CN109583761B - 一种锻钢工序的生产计划与调度系统 - Google Patents

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Abstract

一种锻钢工序的生产计划与调度系统，属于锻钢生产技术领域。包括生产订单管理模块，标准产品配置模块，工艺路径配置模块，物料需求计算模块，生产组合模块，作业计划模块，评价与优化调整模块。依赖关系数据库软件和Web服务器，数据库软件需要安装在局域网的Web服务器中，提供数据存储服务，Web服务器提供Web服务。优点在于，解决了特钢企业锻钢工序MES系统只能根据订单的先后时间进行生产排程，出现异常情况下，系统操作复杂等问题。

Description

一种锻钢工序的生产计划与调度系统
技术领域
本发明属于锻钢生产技术领域，尤其是涉及一种锻钢工序的生产计划与调度系统，适合小批量、多品种、多规格快速生产计划编制和进行动态调度。
背景技术
生产计划与调度是指针对某一任务，在一定的技术与资源的约束条件下，对现有的生产活动进行合理排序，确定某一时段所指派的任务，力求在设备可用的时间范围内，充分发挥其生产效率，缩短生产周期，降低生产成本。
对于钢铁企业而言，如果各工序自动化系统稳定可靠，产品质量可以保证，那么生产调度系统功能集成中遇到的最大难题便是如何面向多品种小批量的大量订货合同而组织生产，包括在不同钢种、规格和交货期需求下订单的聚类组批合同计划与作业计划的各种平衡，如何将几个不同的工序视为一个整体，实现一体化管理，做到前后工序计划同步化，物流运行准时化，如何充分运用高温坯的潜热，减少甚至取消再加热过程，降低能耗，减少烧损，缩短生产周期，增加企业效益和市场竞争力。
锻造工序作为高速钢重要的生产工序，其生产排程计划决定产品订单交单的准时性和各种资源的协同性。锻造工序因为各工位的设备的产能、产品工艺质量要求的差异性，如何安排生产成为制约生产组织的重要工作。本发明发明一种适用于锻造工序的生产计划于调度系统，其特点是充分考虑交货期、物流、能源、设备和工艺等条件的约束，并以交货期最短，生产效率最大，能源成本最低，余材最少为目标，最大化优化生产产能，精细化各工位作业计划，且动态快速的根据生产异常进行调整作业计划。
发明内容
本发明的目的是提供一种锻钢工序的生产计划排产与调度系统，解决了特钢企业锻钢工序MES系统只能根据订单的先后时间进行生产排程，出现异常情况下，系统操作复杂等问题。
本发明根据企业的订单信息转换成生产订单，然后根据每种产品的加工工艺和生产线上正在加工的物料情况，确定生产订单的加工顺序，并根据生产过程中生产计划的执行情况及异常工况，重新调整生产计划，并对制定的计划进行交货期、生产效率、能源成本、余材最少进行评价，人工根据当前情况选择最合适的计划方案进行执行。
本发明包括生产订单管理模块，标准产品配置模块，工艺路径配置模块，物料需求计算模块，生产组合模块，作业计划模块，评价与优化调整模块。另外，本发明依赖关系数据库软件和Web服务器，数据库软件需要安装在局域网的Web服务器中，为本发明提供数据存储服务，Web服务器为本发明提供Web服务。
本发明中生产订单管理模块，标准产品配置模块，物料需求计算模块，工艺路径配置模块，生产组合模块，作业计划模块，评价与优化调整模块部署在Web服务器中，客户端通过浏览器访问Web服务器生成与用户交互的界面。用户通过浏览器生成的功能交互界面驱动系统各个模块进行业务计算与运行。
本发明中的标准产品配置模块，用于配置锻钢工序所生产的标准产品的规格，重量，对应的工艺路径信息，成材率。规格和重量，用来和订单进行对应。工艺路径信息用来决定产品的加工顺序，成材率用来计算投入物料的选择。
本发明中生产订单模块从ERP中获取锻钢的订单的信息或者直接录入订单，根据订单的交货日期，订单的产品类型对订单进行合并，生成生产订单。并在生产订单上添加入库日期，原有的订单信息保留。
