CN113487155B - 一种用于塑料行业的智能排程系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于塑料行业的智能排程系统，包括：三层架构，分别为：环境支撑层、数据信息层和业务应用层；所述环境支撑层，包括数据库、操作系统和通讯网络，用于支撑智能排程系统运行；所述数据信息层，以所述数据库为载体，用于存储、管理系统工作过程中所需要和产生的各种数据和信息；各种数据和信息包括工厂信息、物料信息、资源信息和产品信息；所述业务应用层，包括系统用户界面和系统功能；所述系统功能包括系统管理模块、基础数据模块和智能排程模块。本发明的有益效果是：较传统的人工方式排程或系统，更能提升生产管理水平和生产效率。

Description

一种用于塑料行业的智能排程系统

技术领域

本发明涉及制造业及信息化管理领域，尤其涉及一种用于塑料行业的智能排程系统。

背景技术

在当前的塑料行业中，常通过线下人工的方式进行生产的排程，但是由于人的个体差异，常常进行排程时没有办法得到最佳的排程结果，且对于人的劳动量也是巨大的，在中国智能制造大背景下，提倡信息化与工业化深度融合，因此整个制造业要进行转型升级，需要众多的信息化系统进行支撑，从而构建整个塑料行业的数字化和智能化，塑料生产排程系统是改性塑料行业信息化中举足轻重的一环，其排程结果的优劣，直接影响整个塑料行业的信息化进程，从而影响塑料行业新型能力与市场竞争力，传统的人工排程因其个体差异大、考虑不全面、经验积累和复用困难，对提升排程水平和生产效率的能力有限，在应对大量订单需要排程更是难以为继。

发明内容

为解决以上技术问题，本发明提供的一种用于塑料行业的智能排程系统，采用矩阵循环打分方式对订单进行排程，根据分数确定订单生产的顺序，合理利用生产资源，保障生产顺序，本系统较传统的人工方式排程或系统，更能提升生产管理水平和生产效率。

本发明提供的一种用于塑料行业的智能排程系统，具体包括以下：

三层架构，分别为：环境支撑层、数据信息层和业务应用层；

所述环境支撑层，包括数据库、操作系统和通讯网络，用于支撑智能排程系统运行；

所述数据信息层，以所述数据库为载体，用于存储、管理系统工作过程中所需要和产生的各种数据和信息；各种数据和信息包括工厂信息、物料信息、资源信息和产品信息；

所述业务应用层，包括系统用户界面和系统功能；所述系统功能包括系统管理模块、基础数据模块和智能排程模块。

进一步地，所述智能排程模块包括：待排程订单选择、排程规则设置、排程甘特图、插单管理、和排程版本。

进一步地，所述待排程订单选择指选择需要排程的订单，其中，已下达及未来3天的订单已进行锁定不能选择；

所述排程规则包括排程时间段的开始时间及排程天数、排程的生产线；

所述排程甘特图是将排程结果按生产线及顺序进行二维展示经系统进行智能排程计算后的结果；

所述插单管理指将排在后面的订单调整其开始时间到前面，实现插单操作；

所述排程版本是指每次计算排程后会生成相应的排程版本。

进一步地，所述基础数据模块，包括工作中心基础数据、工厂建模、物料主数据、颜色匹配度矩阵、主基料匹配度矩阵、产品BOM、产能调节、生产档案、工作日历、班次班组提供的基础数据。

进一步地，所述工作中心基础数据具体指塑料生产的生产线的数据；

所述生产档案包括生产线设置、生产线工作日历设置、生产线能力设置、生产线物料和换产时间；

所述生产线设置指设置工作中心为生产线；所述生产线工作日历设置指设置每条生产线属于自己的工作日历；所述生产线能力设置指设置生产线通用的生产速率和生产节拍；所述生产线物料，指一条生产线生产多种物料；所述换产时间指根据不同物料的换产成本指定各物料换产的优先顺序。

