CN102054208A - 基于有限能力的生产计划方法及其仿真系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种有限能力下的进行生产计划的方法及其仿真系统，该方法包括：1)基础数据的准备；2)根据基础数据确定关键件生产计划，并形成初步的关键件的生产方案；3)结合初步生产方案对整个生产方案进行细排；4)判断整个生产方案是否认可，若是则直接进行步骤5)，若否，则进行步骤2)；5)启用生产方案并下发到工段；6)根据生产方案对生产过程进行微调并进行生产。本发明提供了一种科学性和准确性大幅提高、实用性、适应性强、工作效率高的有限能力下的进行生产计划的方法及其仿真系统。

Description

基于有限能力的生产计划方法及其仿真系统

技术领域

本发明涉及航空发动机制造领域，尤其涉及基于有限能力的生产计划方法及其仿真系统。

背景技术

航空发动机燃油调节控制系统的各型壳体类零件结构复杂、精度要求高，这些调节控制系统的壳体在生产加工时，一直是制约航空发动机燃油调节控制系统科研生产的关键环节，而这些壳体线生产方法主要采用人工统筹的方法，该方法虽然可以在很大程度上满足一定时期航空发动机燃油调节控制系统的壳体生产，但也存在如下缺点：

1、准确性和科学性差。

利用人工统筹的方法来生产这种壳体，其壳体本身无法均衡全面，零件种类繁多，无法做到面面俱到，只能考虑其中最重要的零组件进行排产；并且该方法主要凭借人自身长期积累的工作经验进行，严重缺乏准确性和科学性。

2、适应性差。

人工统筹计划生产方法无法实现快速滚动，由于按照其生产的航空发动机燃油调节控制系统的各型壳体质量不稳定，产品批量小，属于典型的多品种小批量生产模式，这种方法很明显也很快跟不上生产需求的相应变化变化，而此时原来生产方法会在很大程度上失去原来的计划的作用，需要重新制定生产方法。原来的生产方法不能很好的适应新的壳体生产之上，适应性相对较差。

3、工作效率低，费时费力，成本高。

由于航空发动机燃油调节控制系统的各型壳体品种多，生产方法和生产组织粗放，信息沟通不畅，计划的可实施性很差。生产组织是工段根据周计划安排生产，实际生产中往往不能按计划执行，随意性比较大。生产协调主要通过周例会、碰头会、口头传达等形式；这些方式既浪费时间，而且效果很差，工作效率严重低下。并且该方法进行生产壳体时，重点零件的计划也至少需要几天才能完成，无法实现快速应变，而且由于没有经过科学的优化，零件经常拖期，生产设备利用率低，导致零件制造成本大大增加，工作费时费力。

随着科技的日益进步，目前市面上也出现了一些生产方法，但该方法是基于生产调度的方法，它们主要采用遗传、人工神经网络，数学规划等算法进行统筹，并且这些算法对NP-Hard(多项式复杂程度的非确定性难题)问题也无法获取复杂最优解，而且计算时间非常长，无法应用于实际调度生产中。

发明内容

为了解决背景技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种科学性和准确性大幅提高、实用性、适应性强、工作效率高的基于有限能力的生产计划方法及其仿真系统。

