CN107368657A - 一种基于工艺仿真的生产资源快速配置方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于工艺仿真的生产资源快速配置方法，涉及机械零部件数字化制造技术领域。一种基于工艺仿真的生产资源快速配置方法，建立在企业的制造执行系统平台上，首先编制理论工艺规程，然后对理论工艺规程进行仿真，得到仿真结果，再根据所需资源及待生产零件的交付时间两个约束条件对仿真结果进行优化，得到面向现实的仿真结果并修正理论工艺规程，根据修正后的理论工艺规程编制生产计划和作业计划。本发明提供的基于工艺仿真的生产资源快速配置方法实现了生产资源的快速优化配置，同时也大大地提高了生产计划的可执行性。

Description

一种基于工艺仿真的生产资源快速配置方法
技术领域
本发明涉及机械零部件数字化制造技术领域，尤其涉及一种基于工艺仿真的生产资源快速配置方法。
背景技术
目前，理想的数字化制造以工艺设计的工艺模型为核心，向下游联接制造系统的各部分，工艺模型的结果很大程度上影响了整个制造系统的水平。
近年来，我国在CAD产业化方面也取得了突破性进展，从图板到二维CAD，再到三维CAD的过度过程非常短暂，同时在企业管理方面如人力资源管理、财务管理、办公自动化等发展也较快，虽然为后续的企业信息化建设打下了基础，但是发展的不平衡也导致了许多问题。作为企业信息化集成系统中重要一环的工艺规划，目前很多还停留在解决工艺设计中的事务性、管理性工作的阶段，即主要解决工艺设计中资料查找、表格填写、数据计算与分类汇总等繁琐、重复而又适合使用计算机辅助方法的工作。与同类的CAD、PDM等软件技术相比，计算机辅助工艺过程设计软件(CAPP，Computer Aided Process Planning)的发展大大落后，尤其是在和三维CAD的集成应用上还远远达不到应用要求。
目前，基于商品化CAD系统实现三维工艺信息模型定义和应用主要有两条途径：一是在商品化三维CAD软件上开发具有制造特征功能的软件，使设计信息可为CAPP直接使用；二是在三维CAD实体造型基础上，开发制造特征识别与提取系统，为工艺设计提供相应的工艺信息。但是，仍然存在一些缺陷和不足，主要表现在三维数字模型并没有贯穿于整个数字化制造过程中，产品数字模型尚无法高效的支持数字化工艺设计和产品制造过程，工艺信息难以直接应用于制造过程，计划编制与调度、派工管理、产品检验、设备/人力/物料/能源等资源的配置得不到工艺数字化技术的直接支持。三维数字化设计及制造一体化集成应用体系尚未贯通。
因此，简化并优化零部件计划编制中各类工艺资源配置，提高生产计划的智能化和可执行性已成为零部件制造过程中的重要问题。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明提供一种基于工艺仿真的生产资源快速配置方法，通过对生产资源的快速配置实现基于生产现实的生产计划编制。
一种基于工艺仿真的生产资源快速配置方法，包括以下步骤：
步骤1：根据企业生产能力现状，在无资源约束状态下，按照待生产零部件的工艺规范和设计技术要求编制理论工艺规程；定义所有工序节点的工作内容和所需工艺资源，确定各工序节点之间的顺序关系和依赖关系，建立工序节点的先后顺序集，顺序集之间有严格的前续和后继要求，顺序集内部工序之间没有工作关系或资源上的约束；
步骤2：运用仿真软件，对理论工艺规程进行仿真，得到仿真结果；
步骤3：根据所需工艺资源约束条件和时间约束条件对仿真结果进行优化，然后对优化后的仿真结果再次进行仿真，得到面向现实的仿真结果；
步骤3.1：根据现实生产条件设定所需工艺资源的可用时间节点，确定各工序的最早可能开工时间和由各工序顺序集确定要满足交付时间的各工序最晚必须开工时间；根据物料的企业库存状态信息、设备的使用状态信息及操作员工的状态信息，结合装配各工序节点的所需资源的信息表，确定各工序节点所需工艺资源的可用时间段信息，并将这些可用时间段信息加入理论工艺规程；
步骤3.2：根据所需工艺资源的可用时间段信息和待产零件的交付时间两个约束条件对仿真结果进行优化，调整工序节点的开工时间或加工能力，保证在资源约束条件和交付时间约束条件下的开工量和时间计划；
