CN106779308A - 一种面向离散制造的车间生产计划排产的系统与方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种面向离散制造的车间生产计划排产的系统与方法。该系统包括设置在车间的车间计划排产系统，车间计划排产系统连接设置在车间内的用于完成工单计划的加工单元，能力组单元和其它设备；车间计划排产系统还连接仓库系统、ERP或MRP系统、人力资源系统和工艺系统；ERP或MRP系统通过交互模块与车间计划排产系统连接，交互模块用于下发生产计划和实时上报车间生产计划完成情况。本发明综合考虑设备负荷、设备日历、工艺流程、加工节拍以及工单传递方式等生产因素，将实际的生产任务拆分成每个可以执行的工单，并对每个工单设置其加工时间和加工数量，更好地帮助企业管理者跟踪和监控整个生产过程。同时兼顾生产调度排产的简便性和可操作性。

Description

一种面向离散制造的车间生产计划排产的系统与方法

技术领域

本发明涉及离散制造技术，特别是一种面向离散制造的车间生产计划排产的系统与方法。

背景技术

在工业制造领域，面临着日益激烈的全球化竞争环境，尤其是以小批量、多品种为特征的生产，要求生产制造商必须要通过提高生产计划的有效性和实时性，快速响应生产变化，以满足和适应市场和客户的要求，提升制造企业的核心竞争力。

生产排产，也叫生产计划排程，是指在有限产能的基础上，综合来自物料、产能、工序流程、资金、管理体制、员工等多方面因素的对生产的影响，经过对计划排程的优化得出合理有效的生产计划。当前，很多的离散制造企业在进行生产计划时，都是通过人工的方式完成。人工制订的生产计划很难做到及时应对和有效，往往造成计划不可跟踪，从而失去了计划的作用。相对于流程制造，离散制造(主要是通过对原材料物理形状的改变、组装成为产品，使其增值。它主要包括机械加工、机床加工、组装性行业，典型产品有汽车、计算机、日用器具等)的计划排产更加困难和必要，原因在于生产企业需要面向订单式的小批量多品种的生产加工任务、每个产品的工艺过程可能不相同、可以进行同一种加工工艺的机床有多种、各个工序之间存在着一定的关联关系等，从而导致经常性地根据订单的要求调整计划，这必将造成资源浪费和面临繁重的工作。

当前，面向离散制造的车间生产计划排产的现状如图1所示：

目前，车间的生产计划主要是由ERP或MRP系统6下发的生产计划，ERP或MRP系统6下发给车间的生产计划主要基于当前的物料情况、人力资源情况以及车间的整个生产能力进行制订的(未考虑产品工艺流程以及具体设备产能负荷)。生产计划制订并下发给车间后，车间会定期上报计划完成情况。对于加工企业来说，采用目前的车间生产计划将存在如下问题：

一、当前ERP或MRP系统制订的是基于无限产能的排产，即不考虑设备产能、设备日历、工厂日历、工艺、加工单元、设备能力组等因素，制订出的生产计划。这样生产计划对于企业的管理者来说，是一个黑盒，并不能实时、有效地监控和跟踪生产计划实际执行情况，同时，车间上报的计划完成情况对于管理者来说也是滞后的。企业的管理者日益迫切地需要一个能够监控产品的每个批次、每台设备、每个工单的实时生产情况，以达到生产透明化管理。

二、缺少合理、方便、自动的排产方法。由于生产计划未考虑车间设备情况及工艺流程，生产计划过于粗放，导致生产计划不可操作。生产企业在面对加工任务，希望能够通过简单快速的方法进行详细的生产计划进行排产。但是由于需要制定切实可行的详细生产计划，需要考虑来自设备能力、设备负荷、设备日历、工艺流程、工单传递方式等多方面因素，现有的生成计划不能满足生产和调度的要求。

三、面对小批量、多品种的离散式加工生产，计划的变更是经常发生的。例如，会经常发生插单生产和拆单生产的情况，这将导致原有计划的变动，如果不能及时调整计划，则造成计划不可跟踪和管理。所以，在实际的生产过程中，需要提供一种简单、方便和快捷的手段来实现插单和拆单，即实现生产调度。而现有的计划系统在面对紧急插单的调度显得过于繁琐，从而造成原有计划的失效。

