CN112101784A - 一种应用于离散制造业生产过程的排程约束条件建立方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种应用于离散制造业生产过程的排程约束条件建立方法，包括以下步骤：订单分析、外协判断、工艺检查、生产资源分析、限制条件检查、生产能力评估、开工条件判断、工序管理。本发明尽可能全面覆盖了离散制造实际生产中的各个环节，使得精确的约束限制条件能够为计划排程提供强有力支撑；提高了计划排程系统的效率、缩减的系统运算时间，增强了计划排程系统实际使用效果；通过提升计划排程系统的效率降低了管理人员的工作强度和难度，能够应付快速变化的生产环境。
Description
技术领域
本发明涉及离散制造生产线技术领域，尤其涉及一种应用于离散制造业生产过程的排程约束条件建立方法。
背景技术
离散制造业计划排程是工业4.0这一新的时代发展潮流中非常重要的一环，最终目的是将智能算法应用到实际生产车间中解决实际的生产问题，使车间变得更加智能，提高国产分布式数控系统的市场竞争力；另一方面，借助计划排程系统可以大幅减少排程时间，节约企业的物料、机器和人力资源，提高生产资料的利用率，使得管理人员对突发情况的处理更能得心应手，降低了企业的生产成本，从而大幅提高企业的竞争力，并且，更加智能化的计划排程系统使管理人员如虎添翼，大幅降低了管理人员的工作强度和难度，而且能应付快速变化的车间环境，使得智能制造、精准制造和敏捷制造成为可能，为高端装备制造提供有力的支撑，助力的产业升级。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，对离散制造业排程现状及实际情况进行调研与分析，特别针对计划排程的约束限制条件进行了深入研究。重点对在生产过程中对实际排程效果及效率会产生较大影响的工艺信息、工序信息、能力信息、订单信息进行深入剖析提供一种离散制造业生产过程的排程约束条件建立方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种应用于离散制造业生产过程的排程约束条件建立方法，包括以下步骤：
S1，订单分析：根据生产组织方式及生产节拍需要，将订单按照零件的属性进行分类分批投产；同时考虑经济性等因素，对投产任务进行分拆或者组合；同时考虑在碰到异常情况时临时追加订单；
S2，外协判断：针对订单属性及实际生产车间生产情况，对该订单是否需要外协进行判断；如需要进行外协，则将外协厂家作为本公司生产组织的一个延伸，按照内部加工单位组织方法，在MES系统中建立外协厂家相应能力，包括可加工范围、工作日历、工作班次、优先级这方面的信息，在排程时将外协厂家作为一类特殊的生产单元进行全局优化，同时结合物流效率、任务优先级、质量评级这些要素，要求排程的可行解必须满足距离约束、外协数量约束与外协优先约束；
S3，工艺检查：检查BOM结构及工艺路线转换；
S4，生产资源分析：对进行该订单生产所需要的关键设备、设备能力、关键工序、工序时间进行分析和预估；
S5，限制条件检查：对进行该订单生产所需要的各类限制条件进行检查设定，评估是否存在冲突；
S6，生产能力评估：对进行该订单生产所需的人力资源、工位资源、班组生产能力、工作日历进行评估；
S7，开工条件判断：判断是否满足开工条件；
S8，工序管理：对满足开工条件的订单进行开工前的工序管理。
进一步的，所述步骤S3包括如下子步骤：
S301，BOM结构约束条件分解：在生产过程中往往存在着约束关系，约束条件分解就是将BOM结构中的工序前后顺序进行分解；
S302，工艺路线转换：如果严格按照 BOM 结构进行排程，排程结果可能无法满足生产需要。如果按照实际加工工艺路线进行排程，排程结果满足了生产需要，但在排程时已经打破了BOM 结构，为保证排程的顺利运行，必须通过信息系统将现有的理论工艺路线转换为实际加工工艺路线；
进一步的，所述步骤S4包括以下子步骤：
S401，关键工序、关键设备评估：关键工序和关键设备一般都是生产过程中最容易产生瓶颈的地方，在进行排程时，有针对性的在求解策略上对关键工序、关键设备进行评估和优化，有利于产生良好的排程效果；
S402，设备能力评估：在进行数据准备时按照规则识别可加工设备的加工能力，包括加工数量、加工时长、可加工材料类型；
S403，工序工时评估：工时是按照某标准进行定额后的估工工时，与实做工时之间存在着差异，在初始排程时根据经验数据乘以系数，并在后续排程过程中不断修正。
进一步的，所述步骤S5包括以下子步骤：
S501，生产计划时间提取；
