CN102622667A

CN102622667A - 一种基于多产品多生产线生产模式下的均衡排产方法

Info

Publication number: CN102622667A
Application number: CN2012100306520A
Authority: CN
Inventors: 黄秋允; 曹玉梅; 张东场; 任彦青
Original assignee: Inspur Group Shandong General Software Co Ltd
Current assignee: Inspur Group Shandong General Software Co Ltd
Priority date: 2012-02-13
Filing date: 2012-02-13
Publication date: 2012-08-01
Anticipated expiration: 2032-02-13
Also published as: CN102622667B

Abstract

本发明公开了一种基于多产品多生产线生产模式下的均衡排产方法，属于企业生产排产方法领域。该排产方法考虑了企业的产能均衡、负荷均衡、产品投产均衡、配置投产均衡。本均衡排产方法，提出了一种实现生产平准化的新方法，并进行了成功应用。通过该方法，使得每个产品，在生产线上按最优化的投产顺序，成批轮番地进行变换生产。与现有技术相比，通过该方法，可以快速地对计划进行排产，大大减化了用户的操作，极大的缩短了用户的排产时间，使企业的排产实现不需要再依赖个人因素，更加的准确。

Description

一种基于多产品多生产线生产模式下的均衡排产方法

技术领域

本发明涉及一种企业生产排产方法，具体地说是一种基于多产品多生产线生产模式下的均衡排产方法。

背景技术

目前，许多具有多产品多生产线的产品生产企业，其生产和物流环节常采用丰田生产模式(TPS)，其核心是准时生产管理模式(JIT)，就是把一段时间的产品生产计划首先合理地分配到生产线，通过平准化制定优先级，然后将依据生产线的日能力将计划分解到每一天，根据各生产线的日进度计划，生成日领送料计划（即配送计划）。在这一类企业的产品总装车间，具有多条总装生产线，许多产品共线生产，每种产品具有多种配置型号。主生产计划管理部门依据产品月预测计划，编制每月的各生产线的主生产计划，各生产线完全按照主生产计划组织生产。

现有技术中，生产计划管理部分一直采用手工方式编制主生产计划，完全依赖个人经验和工作熟练程度，每次的编制工作量极大，通常需花费一天的时间，并且不能完全保证计划的合理性，往往需要多次反复调整，才能得出一个较为满意的结果，此外，在计划执行过程中，频繁的计划变更，更是大幅度加大了计划工作量和工作难度。尽管在主生产计划管理方面，已经存在一些辅助工具软件（如按产能排产），但一直未从根本上解决手工编制主生产计划中的均衡投产这一难题。

发明内容

本发明的技术任务是针对上述现有技术的不足，提供一种基于多产品多生产线生产模式下的均衡排产方法。该方法采用负荷均衡、产能均衡、产品投产均衡、配置投产均衡四种均衡处理策略，按照合理批量，均衡拆分，科学地确定投产顺序，轮番批量生产，实现了在产品品种、数量、产能三个方面的均衡。

本发明的技术任务是按以下方式实现的：一种基于多产品多生产线生产模式下的均衡排产方法，其实现过程包括以下步骤：

1）设置产品组管理

设置规则如下：

a) 相互之间不允许连续生产的产品，定义成一个产品组，即，在一个产品组内的各个产品之间不允许连续生产，必须有其他产品组的产品进行间隔；

b) 允许一个产品属于多个产品组；

2）设置生产线产能管理，主要设置如下主要参数：

a) 生产耗时：生产单位产量的产品需要耗费的时间；

b) 标准批量：定义产品在生产上的的最小生产批量，也称为经济生产批量，并以该批量确定生产批次；

c) 投产批量：定义产品在生产线上的每次投产数量，也称为合理生产批量，即在不更换产品的情况下每次的生产总量，为标准批量的整数倍;

d) 拆分批量：定义产品的各种配置在生产线上的每次投产数量，如：在一个标准批量内，当考虑颜色时，需按各颜色的数量比例拆分批量，对标准批量进行二次拆分；拆分批量不大于标准批量，且标准批量为拆分批量的整数倍；

