Continuous abstraction hierarchies in hierarchical production planning

ABSTRACT

In hierarchical planning systems, up to three different kinds of abstraction hierarchies can be used: consistent aggregation and disaggregation are based on aggregation hierarchies. By representation hierarchies, general rules can be represented, and different levels of granularity can be integrated consistently. Finally, problem—solving hierarchies are exploited to solve complex search problems efficiently. While structure and properties of its components impose fixed, distinct levels for aggregation and representation hierarchies (e.g. a “type”, “family”, and “item” level), problem—solving hierarchies are derived from user—defined criticalities of its components and, therefore, are continuous. In order to combine efficient support of interactive, hierarchical search for solutions of complex planning problems with overall consistency control, a database—oriented planning system should comprise not only fixed—level aggregation and representation hierarchies, but also continuous problem—solving hierarchies. In this paper, traditional approaches to computer- based production planning and hierarchical planning are examined with regard to their abstraction capabilities. Based on that evaluation, a hierarchical search concept for supporting complex planning decisions is proposed. Design guidelines, application examples, derivation methods, and consistency requirements for all three types of abstraction hierarchies are presented. Conceptual modeling and implementation of an appropriate database-oriented, hierarchical planning system are discussed. Being an application of our concept to a make-to-order and make-to-stock balancing problem in mechanical engineering, the PLASIM system is presented.

RÉSUMÉ

Dans les systèmes de planification hiérarchique, jusqu'à trois types de hiérarchies d'abstraction peuvent être utilisés: des agrégations et désagrégations cohérentes reposent sur ces hiérarchies d'agrégation. Au moyen des hiérarchies de représentation, des règles générales et différents niveaux de granularité peuvent être intégrés de façon cohérente. Enfin, des hiérarchies de résolutions de problèmes sont utilisées pour résoudre, de façon efficace, des problèmes de recherche complexes. Alors que la structure et les propriétés de ses composantes imposent des niveaux différents et fixes d'agrégation et de hiérarchies de représentation (par exemple, “type”, “famille”, “item”), les hiérarchies de résolution de problèmes sont définies à partir des indications de l'utilisateur sur les points critiques et sont continues. Afin de combiner une aide efficace pour la recherche interactive de solutions de problèmes de planification complexe, un système de planification orienté base de données devrait comprendre non seulement des niveaux fixés d'agrégation et de hiérarchies de représentation mais aussi des hiérarchies de résolution continues. Dans cet article, les approches traditionnelles de planification aidée par ordinateur et hiérarchiques sont examinées sous l'angle de leurs capacités d'abstraction. A partir de cette évaluation, une notion de recherche hiérarchique pour l'aide à la planification de décisions complexes est proposée. Des conseils pour la conception, des exemples d'application, des méthodes dérivées et les exigences de cohérence pour les trois types de hiérarchies sont présentés. La modélisation et l'implémentation d'un système de planification hiérarchique orienté base de données sont discutées. Une application de nos idées à un système de planification de commande et de stock, dans le domaine de l'ingénierie mécanique, le système PLASIM, est présentée.

KEY WORDS:

• hierarchical planning
• decision support
• abstraction
• aggregation
• production planning
• conceptual modeling
• consistency

MOTS-CLÉS:

• planification hiérarchique
• aide à la décision
• agrégation et cohérence
• planification de production
• modélisation conceptuelle