步骤3.3：对照产品生产需求说明书，人工判断是否接受优化结果；如果满足产品生产需求说明书的要求，则接受优化结果，对优化前的仿真结果再次利用仿真软件进行仿真，得到面向现实的仿真结果，同时，对应优化后得到的新的工序节点的先后顺序和工艺路线，进行理论工艺规程的修正，得到新的理论工艺规程，执行步骤4；否则返回步骤3.2，重新对仿真结果进行优化；
步骤4：输出面向现实的仿真结果，并根据修正后新的理论工艺规程，按照生产计划和作业计划的编制要求和形式生成生产计划和作业计划。
进一步地，步骤1.1所述的所需工艺资源包括设备、人员、物料、工艺方法和技术要求。
进一步地，步骤3.1所述物料的企业库存状态信息、设备的状态信息和操作员工的状态信息分别从生产制造执行及管理系统中查询。
进一步地，步骤3.2所述调整工序节点的开工时间或加工能力的前提条件是保证优化过程中工序节点的先后顺序集不变。
由上述技术方案可知，本发明的有益效果在于：本发明提供的一种基于工艺仿真的生产资源快速配置方法，首先编制企业理论工艺规程，对理论工艺规程进行仿真，然后将工艺所需资源及待生产零件的交付时间作为约束条件对仿真结果进行优化，得到面向现实的仿真结果，面向现实的仿真结果可以当作生产计划直接执行，简化并优化了零部件的生产计划编制过程中各类工艺资源的配置，同时保证了待产零件的交付时间，大大提高了生产计划的智能化和可执行性。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种基于工艺仿真的生产资源快速配置方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的理论工艺规程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本实施例在制造执行系统平台基础上采用一种基于工艺仿真的生产资源快速配置方法为某部件装配过程实现快速且优化的编制生产计划和作业计划。
一种基于工艺仿真的生产资源快速配置方法，如图1所示，包括以下步骤：
步骤1：根据企业生产能力现状，在无资源约束状态下，按照待生产零部件的工艺规范和设计技术要求编制理论工艺规程，如图2所示，本实施例中的理论工艺规程包括按零件编写工艺过程卡，零件加工的工艺路线，定位、制孔、装配连接、清除多余物、标记等各工序节点的具体加工内容，切削用量、工时定额以及设备、人员、物料、工艺方法和技术要求等所需工艺资源。确定各工序节点之间的顺序关系和依赖关系，建立工序节点的先后顺序集，顺序集之间有严格的前续和后继要求，顺序集内部工序之间没有工作关系或资源上的约束。部件装配过程各工序节点，如表1所示，可以用三种形式的参数定义：①tpn表示该生产线所有组件从零件到组件的装配过程，其中，n＝1,2,3···；②tsum表示该生产线所有段件从组件到段件的装配过程，其中，m＝1,2,3···；③tur表示该生产线从段件到最终部件的装配过程，其中，r＝1,2,3···。
表1部件装配过程各工序参数定义
变迁 定义 变迁 定义
tp1 前缘大梁装配 tsu1 前缘装配
tp2 外翼一樯装配 tsu2 外翼中段装配
tp3 前缘各肋装配 tu1 外翼装配
tp4 隔板装配
步骤2：运用仿真软件，对理论工艺规程进行仿真，得到仿真结果；本实施例使用DELMIA仿真软件对理论工艺规程进行仿真。
步骤3：根据所需工艺资源约束条件和时间约束条件对仿真结果进行优化，然后对优化后的仿真结果再次进行仿真，得到面向现实的仿真结果。
步骤3.1：根据现实生产条件设定所需工艺资源的可用时间节点，确定各工序的最早可能开工时间和由各工序顺序集确定要满足交付时间的各工序最晚必须开工时间，如表2所示，其中，S0为开始虚节点。从生产制造执行及管理系统中查询物料的企业库存状态信息、设备的使用状态信息及操作员工的状态信息，并结合装配各工序节点的所需资源的信息表，确定每个工序节点所需工艺资源的可用时间段信息，并将这些可用时间段信息填入理论工艺规程。装配各工序节点的所需资源的信息表，如表3所示，描述了装配过程中各个工序需要的各种设备、人员，以及完成该工序所需要的时间，表中：ei表示装配过程中的各种设备，其中，i＝1,2,3···；wj表示装配过程中的人员，该人员可以是一个班组或一个人员，其中，j＝1,2,3···。本实施例中人员和设备在装配过程中属于不会被消耗的资源。
表2各工序节点最早可以开工时间及最晚必须开工时间
工序 S0 tp1 tp2 tp3
最早可以开工时间 0 0 0 0
最晚必须开工时间 0 16 17 18
工序 tp4 tsu1 tsu2 tu1