3) 进行均衡拆分

a) 按生产线产品进行一次拆分；

a1)填充当前产品，取剩余批次和投产批量中的最小值；

a2)计算当前产品的剩余批次，如等于0，则不再参与后续的拆分计算与处理；若所有产品的剩余批次均为0，则结束本生产线的拆分填充；

a3)计算所有产品的比例差；

a4)排除与当前产品同在一个产品组的所有产品（有可能一个产品属于多个产品组）；在剩余产品中选择比例差最大的产品，作为当前产品；

a5)如果当前产品在本列中未被填充过一次，则转第一步继续处理；否则，开始填充下一列；

b) 按每种产品的颜色进行二次拆分；

针对每种产品，按其不同的颜色数量进行二次拆分，拆分时有整批拆分和零批拆分两种方法，每次拆分时都严格按照拆分批量进行拆分。

进一步的，

在整批拆分中，以标准批量作为拆分批量；在零批拆分样例中，以标准批量的最大公约数作为拆分批量。

本发明的基于多产品多生产线生产模式下的均衡排产方法作为一个通用方法，根据企业需求进行灵活配置，可给企业带来极大的经济效益。它的最大优点是，使企业生产适应市场对不同品种规格的多品种需求，能大幅度减少在制品，并为充分利用生产线的生产能力提供必要的条件，是组织生产线生产的一个重大改进，可在同一条生产线上生产多种产品的多种规格，使企业在品种、产量、产能三方面做到均衡。

在离散制造业的大批量流水生产模式下，都存在着对均衡排产的需求，例如：汽车、电冰箱、洗衣机、电视机等行业。本发明使计划编制，不再依赖个人经验和工作熟练程度，个人经验，经过分析提炼，已沉淀在均衡排产模型中的各种排产方法和各种均衡排产策略中，具有良好的应用前景。

附图说明

附图1是实现本发明均衡排产方法的流程图。

具体实施方式

参照说明书附图以具体实施例对本发明的基于多产品多生产线生产模式下的均衡排产方法作以下详细地说明。

实施例：

以某摩托车生产企业产品总装车间的排产过程为例。

1）设置产品组管理

a)可将相互之间不允许连续生产的各个产品，定义成一个产品组。在一个产品组内的各个产品之间不允许连续生产，必须有其他产品组的产品进行间隔。；

b) 允许一个产品属于多个产品组；

2)设置生产线产能管理。

按生产线和产品来维护生产线产能，实现对生产线产能的精确管理，采用合理而又经济的批量，用于满足均衡原则下的有限能力排产需求，符合生产均衡化、作业标准化、生产同步化的原则；

生产线产能管理的均衡策略中，包含着负荷均衡、产能均衡的主要策略，也含有产品投产均衡、配置投产均衡的重要策略。

a) 生产耗时：生产单位产量的产品需要耗费的时间。

b) 标准批量：定义产品在生产上的的最小生产批量，也称为经济生产批量，并以该批量确定生产批次；在该企业中，为标准批量为120。

c) 投产批量：定义产品在生产线上的每次投产数量，也称为合理生产批量，即在不更换产品的情况下每次的生产总量，为标准批量的整数倍。

d) 拆分批量：定义产品的各种配置在生产线上的每次投产数量，如：在一个标准批量内，当考虑颜色时，需按各颜色的数量比例、拆分批量，对标准批量进行二次拆分；不大于标准批量，且标准批量为其整数倍。

3）进行均衡拆分

在一个计划期间内，按各产品的生产批量，划分生产批次，并均匀分布在一个计划期间内。

详见下表举例：

上表说明：

（1）经过生产线之间负荷均衡后，获得一条生产线的月度总计划，详见上表中的产品和批次两列，按标准批量计算批次数；

（2）以月为一个计划期间，从期间1至期间31。

（3）以期间为横轴，以产品为纵轴，按均衡拆分规则和下面的拆分算法，确定拆分顺序，填充上表中的单元格；

（4）数量比例 = 本产品总批次数/计划总批次数；

（5）剩余数量比例 = 本产品剩余批次数 / 剩余总批次数；

（6）比例差 = 剩余数量比例 - 数量比例，每当拆分填充一单元格，均会导致所有产品的比例差的重新计算；当其>0时，表示该产品在当时的剩余总批次数中所占的比例上升；当其<0时，表示该产品在当时的剩余总批次数中所占的比例下降；这两种情况，均代表打破了原有的初始状态下的各产品之间的比例平衡。