本发明的技术解决方案是：本发明提供了一种基于有限能力下的进行生产计划的方法，其特殊之处在于：该方法包括以下步骤：

1)基础数据的准备，该基础数据包括：获取生产任务、零组件关系、零件交货期、生产设备日历、生产设备可替换关系、获取零件加工网络图以及任务状态与现场同步的数据；

2)根据基础数据确定关键件生产计划，并形成初步的关键件的生产方案；

3)结合初步生产方案对整个生产方案进行细排；

4)判断整个生产方案是否认可？若是则直接进行步骤5)；若否，则进行步骤2)；

5)启用生产方案并下发到工段；

6)根据生产方案对生产过程进行微调并进行生产。

上述步骤2)的具体实现方式是：

2.1)确定代加工零组件中的关键件；

2.2)调取关键件等级以及资源等级确定关键件加工的优先级；

2.3)根据关键件加工的优先级确定关键件生产计划；

2.4)根据关键件的占用负荷比率定制预留能力的日历方案；

2.5)调取日历方案并形成初步关键件的生产方案；

2.6)判断该初步生产方案是否得到认可？若是，则直接进行步骤3)；若否，则进行步骤2.1)；

上述步骤3)的具体实现方式是：

3.1)分析生产任务的约束，该约束包括主观约束和客观约束；

3.2)根据约束的分析结果和关键件的生产方案形成初步的细排方案；

3.3)判断该初步方案是否得到认可？若是，则进行步骤3.4)；若否，则进行步骤3.1)；

3.4)判断是否完成所有细排任务？若是，则进行步骤4)；若否，则进行步骤3.1)。

上述步骤3.1)中的主观约束是工序任务考核点、起止时间。

上述步骤3.1)中的客观约束是零件交货期。

上述步骤6)中微调包括工期调整和生产设备调整。

一种基于有限能力的进行生产计划的仿真系统，其特殊之处在于：该系统包括：用于设置基础数据的计划辅助模块、用于产生关键件生产方案的关键件计划模块、用于进行微调的工段计划调整模块以及用于整个零件生产计划管理的计划调度方案管理模块；所述计划辅助模块、关键件计划模块以及工段计划调整模块分别和计划调度方案管理模块相连。

上述系统还包括用于短周期生产加工零件的短周期计划模块，所述短周期计划模块和计划调度方案管理模块相连。

上述系统还包括用于生产计划的审批模块，所述审批模块和计划调度方案管理模块相连。

本发明的优点是：

1、科学性和准确性大幅提高。本发明采用仿真上的简单规则，如“选择具有最少剩余松驰时间的任务”或“选择具有同样工装的任务”。在表面上，这些规则都可能是能达到潜在目的的合理决策。第一种情况目标是为了满足顾客的交货期，第二种情况目标则明显是为了改善效益。由于这些规则的作用是单调的，常常顾此失彼，避免了简单规则顾此失彼的缺点。本发明可以先制定关键零件的生产，然后在锁定关键件的条件下制定一般件的生产，按照20/80的管理原则，同时采用生产设备日历表达生产设备加工能力，支持例外日历定义、加班日历定义，将生产设备能力精确到分钟。可对生产设备进行检修时间定义，可准确表达生产设备能力。此外，本发明还采用交互式调度进行人工干预，可以改善和克服基于规则的有限能力调度方法的局限性，具有比通过规则更直接获得调度计划的能力。它利用了可视化技术，将自动调度计划生成和人工干预有机地结合起来。自动处理的结果可以被调度人员方便的调整和它同时可以方便的锁定那部分他们满意的调度作业顺序。这种控制方法最终减少了重新安排调度计划，增强了调度的可行性和鲁棒性，因此在壳体零件的生产上具有很强的科学性和准确性。

2、实用性以及适应性强。本发明基于松弛率使用调度规则，采取一些有效策略缩短任务工期，可以平行顺序移动；也可以自动应用网络工艺；支持自动加班；实现生产设备自动替换，可对交货期相近图号相同但批次不同的任务进行成组安排，使得本发明的实用性大大增强。此外，本发明还可支持用网络表示工序任务之间的关系，可以清楚很好的表达工序之间的可选、工序集中或分散。本发明在模型上充分支持复杂工序任务加工网络图的描述，包括工序任务之间的“与”和“或”的关系等。但是在对任务进行排产时，对工序间“或”的关系进行在做计划调度时事先的选择，而不同时出现在整个生产方法中，支持零件交货期，工序交货节点，可将计划员生产排程的经验进行固化，如某些任务只能交由某些生产设备/人进行加工等，这样的效果使得本发明具有很广阔的适应性。

3、工作效率高。本发明能够对多种实施结果进行分析，支持多种生产方案并行，可使用不同的生产策略形成不同的生产结果，查看关键件负荷比率，可分析零件任务的拖期情况，可察看任务预警报表，察看工作中心负荷及分布。MES支持对结果进行分析，从中选择最合适的方案。同时，本发明可支持生产状况的快速滚动。例如，本发明可使上万个工序任务只需很短的时间犹如几分钟就能进行一次再排序，从而使生产计划能够在车间调度会上运行。任务下达后，工段在计划允许范围内进行微调，如果调整超过允许范围，计划员可以选择进行快速滚动计划，以使计划能够跟上变化。此外，本发明还避免了组合规则维护的复杂性，如果采用组合优先规则，就意味着每一种例外情况都需要更多的条件被加到规则中，从而使规则系统越来越复杂。即使这样，规则系统仍存在着一些不可避免的缺点，如维护的复杂性、规则作用的局部性、规则的不完整性和较差的交互性。最后，本发明以最小提前/拖期惩罚为目标进行迭代，在主客观约束和组合规则允许的解空间内不停改变搜索策略，寻找本次调度任务的最优排产方案。正是由于这些优点的集中组合，使得本发明在生产航空发动机燃油调节控制系统壳体时工作效率极高。

