đồ giai đoạn thứ 2
iii. Giai đoạn thứ 3:
Giai đoạn này sẽ thảo luận về các phương pháp đề để đạt các mục tiêu đã
nêu. Bao gồm làm thế nào để phát triển một hệ thống lập kế hoạch trên máy vi tính
Xem xét lý thuyết
Nhận xét hệ thống lập kế hoạch hiện tại:
1. Lập kế hoạch công việc (Job shop scheduling)
2. Lập kế hoạch theo kiểu đẩy (Push scheduling)
3. Lập kế hoạch theo kiểu kéo (Pull scheduling)

4. So sánh hệ thống kéo và đẩy
5. Lập kế hoạch theo kiểu lai (Hybrid scheduling)
6. Lập kế hoạch theo dây chuyền cung ứng (Supply chain
scheduling)
7. Lập kế hoạch năng động (Dynamic scheduling)
8. Lập kế hoạch theo nền tản thông minh
(Intelligent based scheduling)
9. Lập kế hoạch tối ưu hóa theo chí thông minh đàn kiến (Ant
Colony Optimization)
Nghiên cứu từ các tạp chí
liên quan, các bài báo,
sách và trang web
Viết báo cáo
chương II
Phương pháp luận
của luận văn
Viết báo cáo
chương III
-9-
dựa trên các dữ liệu thu thập từ doanh nghiệp lựa chọn. Hình sau là biểu đồ 1.3 biểu
hiện cho giai đoạn cuối cùng của luận văn.

Hình 1.4. Sơ đồ giai đoạn thứ 3.
Khái niệm thiết kế
phát triển phần
mềm
Lựa chọn
ngôn ngữ lập
trình
Cơ cấu hệ thống cơ
sở dữ liệu dựa trên
các dữ liệu thu thập
Xây dựng và xem xét
các thuật toán lập lịch
trình và công nghệ tự
động
Xem xét lại hệ thống
giao diện người dùng
hiện có và cơ cấu giao
diện hệ thống
Phát triển hệ thống phần mềm và
mã code
Phân tích thử nghiệm hệ thống lập
kế hoạch và các chức năng

Viết báo cáo
chương IV
Kết thúc luận văn
Kết luận và đề xuất hướng phát triển
-10-
CHƯƠNG 2:
MỘT SỐ VẤN ĐỀ HỖ TRỢ LẬP LỊCH TRONG SẢN XUẤT
Trong sản xuất và hệ thống sản xuất, công việc khác nhau phải được xử lý
bởi một số máy trong một thứ tự nhất định.Tình trạng này nhiều hoạt động thường
được phản ánh trong mô hình lập lịch trình sản xuất, nơi một số công việc được xử
lý tại một phân xưởng bao gồm một số máy. Trong sản xuất thực tế, hàng ngàn cấu
hình có thể tồn tại cho sản xuất. Trong chương này sẽ trình bày tập trung vào các
mô hình và thuật toán hỗ trợ cho việc lập lịch sản xuất để từng bước xây dựng một
mô hình lập lịch có thể áp dụng thực tế tại công ty BV Pharma.
2.1. Ý nghĩa lập kế hoạch sản xuất:
Lập kế hoạch sản xuất là việc quản lý và phân bổ các nguồn lực, sự kiện và
quy trình để tạo ra hàng hóa và dịch vụ. Doanh nghiệp điều chỉnh lịch trình sản xuất
phải dựa trên sự sẵn có của nguồn tài nguyên, đơn đặt hàng của khách hàng và hiệu
quả. Mục tiêu của kế hoạch sản xuất là để cân bằng nhu cầu của khách hàng với
nguồn lực sẵn có trong khi hoạt động trong cách hiệu quả nhất về chi phí. [29]
Tài nguyên
− Lập kế hoạch sản xuất đòi hỏi tập trung mạnh vào sự sẵn có của các nguồn
lực của một doanh nghiệp. Tài nguyên bao gồm các nguyên liệu thô được sử
dụng để tạo ra hàng hoá, tính sẵn có của máy và tính sẵn sàng của người lao
động. Thông thường, người lập kế hoạch sản xuất theo dõi tất cả nguồn lực
và tìm thấy hạn chế hoặc mất nguồn tài nguyên mà sẽ ảnh hưởng đến mức độ
âm lượng khác nhau của sản xuất, điều này được gọi là năng lực lập kế
hoạch. Khi lên lịch và xác định các nguồn lực khó khăn, người này sẽ cho
biết thêm nguồn cung cấp bổ sung, máy móc và nhân viên để đảm bảo mục
tiêu sản xuất được đáp ứng.