发明内容

本发明的目的在于提供一种面向离散制造的车间生产计划排产的系统与方法，它主要解决上述现有技术所存在的技术问题，它综合考虑设备负荷、设备日历、工艺流程、加工节拍以及工单传递方式(整单或拆单)等生产因素，将实际的生产任务按照(多道工序的设备组合)、能力组(加工能力相同或相近的设备组合)及设备拆分成每个可以执行的工单，并对每个工单设置其加工时间和加工数量，更好地帮助企业管理者跟踪和监控整个生产过程。同时兼顾生产调度排产的简便性和可操作性。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是。

一种面向离散制造的车间生产计划排产的系统，其特征在于：它包括设置在车间的车间计划排产系统，该车间计划排产系统分别连接设置在车间内的用于完成工单计划的若干加工单元，若干能力组单元和若干其它设备；该车间计划排产系统还进一步连接仓库系统、ERP或MRP系统、人力资源系统和工艺系统；其中：该ERP或MRP系统通过交互模块与车间计划排产系统连接，该交互模块用于下发生产计划和实时上报车间生产计划完成情况。

一种面向离散制造的车间生产计划排产的方法，其特征在于：通过如上所述的系统来实施；具体步骤是：

A、通过车间计划排产系统，获取ERP或MRP系统下发的车间生产主计划；

B、车间计划排产系统根据车间生产主计划，综合从仓库系统采集的物料信息、从人力资源系统采集的人员信息、从工艺系统采集的工艺信息、车间内的设备信息、工厂日历信息自动进行车间计划排产，并以工单计划的形式分配并下发给加工单元、能力组单元及其它设备；

C、加工单元、能力组单元及其它设备根据工单计划进行生产；如果需要进行计划调整时，再通过车间计划排产系统进行计划调度；加工单元、能力组单元及其它设备将工单计划的加工进度实时上报至车间计划排产系统；

D、车间计划排产系统将生产计划的执行情况实时反馈回ERP或MRP系统。

所述的面向离散制造的车间生产计划排产的方法，其特征在于：该车间计划排产的步骤包括：

a、参数输入

a1、获取零件信息，包括工艺流程、加工节拍时间，同时根据零件获取可以加工此零件的加工单元、能力组单元及设备；

a2、根据加工单元、能力组单元及设备获取设备日历，同时获取这些设备在计划排产期间内已经被占用的工单；

a3、设置生产排程的参数，包括：生产任务的开始和完成时间、加工数量、工单最小数量、工单最大数量、分解增量、工单传递方式参数；

b、排程准备

b1、根据工艺流程信息、排程开始时间以及加工数量，定义首序的排程参数；

b2、查找工序中时长最短的加工节拍，并根据工单最小的加工数量，过滤不符合加工时长需求的空闲时间段；

b3、根据设备日历、工厂日历以及排程期间内设备中已经被占用的工单，计算设备空闲时间段、段内可用时间以及空闲时间段最近一次工单的工序；

c、生产排程

c1、根据排程准备的信息，将工件分成1…n组，每组包括组内工件的开始加工的时间和加工数量，开始按照工序的顺序对每组工件进行排产；

c2、在进行工序排产时，首先判断是否为首序，如果是首序时，开始执行分解试排流程，如果不是首序，则根据排程选项判断是否需要整单试排还是分解试排；

c3、对工序执行整单试排和分解试排的排产流程，产生排产工单；

c4、继续执行下一组的工序排程，直至尾序完成；

d、结果输入

生成排程中所有工单及生产准备清单，并按照设备甘特图的方式，将排程结果显示出来。

本发明的有益效果是。

1、通过本发明系统和方法统一安排对每台设备的生产计划，所有资源都按计划执行，实现JIT(准时制)生产，可提高生产效率，日产值也可大幅提升。对关键资源进行优化排产，如把工艺特征(如刀具，夹具，厚度，长度，宽度，材质)相同或相近的设备(能立组)排在一起生产，尽量消除等待时间，换产时间，从而提高生产效率。