附图说明

图1为本发明所述生产方法流程图；

图2为本发明所述仿真系统的结构示意图。

具体实施方式

参见图1，本发明提供一种有限能力下的进行生产计划的方法，该方法包括一下步骤：

1)基础数据的准备，该基础数据包括：获取生产任务、零组件关系、零件交货期、生产设备日历、生产设备可替换关系、获取零件加工网络图以及任务状态与现场同步的数据；

2)根据基础数据确定关键件生产计划，并形成初步的关键件的生产方案；其具体步骤是：

2.1)确定代加工零组件中的关键件；

2.2)调取关键件等级以及资源等级确定关键件加工的优先级；

2.3)根据关键件加工的优先级确定关键件生产计划；

2.4)根据关键件的占用负荷比率定制预留能力的日历方案；

2.5)调取日历方案并形成初步关键件的生产方案；

2.6)判断该初步生产方案是否得到认可？若是，则直接进行步骤3)；若否，则进行步骤2.1)；

3)结合初步生产方案对整个生产方案进行细排，其具体实现方式是：

3.1)分析非关键件生产任务的约束，该约束包括主观约束和客观约束，其主观约束是工序任务考核点、起止时间；其客观约束是零件交货期等因素。

3.2)根据约束的分析结果和初步关键件的生产方案形成初步的细排方案；

3.3)判断该初步方案是否得到认可？若是，则进行步骤3.4)；若否，则进行步骤3.1)；

3.4)判断是否完成所有细排任务？若是，则进行步骤4)；若否，则进行步骤3.1)。

4)判断整个生产方案是否认可？若是则直接进行步骤5)；若否，则进行步骤2)；

5)启用生产方案并下发到工段；

6)根据生产方案对生产过程进行微调并进行生产，该微调包括工期调整和生产设备调整。

该生产方法是以过程为核心来组织各种数据，表达对象之间的关联关系。一个产品或者零件用过程(Process)对象来表达设计、工艺、制造和装配中可能出现的各种数据。该过程用图的结构来表述，并用条件(Conditions)对象来表达分支选择时的条件，该条件可以表达将设计、工艺、质量中的不确定性和有效性。过程中的结点可以是工序、过程和虚结点，其中的工序结点对应了加工该工序需要的各种资源，并且对应了消耗和产出物料。这种表达方式将工序和资源之间的关系、零件和零件之间的父子关系都蕴含其中，可以方便地构造产品不同的生命周期中出现的各种BOM：EBOM、PBOM、MBOM等。

参见图2，本发明在提供有限能力下的进行生产计划的方法的同时还提供了一种在有限能力下的进行生产计划的仿真系统，该系统包括：用于设置基础数据的计划辅助模块、用于产生关键件生产方案的关键件计划模块、用于进行微调的工段计划调整模块、用于整个零件生产计划管理的计划调度方案管理模块、用于短周期生产加工零件的短周期计划模块以及用于生产计划的审批模块；计划辅助模块、关键件计划模块、短周期计划模块、审批模块以及工段计划调整模块分别和计划调度方案管理模块相连。

计划辅助模块可以设置基础数据包括任务投产或交货信息、工序工时系数、车间工作日历、零组件关系以及锁定/解锁零件任务等信息，其中工序工时系数可以是按工作中心设置、按产品型号设置以及按工序内容设置等。

关键件计划模块包括生产参数维护、生产方案的调整、任务虚合批、锁定/解锁零件任务以及生产结果分析等内容，其主要目的是获得关键件生产方案，对于生产方案的调整可以是复制工序加工网络、设置工序平顺加工、替换工作中心、生产任务分批以及修改工序排产工时等方式；对于身产参数维护，可以从零件任务交货期以及维护零件任务投产日期等方式进行。