S502，工位不可开工时间窗口：默认情况下按照正常的工作日历和班次进行排程，在实际运行中会碰到设备保养、维修等原因导致无法按照正常情况执行，可通过设置工位的不可开工时间窗口，在排程时响应；
S503，检验时间设置：检验在生产管理过程中占用了很大的比重，很多的检验动作参与到生产管理过程中，对于最终产品的交付时间节点造成不小的影响，在进行计划排程过程中，将检验时间也作为排程的条件之一；
S504，周转时间设置：工序间的周转时间也存在着较大的灵活性，不同工位、不同车间之间的周转要求和周转时间也不一样。
进一步的，所述生产计划时间提取，主要考虑最晚完工时间、最早开工时间、订单的优先级这三方面的约束。
进一步的，所述步骤S6包括以下子步骤：
S601，工位信息设置如果责任主体是设备，人员只是负责操作这个设备，那么该设备可以独立成一个工位；如果责任主体是加工人员，则人员或团队作为一个工位；计划排程时，安排作业到某一个工位而不是具体的加工人员；
S602，工位资源分组;将有相似能力的工位进行分组，并与制造属性进行关联，排程时可以共用分组，实现对资源的细化；
S603，班组工作能力评估：根据生产管理中常用的管理维度，以工种加制造属性的方式评估班组的工作能力，实现任务定向安排；
S604，工作日历和班次设置：排程需要对设备或人员的工作时间安排有明确的体现，通过工作日历和班次设置，从横向区别出周末、节假日、固定休息日；从纵向区别出工作时间与非工作时间。
进一步的，所述步骤S8包括以下子步骤：
S801，已排和未排工序衔接：某些订单可有部分工序已排程而作为约束输入剩余工序则参与全局排程，工序衔接的目的安排好已排工序与待排工序之间先后顺序；
S802，工序资源需求分析：对于离散型制造业每一道工序，根据任务态势、生产现场负荷等情况，分析评估该工序对人力、设备、原材料、工艺文件的需求；
S803，工序多前驱、多后继的优先关系：每道工序可对应多个前驱及多个后继而形成优先关系，确定前驱、后继关系是排程的必要条件；
S804，工序耦合管理：在实际生产过程中需要将某几道相临的工序打包安排到同一个车间或工位进行生产，这种工序耦合情况根据生产情况出现不同结合。通过工序耦合管理，将相关工序进行组合后提供给排程，实现排程结果与实际生产的一致性；
S805，工序拆分：为解决排程时某零件数量或工时量特别大，安排到一个工位将导致工期特别长的问题，增加工序拆分。
本发明的有益效果：本发明尽可能全面覆盖了离散制造实际生产中的各个环节，使得精确的约束限制条件能够为计划排程提供强有力支撑；提高了计划排程系统的效率、缩减的系统运算时间，增强了计划排程系统实际使用效果；通过提升计划排程系统的效率降低了管理人员的工作强度和难度，能够应付快速变化的生产环境。
附图说明
图1是本发明的方法流程图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。
本实施例中，如图1所示，一种应用于离散制造业生产过程的排程约束条件建立方法，包含以下步骤：
S1，订单分析，根据生产组织方式及生产节拍需要，将订单按照零件的属性进行分类分批投产；同时考虑经济性等因素，对投产任务进行分拆或者组合；同时考虑在碰到异常情况时临时追加订单；
S2，外协判断，针对订单属性及实际生产车间生产情况，对该订单是否需要外协进行判断；如需要进行外协，则将外协厂家作为本公司生产组织的一个延伸，按照内部加工单位组织方法，在MES系统中建立外协厂家相应能力，包括可加工范围、工作日历、工作班次、优先级等信息，在排程时将外协厂家作为一类特殊的生产单元进行全局优化，同时结合物流效率、任务优先级、质量评级等要素，要求排程的可行解必须满足距离约束、外协数量约束与外协优先约束；
S3，工艺检查，检查BOM结构及工艺路线转换；
S4，生产资源分析，对进行该订单生产所需要的关键设备、设备能力、关键工序、工序时间进行分析和预估；
S5，限制条件检查，对进行该订单生产所需要的各类限制条件进行检查设定，评估是否存在冲突；
S6，生产能力评估，对进行该订单生产所需的人力资源、工位资源、班组生产能力、工作日历进行评估；
S7，开工条件判断，判断是否满足开工条件；
S8，工序管理，对满足开工条件的订单进行开工前的工序管理。
本实施例中，工艺检查，包含BOM结构约束条件分解和工艺路线转换。针对BOM结构约束条件分解在生产过程中往往存在着以下约束关系：1）C1、C2完工后，B1才可能开工；2）C3完工后，B2才可能开工；3）B1、B2完工后，A才可能开工；4）C1、C2、C3无直接有关联；5）B1、B2无直接关联。约束条件分解就是将BOM结构中的工序前后顺序进行分解；针对工艺路线转换，如果严格按照 BOM 结构进行排程，排程结果可能无法满足生产需要。如果按照实际加工工艺路线进行排程，排程结果满足了生产需要，但在排程时已经打破了BOM 结构，为保证排程的顺利运行，必须通过信息系统将现有的理论工艺路线转换为实际加工工艺路线。