本发明中工艺路径配置模块是为了配置锻钢工序的产品的加工路径，一般的加工路径有以下几种，第一种，加热，锻造，退火，切头，扒皮，探伤，入库；第二种，加热，粗锻，加热，精锻，退火，切头，扒皮，探伤，入库。不同的品种材使用的工艺路径不同。根据系统的预先的配置，将锻材的产品类型和工艺路径进行匹配。匹配的结果是生产订单的信息中增加了工艺路径编码信息。
本发明中的物料需求计算模块是用来计算每种产品经过每一工序前投入物料品种和物料品种的数量。将所有的生产订单中产品的量，转换该产品所经历锻造过程中每一工序制造数量。
本发明中的生产组合模块根据物料需求计算模块的结果决定生产的先后顺序，而生产的先后顺序是由每种产品的制造工艺决定，为了使生产连续和后续工位的协同性，需要考虑各生产订单的在各工序的约束条件，如工艺约束，设备约束等条件，从而调整生产先后顺序，最后在生产订单中生成添加生产顺序号。
本发明中作业计划模块，作业计划是在生产组合模块的基础上，结合现场设备和生产实际情况(检修/可用、生产/空闲/故障)，进一步精细化排产，将生产计划细化到具体工艺设备，并明确各设备生产起始、终止时间。考虑到锻造工序的的复杂性，工艺路径组合多，设备约束条件和优化目标多且难以进行系统数学函数描述，利用运筹学方法复杂难解，而是利用基于智能体技术的作业计划排产。
本发明中评价和优化调整模块对作业计划模块的结果进行评价，将每个订单的合同交货期，计划交货期进行比较，计算出所有订单的交货期的超出比列，同时计算出每个工序的产能生产效率，等地时间，能源消耗的情况及余材的产出情况，来综合决定计划排产的计划结果的选择。
本发明的优点：
本发明提出了生产排程结果的评价方法，根据订单的交货期、设备的生产效率及能源的消耗情况，选择生产排程计划方案，方便用户选择适合企业最优的一种方案。
附图说明
图1为本发明系统结构图。
具体实施方式
本发明包括生产订单管理模块，标准产品配置模块，工艺路径配置模块，物料需求计算模块，生产组合模块，作业计划模块，评价与优化调整模块。另外，本发明依赖关系数据库软件和Web服务器，数据库软件需要安装在局域网的Web服务器中，为本发明提供数据存储服务，Web服务器为本发明提供Web服务。
本发明中生产订单管理模块，标准产品配置模块，物料需求计算模块，工艺路径配置模块，生产组合模块，作业计划模块，评价与优化调整模块部署在Web服务器中，客户端通过浏览器访问Web服务器生成与用户交互的界面。用户通过浏览器生成的功能交互界面驱动系统各个模块进行业务计算与运行。
下面通过具体实施例对本发明做进一步说明。以国内某年产3万吨特钢的企业物料跟踪实施案列作为说明。该特钢的锻钢工序有加热炉9座，分别是2座环形加热炉，7座室状加热炉，锻造工序精锻机和快锻机，后续的退火炉有5座，4座电退火炉，1座高温退火炉，然后是精整工序，精整工序包括1台扒皮机，2台修磨机，2台切头机，1台探伤机，物料加工的工艺路径随着产品不同而不同。以下是本发明所述的系统对特钢企业排产过程的描述。
(1)在系统的标准产品配置模块配置锻钢工序的所有产品的标准信息，包括标准产品的规格，重量，工艺路径，产品质量标准等信息
(2)在系统的工艺路径中配置工艺路径上每个工位的设备信息，投入物料和产出产品信息和他的上游工序和下游工序。
(3)在系统的生产订单管理模块，录入锻钢产品的生产订单信息，包括需要标准品的编码，数量，规格，交货期，厂家，入库时间等。
(4)物料需求计算模块根据(3)中生产订单信息，(2)中产品的工艺路径信息和(1)中标准产品的信息，计算每一个工序所需的物料量和物料时间。
(5)根据第(4)步的结果，生产组合模块对每个工序的物料进行组合，根据组合及排序规则进行组合和排序，在生产订单中增加顺序号。
(6)根据(5)步骤的结果进行作业计划排产，将(5)的结果进行拆分到每一个设备上，并计算出每个设备，每个订单的起止时间，然后以甘特图的形式展示每个订单的生产情况以及每个设备上订单的生产开始时间，并查看各个订单之间的连续性，手动对甘特图进行调整，减少各订单之间的等待时间。
(7)根据(6)的结果，系统中的评价与优化调整模块，计算此次排产计划的交货时间的准时率，生产效率，设备等待时间，余材产生量和能源消耗率，如果认为不合理，可以调整准时率，生产效率，等待时间或者余材产量后，系统再次运行(5)和(6)进行再次排产。