进一步地，所述产能调节用于定义工作中心在正常工作日历、班次类别之外的产能增加或减少信息，根据工作中心额外的不可用时间段和可用时间段信息，增加或减少相应产能；

所述物料主数据指物料基本信息及相关属性信息；

所述产品BOM指生产塑料产品所需要投入的原料及各个原料的数量，包括主基料和各种填料；

所述工作日历指排程过程中所使用的工作日历的规则；

所述班次类别是指维护班次的类别，在班次维护时，为班次定义所属分类；

所述班次维护指在工作日历定义的工作日的基础上，由班次定义决定工作日的哪部分时间段用来生产的，最终决定生产线每天的可用时间段；

所述颜色匹配度矩阵指根据换产前后的成品物料颜色的匹配度进行打分，并根据颜色匹配度矩阵进行排程计算；

所述主基料匹配度矩阵是根据换产前后的主基料的匹配度打分，并根据主佶料匹配度矩阵进行排程。

所述智能排程系统的排程逻辑具体为：

S1：将颜色匹配度矩阵、主基料匹配度矩阵、生产档案、产品BOM、物料主数据、工作中心、工作日历基础数据输入至系统中；

S2：选择一定交期范围内的订单作为排程对象，进入待排订单的排程池；

S3：在智能排程中设置排程规则，包括排程时间段的开始时间及排程天数，选择排程的生产线，具体设置对哪条生产线进行排程，设置显示生产线的排序规则和排程甘特图显示的时间颗粒度；

S4：进行排程，系统根据产品与机台对应关系、颜色匹配度矩阵、物料匹配度矩阵、物料含卤情况、物料环保情况、产品BOM、温差进行轮流打分，然后对打分结果进行排序，找出总分最高的订单，判断卤素及环保情况，如果卤素或环保情况不满足要求，则将得分置零后再进行排序，以此类推，最终找出排序后得分最高的订单，将该订单的计划开工时间根据该机台上一次运算后最后一个订单的计划完工时间确定，然后判断该订单的所有原料的计划到货日期是否满足排程开始日期要求，如果不满足则将该订单的预计开始日期改写成原料计划到货日期的后一日，根据原先计划开始日期和计划结束日期推算的时间计算出预计生产完工日期，该订单返回排程对象池中等待下一次读取进行排程；如果满足则判断该订单交期是否可以满足，如果不满足则将该订单根据满足交期和每条产线的生产时间倒排计算该订单在每条产线排程开工时间，根据排程开工时间确定可以插入的产线以及相应的时间点，接着按打分逻辑和卤素及环保情况等，找出总分最高的订单，将排在该订单之后的订单初始化成排程对象，计算该订单排在该产线排程开工及排程完工时间，然后判断排程对象是否排程完毕，如果未全部排程完毕，则按此种排程方式对剩余订单进行排程，当所有订单都排程完成后，即得出对此次所有排程对象进行排程后的结果；

S5：进行排程结果明细的查看和调整，然后保存排程结果，如果对排程结果不满意，则人工根据甘特图调整排程结果。

本发明提供的有益效果是：较传统的人工方式排程或系统，更能提升生产管理水平和生产效率。

附图说明

图1是本发明一种用于塑料行业的智能排程系统的结构图；

图2是本发明排程逻辑流程图；

图3是本发明颜色匹配度矩阵示意图；

图4是本发明主基料匹配度矩阵示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。

请参考图1，一种用于塑料行业的智能排程系统，包括以下：

所述环境支撑层是指提供一种用于塑料行业的智能排程系统运行所必须的软硬件环境，包括数据库系统软件、操作系统等软件环境和服务器、计算机通讯网络等硬件环境；

所述数据信息层是以数据库为载体，用来存储、管理系统工作过程中所需要和产生的各种数据和信息，各种数据和信息包括工厂信息、物料信息、资源信息和产品信息等；

所述业务应用层包含系统用户界面和系统功能，系统用户界面是指系统的在屏幕的展示的界面以及输入输出信息等进行人机交互的用户界面，系统功能是指包括系统管理模块、基础数据模块以及智能排程模块组成。

所述智能排程模块包括待排程订单选择、排程规则设置、排程甘特图、插单管理、排程版本等；

所述待排程订单选择是选择需要排程的订单，已下达及未来3天的订单已进行锁定不能选择；

所述排程规则包括排程时间段的开始时间及排程天数、排程的生产线，即对哪条生产线进行排程，设置显示生产线的排序规则和排程甘特图显示的时间颗粒度等；

所述排程甘特图是将排程结果按生产线及顺序进行二维展示经系统进行智能排程计算后的结果，可对结果进行调整；

所述插单管理是指可以将一些排在后面的订单调整其开始时间到前面，实现插单操作，跨产线插单校验该订单是否可以在插入的产线进行生产；

所述排程版本是指每次计算排程后会生成相应的排程版本，每次调整后进行保存系统也会形成相应的排程版本，根据排程版本可以选择一些生产成本低、换产时间短等个各种要求的排程结果。

所述基础数据模块是提供系统各模块所需的基础数据，其他所有模块的基础数据都依赖于基础数据模块，基础数据模块包括工作中心基础数据、工厂建模、物料主数据、颜色匹配度矩阵、主基料匹配度矩阵、产品BOM、产能调节、生产档案、工作日历、班次班组等提供给各个模块使用的基础数据。