本实施例中，生产资源分析包括：关键工序、关键设备评估，关键工序和关键设备一般都是生产过程中最容易产生瓶颈的地方，在进行排程时，有针对性的在求解策略上对关键工序、关键设备进行评估和优化，有利于产生良好的排程效果；设备能力评估，在进行数据准备时按照规则识别可加工设备的加工能力，包括加工数量、加工时长、可加工材料类型等；工序工时评估，工时是按照某标准进行定额后的估工工时，与实做工时之间存在着差异，在初始排程时根据经验数据乘以系数，并在后续排程过程中不断修正。
本实施例中，限制条件检查包括：生产计划时间提取，针对生产计划主要考虑最晚完工时间、最早开工时间、订单的优先级这三方面的约束；工位不可开工时间窗口，默认情况下按照正常的工作日历和班次进行排程，在实际运行中会碰到设备保养、维修等原因导致无法按照正常情况执行，可通过设置工位的不可开工时间窗口，在排程时响应；检验时间设置，检验在生产管理过程中占用了很大的比重，很多的检验动作参与到生产管理过程中，对于最终产品的交付时间节点造成不小的影响；在进行计划排程过程中，将检验时间也作为排程的条件之一；周转时间设置，工序间的周转时间也存在着较大的灵活性，不同工位、不同车间之间的周转要求和周转时间也不一样；可以采用以下2 种方式进行周转时间设置，1) 根据经验数据，设置每道工序周转时间；2) 固定时间点周转。
本实施例中，生产能力评估包括：工位信息设置，如果责任主体是设备，人员只是负责操作这个设备，那么该设备可以独立成一个工位；如果责任主体是加工人员，则人员或团队作为一个工位；计划排程时，安排作业到某一个工位而不是具体的加工人员；工位资源分组，将有相似能力的工位进行分组，并与制造属性进行关联，排程时可以共用分组，实现对资源的细化；班组工作能力评估，根据生产管理中常用的管理维度，以工种加制造属性的方式评估班组的工作能力，实现任务定向安排；工作日历和班次设置，排程需要对设备或人员的工作时间安排有明确的体现，通过工作日历和班次设置，从横向区别出周末、节假日、固定休息日等信息；从纵向区别出工作时间与非工作时间。
本实施例中，工序管理包括：已排和未排工序衔接，某些订单可有部分工序已排程而作为约束输入剩余工序则参与全局排程，工序衔接的目的安排好已排工序与待排工序之间先后顺序；工序资源需求分析，对于离散型制造业每一道工序，根据任务态势、生产现场负荷等情况，分析评估该工序对人力、设备、原材料、工艺文件等资源的需求；工序多前驱、多后继的优先关系，每道工序可对应多个前驱及多个后继而形成优先关系，比如“装配”工序，需要所有下属零件图纸完成相应的工序（如数铣，钳）后才能够满足开工条件，则该工序将对应多个前驱工序；确定前驱、后继关系是排程的必要条件；工序耦合管理，在实际生产过程中需要将某几道相临的工序打包安排到同一个车间或工位进行生产，这种工序耦合情况根据生产情况出现不同结合；通过工序耦合管理，将相关工序进行组合后提供给排程，实现排程结果与实际生产的一致性；工序拆分，为解决排程时某零件数量或工时量特别大，安排到一个工位将导致工期特别长的问题，增加工序拆分。
本发明通过尽可能全面覆盖了离散制造实际生产中的各个环节，使得精确的约束限制条件能够为计划排程提供强有力支撑；提高了计划排程系统的效率、缩减的系统运算时间，增强了计划排程系统实际使用效果；通过提升计划排程系统的效率降低了管理人员的工作强度和难度，能够应付快速变化的生产环境
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (7)
1.一种应用于离散制造业生产过程的排程约束条件建立方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，订单分析：根据生产组织方式及生产节拍需要，将订单按照零件的属性进行分类分批投产，同时考虑经济性，对投产任务进行分拆或者组合；同时考虑在碰到异常情况时临时追加订单；
S2，外协判断：针对订单属性及实际生产车间生产情况，对该订单是否需要外协进行判断，如需要进行外协，则将外协厂家作为本公司生产组织的一个延伸，按照内部加工单位组织方法，在MES系统中建立外协厂家相应能力，包括可加工范围、工作日历、工作班次、优先级，在排程时将外协厂家作为一类特殊的生产单元进行全局优化，同时结合物流效率、任务优先级、质量评级这些要素，要求排程的可行解必须满足距离约束、外协数量约束与外协优先约束；
