CN107491873A - 一种最大化多个关键设备利用率的生产排程方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种最大化多个关键设备利用率的生产排程方法，基础数据模块将基础数据构建为两大模型，即设备结构模型和订单结构模型；核心排程算法模块分析订单结构模型，计算订单在多个关键设备上的最佳开机数比例，其后分析设备结构模型，对设备可用时间片进行分组，相同时间，相同约束的分为一组，选择一个合适订单和可用时间片组开始排程；微调模块在临时数据库内可根据需求对自动排程结果进行人工干预微调；工单生成模块将排程结果转化为实际派工单后反馈回外部MES。本发明保证了流水线型场景，最大化多个关键设备利用率，并且保证产线正常流转，同时支持多个关键设备配置。

Description

一种最大化多个关键设备利用率的生产排程方法
技术领域
本发明涉及生产自动排程技术领域，尤其涉及一种最大化多个关键设备利用率的生产排程方法。
背景技术
随着工业4.0在国内的推进，工厂在计划排程的过程当中，人工排程将逐步被自动排程取代。而自动排程的实现，针对不同的生产、管理方式，有多种不同的排程目标，也就有多种不同的算法实现。当下有此种场景，流水线型工厂，多个工序中有其中几道工序基于设备价格昂贵，合格率要求高等等要求，需要在生产排程时将这几道工序的设备利用率最大化。
发明内容
本发明为克服上述的不足之处，目的在于提供一种最大化多个关键设备利用率的生产排程方法，基础数据模块将基础数据构建为两大模型，即设备结构模型和订单结构模型；核心排程算法模块分析订单结构模型，计算订单在多个关键设备上的最佳开机数比例，其后分析设备结构模型，对设备可用时间片进行分组，相同时间，相同约束的分为一组，选择一个合适订单和可用时间片组开始排程；微调模块在临时数据库内可根据需求对自动排程结果进行人工干预微调；工单生成模块将排程结果转化为实际派工单后反馈回外部MES。本发明保证了流水线型场景，最大化多个关键设备利用率，并且保证产线正常流转，同时支持多个关键设备配置。
本发明是通过以下技术方案达到上述目的：一种最大化多个关键设备利用率的生产排程方法，包括如下步骤：
(1)基础数据模块从ERP系统与MES系统获取各种基础数据，构建得到设备结构模型和订单结构模型，并传送至核心排程算法模块；
(2)核心排程算法模块分析订单结构模型，计算得出订单在多个关键设备上的最佳开机数比例；分析设备结构模型，对设备可用时间片进行分组：相同时间，相同约束的分为一组；
(3)核心排程算法模块选择并确定一个订单和可用时间片组开始排程，若订单按最佳开机数比例无法找到匹配的可用时间片组，则对最佳开机数比例进行降比，在当前可用时间片组的基础上得出相对最佳开机数比例进行排程，排程后输出排程结果，即派工信息；
(4)将派工信息存入临时数据库，微调模块在临时数据库内可根据需求对自动排程结果进行人工干预微调；
(5)工单生成模块将临时数据库的派工信息转化为实际派工单数据后反馈回外部MES，实现派工落地，完成自动生产排程任务。
作为优选，所述的基础数据包括设备、产能、BOM、工艺路线、订单、计划、工作时间的信息。
作为优选，所述的设备结构模型第一层为产线信息，包含产线基本信息和各产线工序信息集合；第二层为工序信息，包含工序基本信息和各工序设备信息集合；第三层为设备信息，包含设备基本信息和各设备设备可用时间集合和已用时间集合。
作为优选，所述的订单结构模型第一层为订单基本信息和各订单车间计划信息集合；第二层为车间计划信息，包含车间计划基本信息。
作为优选，所述最佳开机数比例的计算方式如下：获取订单物料在各关键设备上的额定节拍，调整关键设备开机数比例，使各关键设备节拍保持一致，得出最佳开机数比例。
作为优选，所述步骤(4)中的选择规则为在当前已用设备中，有和该订单最佳开机数比例相同的设备组优先选择；该订单如果排下，所占可用时间比例高的优先选择；与已排订单同物料换型少的优先选择。
作为优选，所述的排程过程为确定关键设备可用时间片组和合适订单，将订单排到关键设备上，其他工序通过关键工序排程结果，根据流转时间前拉后推出相应排程结果，即派工信息。