2、由于本发明通过一系列的排程参数，综合考虑了工厂日历与设备日历、工序关系，同时支持单位加工数量、工单最小与最大数量的设置以及是否拆分工单数量的设置，使得制订的生产计划更加合理有效，同时也可减轻计划人员的工作强度、提升计划效率。制订详细的生产计划是一项繁重的脑力劳动，需要全方位的考虑工艺、设备、产品、班组等方面的各种因素，而制订的计划往往会出现由于考虑不周而导致的计划不可执行。通过本发明，综合生产、人员、设备等方面的因素，自动对每台设备制订的加工计划，一方面可有效减轻计划人员的工作压力，同时通过有效的生产计划，可保障生产的顺利执行。

3、帮助企业管理者透明监管企业生产过程，企业管理者可实时掌握车间中每台设备的生产情况，包括每个工单的执行进度、是否按计划生产、物料是否按时送达等。物料管理员可以看到每天的生产计划及物料准备计划，提前把所需的物料送到生产线指定的位置上，比如工件、刀具等。另外，对于企业管理者来说，通过本发明的生产计划排产，可方便的计算出产品的标准成本，包括主材，辅材，人工费用等。

4、通过精准的生产计划，可实现JIT生产模式后，产品完全按订单生产，几乎没有库存。根据订单要求进行排产，使主要原材料与供应商协同，降低原材料库存，同时也有利于降低其他物料的安全库存。

附图说明

图1是当前面向离散制造的车间生产计划排产系统的示意图。

图2是本发明系统的示意图。

图3是本发明方法中车间计划排产的步骤示意图。

具体实施方式

请参阅图2，它是本发明一种面向离散制造的车间生产计划排产的系统。如图所示：它包括设置在车间的车间计划排产系统1，该车间计划排产系统1分别连接设置在车间内的用于完成工单计划10的若干加工单元2，若干能力组单元3和若干其它设备4；该车间计划排产系统1还进一步连接仓库系统5、ERP或MRP系统6、人力资源系统7和工艺系统8；其中：该ERP或MRP系统6通过交互模块9与车间计划排产系统1连接，该交互模块9用于下发生产计划和实时上报车间生产计划完成情况。

通过如上所述的系统来实施面向离散制造的车间生产计划排产的方法；具体步骤是：

A、通过车间计划排产系统1，获取ERP或MRP系统6下发的车间生产主计划。

B、车间计划排产系统1根据车间生产主计划，综合从仓库系统5采集的物料信息、从人力资源系统7采集的人员信息、从工艺系统8采集的工艺信息、车间内的设备信息、工厂日历信息自动进行车间计划排产，并以工单计划10的形式分配并下发给加工单元2、能力组单元3及其它设备4。

C、加工单元2、能力组单元3及其它设备4根据工单计划10进行生产；如果需要进行计划调整时，再通过车间计划排产系统1进行计划调度；加工单元2、能力组单元3及其它设备4将工单计划10的加工进度实时上报至车间计划排产系统1。