所述工作中心是指塑料生产的生产线，排程实际上是将订单安排在生产线上生产，而生产线是以工作中心的方式体现，所以首先要定义好各工厂的工作中心，才能开始向这些工作中心进行排程；

所述生产档案包括生产线设置、生产线工作日历设置、生产线能力设置、生产线物料、换产时间等。

生产线设置即在设置工作中心为生产线，排程支持工作中心为生产线的排程，生产线工作日历设置即每条生产线有属于自己的工作日历，也可默认取对应工厂的工作日历；

生产线能力设置即定义生产线通用的生产速率、生产节拍等数据(以n小时生产m数量的方式定义)，排程过程支持没有定义物料生产线关系的计划进行排程时以生产线本身的生产速率进行计算，替换工作中心即在优先主线生产的算法中，一个物料可以在多个生产线生产，物料安排生产时，优先安排在主线生产，当主线生产任务饱和以后，考虑安排在其他生产线进行生产，在此定义物料安排生产线的优先顺序。

生产线物料即一条生产线可以生产多种物料，可以增加本生产线可以生产的物料，每一个物料可以定义在相应生产线的生产速率、节拍等信息；如果物料生产速率与生产线的通用速率一样，可以不专门定义，排程时，优先取物料的生产速率，如果没有取到则取对应生产线的生产速率信息，定义物料在该产线的生产温度，单位时间水、电耗用量，用于分析预计成本。

换产时间即定义了多种物料后，就涉及到不同物料换产时根据换产时间、换产成本等因素指定各物料换产的优先顺序，自动排程提供根据换产时间进行匹配的算法；

所述产能调节是指工作中心在日常工作中会经常出现故障，或者其它异常情况，比如停电、天气炎热临时决定放假等，这些因素都会减少工作中心的产能。同时，临时加班等因素会增加工作中心的产能，产能调节用于定义工作中心在正常工作日历、班次类别之外的产能增加或减少信息，也即工作中心额外的不可用时间段和可用时间段信息。产能调节单定义的产能增加或减少信息会直接应用于工作中心粗能力评估和订单排程，产能调节支持两个方向的定义，产能增加和产能减少；产能调节支持两种模式的定义，周期定义和连续定义。

所述物料主数据，定义物料基本信息及相关属性信息，物料如果是成品需要维护其含卤情况，包括不允许有卤、含卤、无要求)，维护环保情况，包括环保、不环保、无要求，还需维护物料的颜色、温度、单耗等；

所述产品BOM是指生产塑料产品所需要投入的原料及各个原料的数量，包括主基料及各种填料等；

所述工作日历是指排程过程中所使用的工作日历的规则，排程时只能向工作中心对应的工作日历可用的时间段进行排程，在工作日历上定义的休息日是不进行生产的，也不能进行排程，要提前设置好各个生产线的工作日历，并在工作日历维护节点设置好工作日历相关的信息；每条生产线支持指定工作日历，按照指定的工作日历进行排程；

所述班次类别是指维护班次的类别，在班次维护时，需要为班次定义所属分类，而班次类别，可以维护编码、名称等信息；

所述班次维护是在工作日历定义的工作日的基础上，由班次定义决定工作日的哪部分时间段是可以用来生产的，决定生产线每天的可用时间段；

所述颜色匹配度矩阵是指根据换产前后的成品物料颜色的匹配度的分值评估，根据这个分数进行排程计算；

所述主基料匹配度矩阵是根据换产前后的主基料的匹配度打分，根据这个分数进行排程计算。

请参考图2，图2是本发明排程逻辑示意图；所述智能排程系统的排程逻辑具体为：

S1：将颜色匹配度矩阵(请参考图3，图3是本发明颜色匹配度矩阵示意图)、主基料匹配度矩阵(请参考图4，图4是本发明主基料匹配度矩阵示意图)、生产档案、产品BOM、物料主数据、工作中心、工作日历等基础数据维护进系统中。

图3中的数值为预设，表头第一行(前)表示要排产的订单的颜色，表头列(后)表示该产线已经排产的那个订单的颜色，分值表示要排产的订单的颜色(后)与该产线已经排产的前面那个订单的颜色(前)对应的分值，颜色则来自于订单所对应的物料的颜色信息属性，由物料主数据进行预设.