作为优选，所述的基础数据模块通过读取接口读取外部ERP与MES的基础数据，包括主动读取和被动读取两种形式。
作为优选，所述基础数据模块将读取到的基础数据封装成统一的内存格式。
作为优选，所述的工单生成模块采用主动输出形式或者被动输出形式将实际派工单反馈回外部MES。
本发明的有益效果在于：本发明保证了流水线型场景，最大化多个关键设备利用率，并且保证产线正常流转，同时支持多个关键设备配置。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此：
实施例：一种最大化多个关键设备利用率的生产排程方法，基于当前订单结构和设备可用时间结构得出相对最大化关键设备利用率排程结果，系统算法主要包括：基础数据模块、核心排程算法模块、微调模块、工单生成模块；所述的系统算法支持多个关键设备实现最大化利用率排程，可自由配置；可针对每个订单和实际设备情况得出最佳开机比例，保证任何情况下都能最大化设备利用率；并且考虑所有工序约束以及流转，保证产线正常运转。
基础数据模块读取外部ERP与MES的基础数据并将基础数据构建成设备结构模型和订单结构模型两大模型，然后传送至核心排程算法模块；核心排程算法模块选择合适订单和设备，计算多个关键设备最佳开机比例，以保证最大化多个关键设备利用率进行排程并输出自动排程结果，即派工信息；微调模块在可根据需求对自动排程结果进行人工干预微调；工单生成模块将排程结果转化为实际派工单后反馈回外部MES。
基础数据模块将基础数据构建成设备结构模型和订单结构模型两大模型。设备结构模型包含产线、工序、设备、设备可用时间等信息。订单结构模型包含订单、车间计划等信息。
核心排程算法模块，计算订单在多个关键设备上的最佳开机数比例，其后分析设备结构模型，对设备可用时间片进行分组，相同时间，相同约束的分为一组，然后选择一个合适订单和可用时间片组开始排程，若订单按最佳开机数比例找不到合适的可用时间片组，将对最佳开机比例进行降比，在当前可用时间片组的基础上得出相对最佳开机数比例进行排程。排程过程为确定关键设备可用时间片组和合适订单，先将订单排到关键设备上，其他工序通过关键工序排程结果根据流转时间前拉后推出相应排程结果，即派工信息。
微调模块针对自动排程的结果进行手动调整的模块，在特殊情况下可以进行部分人工干预；
工单生成模块将排程结果转化为实际工单进行派工，数据输出有主动、被动两种方式的数据输出，生成的工单数据可直接用于派工。
本发明所述的生产排程方法，主要包括如下步骤：
(1)从各种ERP与MES获取诸如设备、产能、BOM、工艺路线、订单、计划、工作时间等等各种基础数据，构建成设备结构模型和订单结构模型两大模型。设备结构模型第一层为产线信息，包含产线基本信息和各产线工序信息集合；第二层为工序信息，包含工序基本信息和各工序设备信息集合；第三层为设备信息，包含设备基本信息和各设备设备可用时间集合和已用时间集合。订单结构模型第一层为订单基本信息和各订单车间计划信息集合；第二层为车间计划信息，包含车间计划基本信息。将该两大数据模型传送至核心排程算法模块用于分析排程。所述的基础数据模块通过读取接口读取外部ERP与MES的基础数据，通过主动读取和被动读取两种形式，基础数据模块将读取到的基础数据封装成统一的内存格式。
(2)分析订单结构模型，计算该订单在多个关键设备上的最佳开机数比例，计算方式为获取该订单物料在各关键设备上的额定节拍，调整关键设备开机数比例，使各关键设备节拍尽量保持一致，得出最佳开机数比例。分析设备结构模型，对第一道关键工序设备可用时间片进行分组，相同时间，相同约束的分为一组。
(3)选择一个合适的订单，选择规则是当前已用设备中，有和该订单最佳开机数比例相同的设备组优先；该订单如果排下，所占可用时间比例高的优先；与已排订单同物料换型少的优先。
(4)确定订单和设备组进行排程，若订单按最佳开机数比例找不到合适的可用时间片组，将对最佳开机数比例进行降比，在当前可用时间片组的基础上得出相对最佳开机数比例进行排程。