（7）投产批量：每次拆分填充的批次，即每次投产批量、合理生产批量。

一、产品均衡拆分算法：

（1）初始化

首先选择总数量最大的产品作为当前产品，期间N列为第1列；

（2）分拆填充期间第N列：

a.填充当前产品，取剩余批次和投产批量中的最小值；

b.计算当前产品的剩余批次，如等于0，则不再参与后续的拆分计算与处理；若所有产品的剩余批次均为0，则结束本生产线的拆分填充；

c.计算所有产品的比例差；

d.排除与当前产品同在一个产品组的所有产品（有可能一个产品属于多个产品组）；在剩余产品中选择比例差最大的产品，作为当前产品；

e.如果当前产品在本列中未被填充过一次，则转第a步继续处理；否则，开始填充第N+1列。

二、按颜色进行二次拆分算法：

对于产品投产均衡中获得的拆分结果，即不考虑颜色的按投产批量的一次拆分结果，需要按各颜色之间的数量比例，进行二次拆分。

整批拆分：

由于某车型各颜色总量较大，因而在按颜色进行拆分时，每个批次中只含有一种颜色。每种颜色的数量，为标准批量的整数倍。详见下表整批拆分表：

以上表中的一个产品为例：

下月QS125-5按标准生产批量共需生产42个批次。在产品投产均衡中被拆分成11个投产批次，其中10个4标准批次数量，1个2标准批次数量。另外，42个批次中，红、黑、蓝各有22、7、13个批次。需要将三种颜色的批次均衡分摊在11个投产批次中。

零批拆分：

由于某车型各颜色总量较小，因而在按颜色进行拆分时，每个批次中可能含有多种颜色。每种颜色的数量，标准批量为其整数倍。详见下表：

以上表中的一个产品为例：

下月QS00TB按标准生产批量共需生产16个批次（16*120=1920）。在产品投产均衡中被拆分成8个投产批次，其中每个投产批次含2个标准批次，数量为120*2=240。另外，16个批次中，白、红、银、黄、黑的数量分别有270、270、570、300、510。需要将这五种颜色的数量均衡分摊在8个投产批次中。

取这五种颜色数量的最大公约数30，作为拆分批量，换算出拆分批次数，按整批拆分表格式重新整理零批拆分表，详见下表零批拆分表：

上表说明：

在整批拆分样例中，可将标准批量作为拆分批量；在零批拆分样例中，可将标准批量的最大公约数作为拆分批量。在此基础上，统一整批拆分和零批拆分的处理过程。

通过以上分析，通过定义各产品的拆分批量（如30、40、60、120，均为标准批量120的公约数），最终的拆分结果不仅支持整批，即标准生产批量的整数倍，并允许在最后留有一个不满1批的余数；也支持按小于1个标准批量的拆分数量进行拆分。

在上表中，为便于理解，将一个产品各种颜色的总数量、已拆分数量、剩余数量等数量数据，以拆分批量为换算基础，转换为相应的批次数量。

（1）数量比例 = 本颜色总数量 / 本产品总数量；

（2）剩余数量比例 = 本颜色剩余数量 / 本产品的剩余总数量；

（3）数量比例差 = 剩余数量比例 - 数量比例，每当拆分填充一个单元格后，均会导致所有颜色的数量比例差的重新计算；当其>0时，表示该颜色在当时的剩余总数量中所占的比例上升；当其<0时，表示该颜色在当时的剩余总数量中所占的比例下降；这两种情况，均代表打破了原有的初始状态下的各颜色之间的比例平衡；