Đơn đặt hàng
-11-
− Người lập kế hoạch Sản xuất xem xét đơn đặt hàng của khách hàng dựa trên
khung thời gian yêu cầu, tầm quan trọng khách hàng và năng lực sản xuất có
sẵn. Họ làm việc chặt chẽ với doanh số bán hàng và tiếp thị để đáp ứng mong
đợi của khách hàng và tối đa hóa doanh số bán hàng.
Thành phần
− Lập kế hoạch sản xuất bao gồm ra lệnh cho bộ phận sản xuất khối lượng
hàng hoá sản xuất, lập kế hoạch nhân sự, để chế biến sản xuất và ngày đến
hạn. Sản xuất lập kế hoạch sắp xếp cần thiết giảm thời gian bảo trì thường
xuyên và làm sạch.
Nhân viên
− Lập kế hoạch sản xuất cố gắng để tối đa hóa các nhân viên thông qua luân
chuyển công việc, lịch trình nghỉ ngơi hiệu quả, qua đào tạo và cơ hội làm
việc theo nhóm. Một sự cân bằng giữa công việc hoạt động quy trình, đào tạo
và nhóm tạo ra một lực lượng lao động nhiều hơn sản xuất.
Dự phòng Kế hoạch
− Thông thường, người lập kế hoạch sản xuất tạo ra kế hoạch rằng tài khoản
cho các vấn đề tiềm năng, chẳng hạn như mất tài nguyên, máy và tình trạng
thiếu việc làm, do đó, nhân viên và quản lý biết những hành động khi đối mặt
với một trục trặc bất ngờ trong sản xuất.
Phần mềm
− Hầu hết các công ty sản xuất phần mềm quy mô lớn sử dụng mạnh mẽ cho
lập kế hoạch, trong đó phải chiếm nhiều khó khăn phức tạp và mức độ thông
tin đa dạng. Phần mềm phổ biến bao gồm AMS dự án thời gian thực, 7
Artemis, Cando, Delmia 5, D-Opt, Hydra, Microsoft Project, Primavera.
Nhiều gói phần mềm được thiết kế phù hợp cho các ngành công nghiệp cụ
thể và có thể được sửa đổi cho các nhu cầu kinh doanh cá thể.
-12-
Ngày nay các doanh nghiệp với quy mô sản xuất ngày càng lớn, số lượng sản

phẩm được sản xuất ngày càng nhiều và phải mang tính cạnh tranh cao về chất
lượng sản phẩm, đồng thời phải đáp ứng được nhu cầu giao hàng đúng hạng cho
khách hàng. Cho nên đòi hỏi doanh nghiệp phải có một lịch trình sản xuất hợp lý và
tối ưu. Do đó vấn đề tạo ra một hệ thống quản lý tiến trình sản xuất được đặt ra cho
các doanh nghiệp là điều nên làm và đó đã trở thành một điều không thể thiếu trong
việc quản lý thông tin sản xuất.
Để tạo ra một mô hình hệ thống lập lịch [5] thì phải bao gồm các tiêu chí
như: yêu cầu của doanh nghiệp, thiết kế mô hình, cài đặt và thử nghiệm hệ thống.
Yêu cầu của doanh nghiệp:
− Phân tích yêu cầu của doanh nghiệp theo mô hình sản xuất hiện tại bao gồm:
hình thức tổ chức và phương pháp quản lý sản xuất, tiến trình sản xuất của
các sản phẩm để có thể xác định được một hệ thống lập lịch biểu sản xuất.
Thiết kế mô hình:
− Lựa chọn các mô hình toán học, các thuật toán lập lịch để giải quyết vấn đề
hệ thống lập lịch phù hợp với mô hình sản xuất hiện tại của doanh nghiệp.
Thiết kế hệ thống giao diện thuận tiện cho người sử dụng và đồng thời cũng
xây dựng các chức năng hỗ trợ cho hệ thống.
Cài đặt thử nghiệm hệ thống:
− Trên nền tảng của thiết kế sẽ tiến hành cài đặt cơ sở dữ liệu, các thuật toán và
các chức năng của hệ thống để có thể kiểm tra hoạt động thử nghiệm của hệ
thống.
-13-