(5)排程过程为确定关键设备可用时间片组和合适订单，先将订单排到关键设备上，其他工序通过关键工序排程结果根据流转时间前拉后推出相应排程结果，即派工信息。
(6)将派工信息存入临时数据库，提供接口支持人工微调排程结果。同时记录微调过程，提供操作撤销回退及调整前后对比等功能。
(7)将临时数据库的派工结果转化为实际派工单数据反馈回MES，实现派工落地，完成一次自动排程任务。所述的工单生成模块支持主动输出和被动输出两种形式将实际派工单反馈回外部MES。
以上的所述乃是本发明的具体实施例及所运用的技术原理，若依本发明的构想所作的改变，其所产生的功能作用仍未超出说明书所涵盖的精神时，仍应属本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种最大化多个关键设备利用率的生产排程方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)基础数据模块从ERP系统与MES系统获取各种基础数据，构建得到设备结构模型和订单结构模型，并传送至核心排程算法模块；
(2)核心排程算法模块分析订单结构模型，计算得出订单在多个关键设备上的最佳开机数比例；分析设备结构模型，对设备可用时间片进行分组：相同时间，相同约束的分为一组；
(3)核心排程算法模块选择并确定一个订单和可用时间片组开始排程，若订单按最佳开机数比例无法找到匹配的可用时间片组，则对最佳开机数比例进行降比，在当前可用时间片组的基础上得出相对最佳开机数比例进行排程，排程后输出排程结果，即派工信息；
(4)将派工信息存入临时数据库，微调模块在临时数据库内可根据需求对自动排程结果进行人工干预微调；
(5)工单生成模块将临时数据库的派工信息转化为实际派工单数据后反馈回外部MES，实现派工落地，完成自动生产排程任务。
2.根据权利要求1所述的一种最大化多个关键设备利用率的生产排程方法，其特征在于：所述的基础数据包括设备、产能、BOM、工艺路线、订单、计划、工作时间的信息。
3.根据权利要求1所述的一种最大化多个关键设备利用率的生产排程方法，其特征在于：所述的设备结构模型第一层为产线信息，包含产线基本信息和各产线工序信息集合；第二层为工序信息，包含工序基本信息和各工序设备信息集合；第三层为设备信息，包含设备基本信息和各设备设备可用时间集合和已用时间集合。
4.根据权利要求1所述的一种最大化多个关键设备利用率的生产排程方法，其特征在于：所述的订单结构模型第一层为订单基本信息和各订单车间计划信息集合；第二层为车间计划信息，包含车间计划基本信息。
5.根据权利要求1所述的一种最大化多个关键设备利用率的生产排程方法，其特征在于：所述最佳开机数比例的计算方式如下：获取订单物料在各关键设备上的额定节拍，调整关键设备开机数比例，使各关键设备节拍保持一致，得出最佳开机数比例。
6.根据权利要求1所述的一种最大化多个关键设备利用率的生产排程方法，其特征在于：所述步骤(4)中的选择规则为在当前已用设备中，有和该订单最佳开机数比例相同的设备组优先选择；该订单如果排下，所占可用时间比例高的优先选择；与已排订单同物料换型少的优先选择。
7.根据权利要求1所述的一种最大化多个关键设备利用率的生产排程方法，其特征在于：所述的排程过程为确定关键设备可用时间片组和合适订单，将订单排到关键设备上，其他工序通过关键工序排程结果，根据流转时间前拉后推出相应排程结果，即派工信息。
8.根据权利要求1所述的一种最大化多个关键设备利用率的生产排程方法，其特征在于：所述的基础数据模块通过读取接口读取外部ERP与MES的基础数据，包括主动读取和被动读取两种形式。
9.根据权利要求8所述的一种最大化多个关键设备利用率的生产排程方法，其特征在于：所述基础数据模块将读取到的基础数据封装成统一的内存格式。
10.根据权利要求1所述的一种最大化多个关键设备利用率的生产排程方法，其特征在于：所述的工单生成模块采用主动输出形式或者被动输出形式将实际派工单反馈回外部MES。
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