图4中的数值是预设，表头第一行(前)表示要排产的订单的产品物料对应BOM的主基料，表头列(后)表示该产线已经排产的那个订单的产品物料对应BOM的主基料，分值表示要排产的订单的产品物料对应BOM的主基料(后)与该产线已经排产的前面那个订单的的产品物料对应BOM的主基料(前)对应的分值，主基料则来自于订单所对应的产品物料对应BOM的主基料信息属性，由产品BOM进行预设。

S2：选择一定交期范围内的订单作为排程对象(除去上次排程后计划开工时间排在N+3日内的订单以及已下达的订单)，进入待排订单的排程池。

S3：在智能排程中设置排程规则，包括排程时间段的开始时间及排程天数，选择排程的生产线，即对哪条生产线进行排程，设置显示生产线的排序规则和排程甘特图显示的时间颗粒度。

S4：进行排程，系统自动根据产品与机台对应关系、颜色匹配度矩阵、物料匹配度矩阵、物料含卤情况、物料环保情况、产品BOM、温差(排程前后两个产品的温度差)等进行轮流打分，然后对打分结果进行排序，找出总分最高的订单，判断卤素及环保情况(“不允许有卤素”的产品订单不能排在“有卤素”的产品订单之后、“环保”产品的订单不能排在“不环保”的产品订单之后)，如果卤素或环保情况不满足要求，则将得分置零后再进行排序，以此类推，最终找出排序后得分最高的订单，将该订单的计划开工时间根据该机台上一次运算后最后一个订单的计划完工时间确定(考虑换料清机时间、产线作业日历、工厂工作日历)，然后判断该订单的所有原料的计划到货日期是否满足排程开始日期要求，如果不满足则将该订单的预计开始日期改写成原料计划到货日期的后一日，根据原先计划开始日期和计划结束日期推算的时间计算出预计生产完工日期，该订单返回排程对象池中等待下一次读取进行排程；如果满足则判断该订单交期是否可以满足，如果不满足则将该订单根据满足交期和每条产线的生产时间倒排计算该订单在每条产线排程开工时间，根据排程开工时间确定可以插入的产线以及相应的时间点，接着按打分逻辑和卤素及环保情况等，找出总分最高的订单，将排在该订单之后的订单初始化成排程对象，计算该订单排在该产线排程开工及排程完工时间(加换产时间)，然后判断排程对象是否排程完毕，如果未全部排程完毕，则按此种排程方式对剩余订单进行排程，当所有订单都排程完成后，即得出对此次所有排程对象进行排程后的结果

S5：进行排程结果明细的查看和调整，然后保存排程结果，如果对排程结果不满意，还可进行人工根据甘特图调整排程结果：

人工调整可按如下规则：

1、可以在某个订单计划开工时间节点之前插入一段空闲时间来进行定义该产线的停产时间，该订单以及该订单的后续订单整体延后；

2、可以将排程后的某个订单拖至另外的产线(工作中心生产档案里定义了该产线是否可以生产该产品，如果该产线不能加工该订单，则提示用户不能将订单插入此处)或该订单原来的产线另外的时间上，则该订单原来产线后续订单依次往前递补，新产线插入节点后续订单整体延后。不允许对已下达的订单进行调整操作，且不能将订单插入到两个已下达的订单中间。

3、对于排程后订单的锁定，即对某个订单排程后的结果进行锁定，系统在进行排程计算时，对有订单锁定的产线上即将排程订单的排程开工时间根据该产线最后一个锁定订单的排程结束时间确定，系统无法在排程计算时在该产线第一个锁定订单之前排入新排程订单。

4、系统进行排程后会生成一个版本的排程结果V1.0，对排程结果调整之后进行暂存操作后将保存新一个版本的模拟排程结果V1.1；生产计划员再进行产线调整(关闭或开启部分产线)和对产能调节(对产线部分时间段进行关闭不安排生产或开启安排生产)进行修改后再进行排程，系统进行排程后会生成一个版本的排程结果V2.0，对排程结果调整之后进行暂存操作后将保存新一个版本的模拟排程结果V2.1；以此类推，最终计划员可以根据排程结果的版本选择其中一个版本的排程结果进行保存，系统提供对过去七天内的所有排程版本的排程结果进行查询。

5、每个排程版本根据每条产线的产品加工时间、单位时间生产的电耗用和水耗用等计算出水、电的预计耗用，给计划人员进行选择依据。

本发明的有益效果是：较传统的人工方式排程或系统，更能提升生产管理水平和生产效率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种用于塑料行业的智能排程系统，其特征在于：包括：