（4）理论均量 = 该产品各颜色的剩余总数量 / 剩余的投产批次数，在按颜色对每个投产批次进行拆分前，计算一次，即每种颜色在各个投产批次中的平均的拆分批次数，类似于一种数值概率；

（5）投产颜色数量范围 = 与理论均量最接近的大小两个整数倍数（针对拆分批量）的数量，即高限数量（初始高限）、低限数量（初始低限），用于约束拆分一个投产批次后的各颜色数量，如果理论均量为整数，则高限数量=低限数量，高限与低限之间的差额为0或1个拆分批次。在拆分时，遵循以下规则：首先按低限数量填充各颜色的拆分数量，再考虑其他因素。

（6）拆分时考虑的因素优先级：

a. 填充本投产批次的初始低限；

b.各颜色的比例差的大小顺序；

c.本投产批次剩余总量、本投产批次的初始高限、本颜色剩余总量。

拆分算法：

（1）三重循环

一重循环选择车型，二重循环选择投产批次，三重循环选择颜色；

（2）初始化

（3）分拆填充第N个投产批次（3重循环）：

a.计算所有颜色的初始高限、初始低限，先按各颜色的初始低限填充本投产批次各颜色的拆分数量；

b.计算当前投产批次的剩余数量，若等于0，则回到步骤a，开始拆分第N+1个投产批次；

c.计算所有颜色的比例差，并按其降序和理论均量的降序进行综合排序；

d.追加拆分填充比例差最大的颜色，取该颜色的剩余数量、（高限数量 - 本投产批次本颜色已拆分数量）、该投产批次剩余数量中的最小值；

e.回到步骤b。

以上实施例的具体实施方式为：

1. 计划人员维护好产品组、生产线产能、生产预测单据。

2. 维护主生产计划管理功能，增加生产预测并选择均衡拆分功能：

//1.选择均衡拆分的预测期间add by huangqy 2010.12.15

string vsparm

//统一使用预测类型和预测期间选择窗口

openwithparm(w_zj_mpsmds_cfselect,vsparm)

vsparm=message.stringparm

if isnull(vsparm) or vsparm='cancel' then return 1

isYclx = get_token(vsParm,";")

isYcqj = vsParm

//2.进行数据有效性检验

long vlRet

vlRet = uf_checkdata()

if vlRet = -1 then

openWithParm(w_mpsmds_zxqjh_check,isYclx+";"+isYcqj)

return -1

elseif vlRet=0 then

return -1

end if

gf_SetHelp("正在创建临时表,请稍侯……")

IF uf_create_table()=-1 then goto err

//==============================================================// Step2：归集需求产品信息数据，将当前选中的主生产需求里面的产品归集到需求表中

//==============================================================gf_SetHelp("正在归集主生产需求产品信息,请稍侯……")

IF uf_gjsj_xqcpxx()=-1 then goto err

if is_exportdata = '1' then f_test(Isxqcpxx,'c:\Isxqcpxx.xls',sqlca)

//==============================================================// Step3：归集合并信息数据，将相同产品不区分自由项进行合并

//==============================================================gf_SetHelp("正在合并产品信息,请稍侯……")

IF uf_gjsj_hbcp()=-1 then goto err

if is_exportdata = '1' then f_test(Ishbcpxx,'c:\Ishbcpxx.xls',sqlca)

//==============================================================// Step4：分配流水线,从产能定义表中提取，并调整最大最小生产耗时的两条线

//==============================================================gf_SetHelp("正在分配流水线,请稍侯……")

IF uf_gjsj_fplsx()=-1 then goto err

if is_exportdata = '1' then f_test(Isfplsx,'c:\Isfplsx.xls',sqlca)

//==============================================================// Step5：分流水线进行均衡拆分

//==============================================================gf_SetHelp("正在分流水线进行需求均衡拆分,请稍侯……")

IF uf_gjsj_jhcf()=-1 then goto err

// Step6：分颜色进行二次均衡拆分

//==============================================================gf_SetHelp("正在分流水线分颜色进行需求二次均衡拆分,请稍侯……")