Hình 2.1. Mô hình tiến trình xây dựng hệ thống lập lịch sản xuất [2].
2.2. Mô hình dữ liệu:
Môi trường sản xuất ngày nay trình bày một số xu hướng mới như nhanh
chóng giao hàng, thời gian sản xuất ngắn, sản phẩm chi phí thấp, và kỹ thuật đồng
thời. Một doanh nghiệp thành công nói chung có thể được liên quan đến quản lý
doanh nghiệp của mình, hoặc trong quá trình lập kế hoạch sản xuất, quản lý quy
hoạch nguồn nhân lực. Quy hoạch thường được gọi là quy hoạch xử lý vật liệu,

doanh nghiệp lập kế hoạch nguồn tài nguyên hữu hạn và giao hàng (Stoop và Wiers,
1996). [26]
Stoop và Wiers (1996) tuyên bố rằng lập kế hoạch sản xuất là một phần của
quy hoạch và kiểm soát của các đơn vị sản xuất cá thể. Theo ông, tại mỗi trạm làm
việc trong một đơn vị sản xuất, mỗi khi một công việc được hoàn thành, các công
trình xử lý sẽ được tiếp tục bởi các trung tâm làm việc tiếp theo. Một công việc
-14-
hoàn thành là một sản phẩm mà thông qua các yêu cầu kiểm soát chất lượng và đã
được đóng gói để gửi cho khách hàng.
Quyết định này được gọi là trình tự sản xuất. Sự tồn tại của một quyết định
trình tự rõ ràng trên dòng chảy công việc phụ thuộc vào cách thức lập kế hoạch
được thực hiện.Vì vậy việc phân biệt được thực hiện giữa hai cấp độ tập hợp có thể
lập kế hoạch:
i. Tài nguyên cấp công việc liên quan đến việc lập kế hoạch cho mỗi tài
nguyên (máy trạm). Đây là loại lập kế hoạch được đưa ra không có
trình tự bởi quyết định của các xưởng.
ii. Đơn vị sản xuất cấp công việc chỉ được lên kế hoạch cho tổng số đơn
vị sản xuất. Các hoạt động của công việc không được dự kiến. Đây là
loại lập kế hoạch được quyết định trình tự của các phân xưởng.
Mối quan hệ lý thuyết giữa lập kế hoạch, quy hoạch và trình tự có thể được
mô tả như hình 2.2.
Hình 2.2. Minh hoạ về kế hoạch, lịch trình và trình tự.(Stoop năm 1996)
Trong thực tế việc thực hiện kế hoạch hoặc dự kiến của các đơn vị sản xuất
thường sai lệch từ việc thực hiện. Hầu hết những sai lệch là tiêu cực, có nghĩa là
hiệu suất thực tế còn tồi tệ hơn so với hiệu suất dự kiến. Rõ ràng, kỳ vọng về biểu
hiện thông thường quá lạc quan. Trên dòng chảy sản xuất nhiễu loạn hàng ngày gây
-15-
ra những sai lệch về hiệu suất như thể hiện trong bảng 2.1. Những nhiễu loạn có thể
được chia thành ba loại:
Bảng 2.1. Các nhiễu loạn trong nhà máy

Các loại nhiễu loạn

Ví dụ
Công suất Máy gặp sự cố, bệnh tật của người vận hành máy, không có
công cụ sửa chữa máy.
Đặt hàng Không có các vật liệu cơ bản, thực hiện các quy tắc sai trình
tự, làm lại đơn đặt hàng ở thời gian cao điểm.
Đo lường dữ liệu Sự khác biệt giữa hiệu suất xử lý trước khi tính toán và khả
năng thời gian thực tế
2.3. Mô hình sản xuất:
Trong thực tiễn có rất nhiều kiểu, dạng sản xuất khác nhau. Sự khác biệt về
kiểu, dạng sản xuất có thể do sự khác biệt về trình độ trang bị kỹ thuật, trình độ tổ
chức sản xuất, về tính chất sản phẩm
Mỗi kiểu, dạng sản xuất đòi hỏi phải áp dụng một phương pháp quản trị thích
hợp. Do đó phân loại sản xuất là một yếu tố quan trọng, là cơ sở để doanh nghiệp
lựa chọn phương pháp quản trị sản xuất phù hợp. Cũng vì lý do trên, việc phân loại
này phải được tiến hành trước khi thực hiện một dự án quản trị sản xuất. Sản xuất
của một doanh nghiệp được đặc trưng trước hết bởi sản phẩm của nó. Tuy nhiên có
thể thực hiện phân loại sản xuất theo các đặc trưng sau đây:
− Số lượng sản phẩm sản xuất
Ví dụ: sản xuất đơn lẻ, sản xuất hàng khối hay sản xuất sản xuất hàng loạt.
− Tổ chức các dòng sản xuất
Ví dụ như sản xuất một cách gián đoạn, hay liên tục dựa trên đơn đặt hàng .
− Mối quan hệ với khách hàng
Ví dụ như sản xuất dựa vào yêu cầu đơn đặt hàng hay sản xuất theo dạng gia
công của khách hàng.