短周期计划模块可以设置主管约束、自动加班、自动平顺、自动替换生产设备以及生产结果分析等内容。

审批模块主要是针对车间年/月生产作业计划、车间周生产作业计划以及按角色周计划进行审批，以便更好的服务于整个生产方法。

对于工段计划调整模块主要是对工段计划进行微调或者对违反生产约束任务进行报警。

对于计划调度方案管理模块，其主要是对生产方案进行维护和对比，以及分析相应的数据分析，可使用不同的调度策略形成不同的调度结果，查看关键件负荷比率，可分析零件任务的拖期情况，可察看任务预警报表，察看工作中心负荷及分布。MES支持对结果进行分析，从中选择最合适的方案。并且采用最小提前/拖期惩罚为目标进行迭代，在主客观约束和组合规则允许的解空间内不停改变搜索策略，寻找本次调度任务的最优排产方案。

对于本发明所提及的有限能力是在有限的生产设备、时间以及人力物力等因素所确定的，换句话说，本发明所提供的方法或仿真系统是在有限的生产设备、时间、人力以及物力的条件进行的生产方法或仿真系统。

Claims (9)

1.一种基于有限能力的进行生产计划的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

1)基础数据的准备，该基础数据包括：获取生产任务、零组件关系、零件交货期、生产设备日历、生产设备可替换关系、获取零件加工网络图以及任务状态与现场同步的数据；

2)根据基础数据确定关键件生产计划，并形成初步的关键件的生产方案；

3)结合初步生产方案对整个生产方案进行细排；

4)判断整个生产方案是否认可？若是则直接进行步骤5)；若否，则进行步骤2)；

5)启用生产方案并下发到工段；

6)根据生产方案对生产过程进行微调并进行生产。

2.根据权利要求1所述的有限能力下的进行生产计划的方法，其特征在于：所述步骤2)的具体实现方式是：

2.1)确定代加工零组件中的关键件；

2.2)调取关键件等级以及资源等级确定关键件加工的优先级；

2.3)根据关键件加工的优先级确定关键件生产计划；

2.4)根据关键件的占用负荷比率定制预留能力的日历方案；

2.5)调取日历方案并形成初步关键件的生产方案；

2.6)判断该初步生产方案是否得到认可？若是，则直接进行步骤3)；若否，则进行步骤2.1)。

3.根据权利要求1所述的有限能力下的进行生产计划的方法，其特征在于：所述步骤3)的具体实现方式是：

3.1)分析非关键件生产任务的约束，该约束包括主观约束和客观约束；

3.2)根据约束的分析结果和关键件的初步生产方案形成初步的细排方案；

3.3)判断该初步方案是否得到认可？若是，则进行步骤3.4)；若否，则进行步骤3.1)；

3.4)判断是否完成所有细排任务？若是，则进行步骤4)；若否，则进行步骤3.1)。

4.根据权利要求3所述的有限能力下的进行生产计划的方法，其特征在于：所述步骤3.1)中的主观约束是工序任务考核点、起止时间。

5.根据权利要求3所述的有限能力下的进行生产计划的方法，其特征在于：所述步骤3.1)中的客观约束是零件交货期。

6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的有限能力下的进行生产计划的方法，其特征在于：所述步骤6)中微调包括工期调整和生产设备调整。

7.一种实现权利要求1所述的有限能力下的进行生产计划的方法的仿真系统，其特征在于：该系统包括：用于设置基础数据的计划辅助模块、用于产生关键件生产方案的关键件计划模块、用于进行微调的工段计划调整模块以及用于整个零件生产计划管理的计划调度方案管理模块；所述计划辅助模块、关键件计划模块以及工段计划调整模块分别和计划调度方案管理模块相连。

8.根据权利要求7所述的实现有限能力下的进行生产计划的方法的仿真系统，其特征在于：所述系统还包括用于短周期生产加工零件的短周期计划模块，所述短周期计划模块和计划调度方案管理模块相连。

9.根据权利要求7或8所述的实现有限能力下的进行生产计划的方法的仿真系统，，其特征在于：所述系统还包括用于生产计划的审批模块，所述审批模块和计划调度方案管理模块相连。

Images