Claims (1)

1.一种锻钢工序的生产计划与调度系统，其特征在于，包括生产订单管理模块，标准产品配置模块，工艺路径配置模块，物料需求计算模块，生产组合模块，作业计划模块，评价与优化调整模块；依赖关系数据库软件和Web服务器，数据库软件需要安装在局域网的Web服务器中，提供数据存储服务，Web服务器提供Web服务；
生产订单管理模块，标准产品配置模块，物料需求计算模块，工艺路径配置模块，生产组合模块，作业计划模块，评价与优化调整模块部署在Web服务器中，客户端通过浏览器访问Web服务器生成与用户交互的界面；用户通过浏览器生成的功能交互界面驱动系统各个模块进行业务计算与运行；
标准产品配置模块和生产订单管理模块链接在一起，工艺路径配置模块与生产订单管理模块链接在一起，生产订单管理模块和物料需求计算模块链接在一起，生产组合模块和物料需求计算 模块链接在一起，作业计划模块与生产组合模块链接在一起，评价与优化调整 模块与作业计划模块和物料需求计算模块链接；
该系统根据企业的订单信息转换成生产订单，然后根据每种产品的加工工艺和生产线上正在加工的物料情况，确定生产订单的加工顺序，并根据生产过程中生产计划的执行情况及异常工况，重新调整生产计划，并对制定的计划进行交货期、生产效率、能源成本、余材最少进行评价，根据当前情况选择最合适的计划方案进行执行；
所述的标准产品配置模块用于配置锻钢工序所生产的标准产品的规格，重量，对应的工艺路径信息，成材率；规格和重量，用来和订单进行对应；工艺路径信息用来决定产品的加工顺序，成材率用来计算投入物料的选择；
所述的生产订单管理模块从ERP中获取锻钢的订单的信息或者直接录入订单，根据订单的交货日期，订单的产品类型对订单进行合并，生成生产订单；并在生产订单上添加入库日期，原有的订单信息保留；
所述的工艺路径配置模块是为了配置锻钢工序的产品的加工路径，加工路径有以下两种，第一种，加热，锻造，退火，切头，扒皮，探伤，入库；
第二种，加热，粗锻，加热，精锻，退火，切头，扒皮，探伤，入库；
不同的品种材使用的工艺路径不同，根据系统的预先的配置，将锻材的产品类型和工艺路径进行匹配；匹配的结果是生产订单的信息中增加了工艺路径编码信息；
所述的物料需求计算模块是用来计算每种产品经过每一工序前投入物料品种和物料品种的数量；将所有的生产订单中产品的量，转换该产品所经历锻造过程中每一工序制造数量；
所述的生产组合模块根据物料需求计算模块的结果决定生产的先后顺序，而生产的先后顺序是由每种产品的制造工艺决定，为了使生产连续和后续工位的协同性，需要考虑各生产订单的在各工序的约束条件，约束条件包括工艺约束，设备约束，从而调整生产先后顺序，最后在生产订单中生成添加生产顺序号；
所述的作业计划模块，作业计划是在生产组合模块的基础上，结合现场设备和生产实际情况：检修/可用、生产/空闲/故障，进一步细化排产，将生产计划细化到具体工艺设备，并明确各设备生产起始、终止时间；考虑到锻造工序的复杂性，工艺路径组合多，设备约束条件和优化目标多且难以进行系统数学函数描述，利用基于智能体的作业计划排产；
所述的评价和优化调整模块对作业计划模块的结果进行评价，将每个订单的合同交货期，计划交货期进行比较，计算出所有订单的交货期的超出比例，同时计算出每个工序的产能生产效率，等待时间，能源消耗的情况及余材的产出情况，来综合决定计划排产的计划结果的选择；
超出比例是指将每个订单的合同交货期，计划交货期进行比较，计算出所有订单的交货期的超出比例。
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