S3，工艺检查：检查BOM结构及工艺路线转换；
S4，生产资源分析：对该订单生产所需要的关键设备、设备能力、关键工序、工序时间进行分析和预估；
S5，限制条件检查：对该订单生产所需要的各类限制条件进行检查设定，评估是否存在冲突；
S6，生产能力评估：对该订单生产所需的人力资源、工位资源、班组生产能力、工作日历进行评估；
S7，开工条件判断：判断是否满足开工条件；
S8，工序管理：对满足开工条件的订单进行开工前的工序管理。
2.根据权利要求1所述的一种应用于离散制造业生产过程的排程约束条件建立方法，其特征在于，所述步骤S3包括以下子步骤：
S301，BOM结构约束条件分解：在生产过程中往往存在着约束关系，约束条件分解就是将BOM结构中的工序前后顺序进行分解；
S302，工艺路线转换：如果严格按照 BOM 结构进行排程，排程结果可能无法满足生产需要；如果按照实际加工工艺路线进行排程，排程结果满足了生产需要，但在排程时已经打破了BOM 结构，为保证排程的顺利运行，必须通过信息系统将现有的理论工艺路线转换为实际加工工艺路线。
3.根据权利要求1所述的一种应用于离散制造业生产过程的排程约束条件建立方法，其特征在于，所述步骤S4包括以下子步骤：
S401，关键工序、关键设备评估：关键工序和关键设备一般都是生产过程中最容易产生瓶颈的地方，在进行排程时，有针对性的在求解策略上对关键工序、关键设备进行评估和优化，有利于产生良好的排程效果；
S402，设备能力评估：在进行数据准备时按照规则识别可加工设备的加工能力，包括加工数量、加工时长、可加工材料类型；
S403，工序工时评估：工时是按照某标准进行定额后的估工工时，与实做工时之间存在着差异，在初始排程时根据经验数据乘以系数，并在后续排程过程中不断修正。
4.根据权利要求1所述的一种应用于离散制造业生产过程的排程约束条件建立方法，其特征在于，所述步骤S5包括以下子步骤：
S501，生产计划时间提取；
S502，工位不可开工时间窗口：默认情况下按照正常的工作日历和班次进行排程，在实际运行中会碰到设备保养、维修导致无法按照正常情况执行，可通过设置工位的不可开工时间窗口，在排程时响应；
S503，检验时间设置：检验在生产管理过程中占用了很大的比重，很多的检验动作参与到生产管理过程中，对于最终产品的交付时间节点造成不小的影响；在进行计划排程过程中，将检验时间也作为排程的条件之一；
S504，周转时间设置：工序间的周转时间也存在着较大的灵活性，不同工位、不同车间之间的周转要求和周转时间也不一样。
5.根据权利要求4所述的一种应用于离散制造业生产过程的排程约束条件建立方法，其特征在于，所述生产计划时间提取，主要考虑最晚完工时间、最早开工时间、订单的优先级这三方面的约束。
6.根据权利要求1所述的一种应用于离散制造业生产过程的排程约束条件建立方法，其特征在于，所述步骤S6包括以下子步骤：
S601，工位信息设置：如果责任主体是设备，人员只是负责操作这个设备，那么该设备可以独立成一个工位，如果责任主体是加工人员，则人员或团队作为一个工位；计划排程时，安排作业到某一个工位而不是具体的加工人员；
S602，工位资源分组：将有相似能力的工位进行分组，并与制造属性进行关联，排程时可以共用分组，实现对资源的细化；
S603，班组工作能力评估：根据生产管理中常用的管理维度，以工种加制造属性的方式评估班组的工作能力，实现任务定向安排；
S604，工作日历和班次设置：从横向区别出周末、节假日、固定休息日，从纵向区别出工作时间与非工作时间。
7.根据权利要求1所述的一种应用于离散制造业生产过程的排程约束条件建立方法，其特征在于，所述步骤S8包括以下子步骤：
S801，已排和未排工序衔接：已排和未排工序衔接，某些订单可有部分工序已排程而作为约束输入剩余工序则参与全局排程，工序衔接的目的安排好已排工序与待排工序之间先后顺序；
S802，工序资源需求分析：对于离散型制造业每一道工序，根据任务态势、生产现场负荷这些情况，分析评估该工序对人力、设备、原材料、工艺文件的需求；
S803，工序多前驱、多后继的优先关系：每道工序可对应多个前驱及多个后继而形成优先关系；
S804，工序耦合管理：在实际生产过程中需要将某几道相临的工序打包安排到同一个车间或工位进行生产，这种工序耦合情况根据生产情况出现不同结合；通过工序耦合管理，将相关工序进行组合后提供给排程，实现排程结果与实际生产的一致性；
S805，工序拆分：为解决排程时某零件数量或工时量特别大，安排到一个工位将导致工期特别长的问题，增加工序拆分。
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