三层架构，分别为：环境支撑层、数据信息层和业务应用层；

所述环境支撑层，包括数据库、操作系统和通讯网络，用于支撑智能排程系统运行；

所述数据信息层，以所述数据库为载体，用于存储、管理系统工作过程中所需要和产生的各种数据和信息；各种数据和信息包括工厂信息、物料信息、资源信息和产品信息；

所述业务应用层，包括系统用户界面和系统功能；所述系统功能包括系统管理模块、基础数据模块和智能排程模块；

所述智能排程模块包括：待排程订单选择、排程规则设置、排程甘特图、插单管理、和排程版本；

所述基础数据模块，包括工作中心基础数据、工厂建模、物料主数据、颜色匹配度矩阵、主基料匹配度矩阵、产品BOM、产能调节、生产档案、工作日历、班次班组提供的基础数据；

所述产能调节用于定义工作中心在正常工作日历、班次类别之外的产能增加或减少信息，根据工作中心额外的不可用时间段和可用时间段信息，增加或减少相应产能；

所述物料主数据指物料基本信息及相关属性信息；

所述产品BOM指生产塑料产品所需要投入的原料及各个原料的数量，包括主基料和各种填料；

所述工作日历指排程过程中所使用的工作日历的规则；

所述班次类别是指维护班次的类别，在班次维护时，为班次定义所属分类；

所述班次维护指在工作日历定义的工作日的基础上，由班次定义决定工作日的哪部分时间段用来生产的，最终决定生产线每天的可用时间段；

所述颜色匹配度矩阵指根据换产前后的成品物料颜色的匹配度进行打分，并根据颜色匹配度矩阵进行排程计算；

所述主基料匹配度矩阵是根据换产前后的主基料的匹配度打分，并根据主佶料匹配度矩阵进行排程；

所述智能排程系统的排程逻辑具体为：

S1：将颜色匹配度矩阵、主基料匹配度矩阵、生产档案、产品BOM、物料主数据、工作中心、工作日历基础数据输入至系统中；

S2：选择一定交期范围内的订单作为排程对象，进入待排订单的排程池；

S3：在智能排程中设置排程规则，包括排程时间段的开始时间及排程天数，选择排程的生产线，具体设置对哪条生产线进行排程，设置显示生产线的排序规则和排程甘特图显示的时间颗粒度；

S4：进行排程，系统根据产品与机台对应关系、颜色匹配度矩阵、物料匹配度矩阵、物料含卤情况、物料环保情况、产品BOM、温差进行轮流打分，然后对打分结果进行排序，找出总分最高的订单，判断卤素及环保情况，如果卤素或环保情况不满足要求，则将得分置零后再进行排序，以此类推，最终找出排序后得分最高的订单，将该订单的计划开工时间根据该机台上一次运算后最后一个订单的计划完工时间确定，然后判断该订单的所有原料的计划到货日期是否满足排程开始日期要求，如果不满足则将该订单的预计开始日期改写成原料计划到货日期的后一日，根据原先计划开始日期和计划结束日期推算的时间计算出预计生产完工日期，该订单返回排程对象池中等待下一次读取进行排程；如果满足则判断该订单交期是否可以满足，如果不满足则将该订单根据满足交期和每条产线的生产时间倒排计算该订单在每条产线排程开工时间，根据排程开工时间确定可以插入的产线以及相应的时间点，接着按打分逻辑和卤素及环保情况等，找出总分最高的订单，将排在该订单之后的订单初始化成排程对象，计算该订单排在该产线排程开工及排程完工时间，然后判断排程对象是否排程完毕，如果未全部排程完毕，则按此种排程方式对剩余订单进行排程，当所有订单都排程完成后，即得出对此次所有排程对象进行排程后的结果；

S5：进行排程结果明细的查看和调整，然后保存排程结果，如果对排程结果不满意，则人工根据甘特图调整排程结果。

2.如权利要求1所述的一种用于塑料行业的智能排程系统，其特征在于：

所述待排程订单选择指选择需要排程的订单，其中，已下达及未来3天的订单已进行锁定不能选择；

所述排程规则包括排程时间段的开始时间及排程天数、排程的生产线；

所述排程甘特图是将排程结果按生产线及顺序进行二维展示经系统进行智能排程计算后的结果；

所述插单管理指将排在后面的订单调整其开始时间到前面，实现插单操作；

所述排程版本是指每次计算排程后会生成相应的排程版本。

3.如权利要求1所述的一种用于塑料行业的智能排程系统，其特征在于：

所述工作中心基础数据具体指塑料生产的生产线的数据；

所述生产档案包括生产线设置、生产线工作日历设置、生产线能力设置、生产线物料和换产时间；

所述生产线设置指设置工作中心为生产线；所述生产线工作日历设置指设置每条生产线属于自己的工作日历；所述生产线能力设置指设置生产线通用的生产速率和生产节拍；所述生产线物料，指一条生产线生产多种物料；所述换产时间指根据不同物料的换产成本指定各物料换产的优先顺序。

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