IF uf_gjsj_colour_jhcf()=-1 then goto err

gf_SetHelp("正在分配主需求计划编号,请稍侯……")

IF uf_gjsj_fpmdsjhbh()=-1 then goto err

gf_SetHelp("正在分配日期班次信息,请稍侯……")

IF uf_gjsj_mpscfjg()=-1 then goto err

gf_SetHelp("正在删除临时表信息,请稍侯……")

//删除临时表信息

uf_drop_table()

gf_closehelp()

return 1

err:

gf_closehelp()

uf_drop_table()

return -1

主要程序组件：

1、组件对象：uo_mpsmds_zxqjh_plan

? 实例变量：

string isoldsql//初始窗口sql

string Isxqcpxx //需求产品信息临时表

string isqj,isselectrow//当前期间，当前选择的数据信息

string Ishbcpxx//合并自由项后的产品信息临时表

string Isfplsx//分配流水线临时表

string IsMlsx//最大最小流水线信息临时表

string IsGlsx//共享流水线的物料临时表

string Ismax//最大线上信息临时表

string iscxtable //BOM拆分采购计划数据

string isshl//('JS_ZXSLJSFF','1','BOM子项数量计算方法')1:BOM子项标准数量/（1 - 损耗率） 2:BOM子项标准数量*（1 + 损耗率）

Long il_MaxBh_Cg //最大计划编号[流水部分]

int il_qjnum //期间数

string isqsrq,isjsrq//获取预测期间对应的起始日期、结束日期

string is_gzzxbhlist //所有流水线信息

int il_num_gzzx//流水线个数

string isYclx,isYcqj //拆分的预测类型和预测期间

string is_exportdata = '0'//导出均衡拆分过程数据

boolean ib_debug_table = false //用实表代替临时表 debug问题时用

integer ii_qjsx //期间顺序

? 公用方法

public function integer uf_create_table()

public function integer uf_gjsj_xqcpxx()

public function integer uf_gjsj_hbcp()

public function integer uf_gjsj_fplsx()

public function integer uf_gjsj_jhcf()

public function integer uf_gjsj_colour_jhcf()

public function integer uf_gjsj_fpmdsjhbh()

public function integer uf_gjsj_mpscfjg()

? 公用事件

event ue_jhpc

event ue_qxjhcf

Claims

1.一种基于多产品多生产线生产模式下的均衡排产方法，其特征在于：实现该方法包括以下步骤：

1）设置产品组管理

设置规则如下：

相互之间不允许连续生产的产品，定义成一个产品组；

允许一个产品属于多个产品组；

2）设置生产线产能管理，主要设置如下主要参数：

a) 生产耗时：生产单位产量的产品需要耗费的时间；

b) 标准批量：定义产品在生产上的的最小生产批量，并以该批量确定生产批次；

c) 投产批量：定义产品在生产线上的每次投产数量，即在不更换产品的情况下每次的生产总量，为标准批量的整数倍;

d) 拆分批量：定义产品的各种配置在生产线上的每次投产数量，拆分批量不大于标准批量，且标准批量为拆分批量的整数倍；

3) 进行均衡拆分

a) 按生产线产品进行一次拆分；

a1) 填充当前产品，取剩余批次和投产批量中的最小值；

a2) 计算当前产品的剩余批次，如等于0，则不再参与后续的拆分计算与处理；若所有产品的剩余批次均为0，则结束本生产线的拆分填充；

a3) 计算所有产品的比例差；

a4) 排除与当前产品同在一个产品组的所有产品；在剩余产品中选择比例差最大的产品，作为当前产品；

a5) 如果当前产品在本列中未被填充过一次，则转第一步继续处理；否则，开始填充下一列；

b) 按每种产品的颜色进行二次拆分；

2.根据权利要求1所述的基于多产品多生产线生产模式下的均衡排产方法，其特征在于，在整批拆分中，以标准批量作为拆分批量；在零批拆分样例中，以标准批量的最大公约数作为拆分批量。