最早可以开工时间 0 9 23 50
最晚必须开工时间 16 25 23 50
表3各工序节点所需资源信息表
工序代号 所需时间 所需设备 所需人员
tp1 12 e1 w1
tp2 9 e2，e3 w2，w3
tp3 10 e4 w3
tp4 11 e5 w4
tsu1 13 e4 w5
tsu2 16 e6 w6
tu1 25 e7，e8 w8
步骤3.2：根据所需工艺资源的可用时间段信息和待产零件的交付时间两个约束条件对仿真结果进行优化，将已得到的各工序最早开工时间及最晚开工时间和每个工序需要的设备、人员和时间存入优化系统，在保证优化过程中工序节点的先后顺序集不变的前提下，调整工序节点的开工时间或加工能力，保证在资源约束条件和交付时间约束条件下的开工量和时间计划。
步骤3.3：对照产品生产需求说明书，人工判断是否接受优化结果；如果满足产品生产需求说明书的要求，则接受优化结果，对优化前的仿真结果再次利用仿真软件进行仿真，得到面向现实的仿真结果；同时，对应优化后得到的新的工序节点的先后顺序和工艺路线，调整理论工艺规程，进行理论工艺规程的修正，得到新的理论工艺规程，执行步骤4；否则返回步骤3.2，重新对仿真结果进行优化；
步骤4：输出面向现实的仿真结果，并根据修正后新的理论工艺规程，按照生产计划和作业计划的编制要求和形式生成生产计划和作业计划。该生产计划规定了具体的车间、工段、班组、每个工作地和个人的以月、周、班和小时计的计划。通过一系列的计划安排和生产调度工作，充分利用企业的人力和物力，保证企业每个生产环节在品种、数量和时间上相互协调和衔接。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明权利要求所限定的范围。

Claims (4)

1.一种基于工艺仿真的生产资源快速配置方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：根据企业生产能力现状，在无资源约束状态下，按照待生产零部件的工艺规范和设计技术要求编制理论工艺规程；定义所有工序节点的工作内容和所需工艺资源，确定各工序节点之间的顺序关系和依赖关系，建立工序节点的先后顺序集，顺序集之间有严格的前续和后继要求，顺序集内部工序之间没有工作关系或资源上的约束；
步骤2：运用仿真软件，对理论工艺规程进行仿真，得到仿真结果；
步骤3：根据所需工艺资源约束条件和时间约束条件对仿真结果进行优化，然后对优化后的仿真结果再次进行仿真，得到面向现实的仿真结果；
步骤3.1：根据现实生产条件设定所需工艺资源的可用时间节点，确定各工序的最早可能开工时间和由各工序顺序集确定要满足交付时间的各工序最晚必须开工时间；根据物料的企业库存状态信息、设备的使用状态信息及操作员工的状态信息，结合装配各工序节点的所需资源的信息表，确定每个工序节点所需工艺资源的可用时间段信息，并将这些可用时间段信息加入理论工艺规程；
步骤3.2：根据所需工艺资源的可用时间段信息和待产零件的交付时间两个约束条件对仿真结果进行优化，调整工序节点的开工时间或加工能力，保证在资源约束条件和交付时间约束条件下的开工量和时间计划；
步骤3.3：对照产品生产需求说明书，人工判断是否接受优化结果；如果满足产品生产需求说明书的要求，则接受优化结果，对优化前的仿真结果再次利用仿真软件进行仿真，得到面向现实的仿真结果，同时，对应优化后得到的新的工序节点的先后顺序和工艺路线，进行理论工艺规程的修正，得到新的理论工艺规程，执行步骤4；否则返回步骤3.2，重新对仿真结果进行优化；
步骤4：输出面向现实的仿真结果，并根据修正后新的理论工艺规程，按照生产计划和作业计划的编制要求和形式生成生产计划和作业计划。
2.根据权利要求1所述的一种基于工艺仿真的生产资源快速配置方法，其特征在于：步骤1.1所述的所需工艺资源包括设备、人员、物料、工艺方法和技术要求。
3.根据权利要求1所述的一种基于工艺仿真的生产资源快速配置方法，其特征在于：步骤3.1所述物料的企业库存状态、设备状态和员工状态分别从生产制造执行及管理系统中查询。
4.根据权利要求1所述的一种基于工艺仿真的生产资源快速配置方法，其特征在于：步骤3.2所述的对仿真结果进行优化的前提条件是保证优化过程中工序节点的先后顺序集不变。
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