D、车间计划排产系统1将生产计划的执行情况实时反馈回ERP或MRP系统6。

该车间计划排产的步骤如图3所示，它包括：

a、参数输入

a1、获取零件信息，包括工艺流程、加工节拍时间，同时根据零件获取可以加工此零件的加工单元、能力组单元及设备；

a2、根据加工单元、能力组单元及设备获取设备日历，同时获取这些设备在计划排产期间内已经被占用的工单；

a3、设置生产排程的参数，包括：生产任务的开始和完成时间、加工数量、工单最小数量、工单最大数量、分解增量、工单传递方式参数。

b、排程准备

b1、根据工艺流程信息、排程开始时间以及加工数量，定义首序的排程参数；

b2、查找工序中时长最短的加工节拍，并根据工单最小的加工数量，过滤不符合加工时长需求的空闲时间段；

b3、根据设备日历、工厂日历以及排程期间内设备中已经被占用的工单，计算设备空闲时间段、段内可用时间以及空闲时间段最近一次工单的工序。

c、生产排程

c1、根据排程准备的信息，将工件分成1…n组，每组包括组内工件的开始加工的时间和加工数量，开始按照工序的顺序对每组工件进行排产；

c2、在进行工序排产时，首先判断是否为首序，如果是首序时，开始执行分解试排流程，如果不是首序，则根据排程选项判断是否需要整单试排还是分解试排；

c3、对工序执行整单试排和分解试排的排产流程，产生排产工单；

c4、继续执行下一组的工序排程，直至尾序完成。

d、结果输入

生成排程中所有工单及生产准备清单，并按照设备甘特图的方式，将排程结果显示出来。

本发明潜在的技术/产品应用领域

机械加工的金属切削是本发明已知的技术/产品的主要应用领域，尤其适用于中小型机加企业(200台设备以下)。大型企业的机加车间是本发明的潜在的技术/产品的应用领域。

本发明的应用方式

本发明的应用方式是将此发明集成至生产执行系统中(以下称MES系统)，MES系统是一套面向制造企业车间执行层的生产信息化管理系统。MES可以为企业提供包括制造数据管理、计划排程管理、生产调度管理、库存管理、质量管理、人力资源管理、工作中心/设备管理、工具工装管理、成本管理、项目看板管理、生产过程控制、底层数据集成分析、上层数据集成分解等管理模块，为企业打造一个扎实、可靠、全面、可行的制造协同管理平台。通过将本发明集成到MES系统的计划排产管理模块中，实现MES系统对于设备的自动化排程管理，自动工单管理以及生产准备管理。

综上所述，仅为本发明的的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的实施范围，即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应为本发明的的技术范畴。

Claims (3)

1.一种面向离散制造的车间生产计划排产的系统，其特征在于：它包括设置在车间的车间计划排产系统(1)，该车间计划排产系统(1)分别连接设置在车间内的用于完成工单计划(10)的若干加工单元(2)，若干能力组单元(3)和若干其它设备(4)；该车间计划排产系统(1)还进一步连接仓库系统(5)、ERP或MRP系统(6)、人力资源系统(7)和工艺系统(8)；其中：该ERP或MRP系统(6)通过交互模块(9)与车间计划排产系统(1)连接，该交互模块(9)用于下发生产计划和实时上报车间生产计划完成情况。

2.一种面向离散制造的车间生产计划排产的方法，其特征在于：通过如权利要求1所述的系统来实施；具体步骤是：

A、通过车间计划排产系统(1)，获取ERP或MRP系统(6)下发的车间生产主计划；

B、车间计划排产系统(1)根据车间生产主计划，综合从仓库系统(5)采集的物料信息、从人力资源系统(7)采集的人员信息、从工艺系统(8)采集的工艺信息、车间内的设备信息、工厂日历信息自动进行车间计划排产，并以工单计划(10)的形式分配并下发给加工单元(2)、能力组单元(3)及其它设备(4)；

C、加工单元(2)、能力组单元(3)及其它设备(4)根据工单计划(10)进行生产；如果需要进行计划调整时，再通过车间计划排产系统(1)进行计划调度；加工单元(2)、能力组单元(3)及其它设备(4)将工单计划(10)的加工进度实时上报至车间计划排产系统(1)；

D、车间计划排产系统(1)将生产计划的执行情况实时反馈回ERP或MRP系统(6)。

3.根据权利要求2所述的面向离散制造的车间生产计划排产的方法，其特征在于：该车间计划排产的步骤包括：

a、参数输入

a1、获取零件信息，包括工艺流程、加工节拍时间，同时根据零件获取可以加工此零件的加工单元、能力组单元及设备；

a2、根据加工单元、能力组单元及设备获取设备日历，同时获取这些设备在计划排产期间内已经被占用的工单；

a3、设置生产排程的参数，包括：生产任务的开始和完成时间、加工数量、工单最小数量、工单最大数量、分解增量、工单传递方式参数；

b、排程准备

b1、根据工艺流程信息、排程开始时间以及加工数量，定义首序的排程参数；

b2、查找工序中时长最短的加工节拍，并根据工单最小的加工数量，过滤不符合加工时长需求的空闲时间段；

b3、根据设备日历、工厂日历以及排程期间内设备中已经被占用的工单，计算设备空闲时间段、段内可用时间以及空闲时间段最近一次工单的工序；

c、生产排程

c1、根据排程准备的信息，将工件分成1…n组，每组包括组内工件的开始加工的时间和加工数量，开始按照工序的顺序对每组工件进行排产；

c2、在进行工序排产时，首先判断是否为首序，如果是首序时，开始执行分解试排流程，如果不是首序，则根据排程选项判断是否需要整单试排还是分解试排；

c3、对工序执行整单试排和分解试排的排产流程，产生排产工单；

c4、继续执行下一组的工序排程，直至尾序完成；

d、结果输入

生成排程中所有工单及生产准备清单，并按照设备甘特图的方式，将排程结果显示出来。