CN114118500A - 金属加工生产排程的优化系统及优化方法 - Google Patents

金属加工生产排程的优化系统及优化方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种金属加工生产排程的优化系统及优化方法，其系统主要包含汇整模组以及运算模组，方法主要包含工单资料汇整步骤、排程区间设定步骤以及排程方案运算步骤。以汇整模组由外部接收复数工单资料并依制造时程及生产资源建立生产排程，再依复数工单资料的生产排程汇整所有制程工序；运算模组设定运算周期，经汇整的生产排程依运算周期而切割成复数排程区间，以各个排程区间为运算单位，且任一排程区间内所含的制程工序为运算资料量，经遗传算法运算出优化后的排程方案，借此构成本发明。

Description

金属加工生产排程的优化系统及优化方法
技术领域
本发明系关于一种生产排程系统，尤指一种金属加工生产排程的优化系统及优化方法。
背景技术
以金属加工的生产制程而言，主要是以订单需求的产品依其生产类型而建立工单资料，再参照产线既有的生产资源(例如加工设备、刀具、模治具等)进行规划而建立生产排程，制造单位再依建立的生产排程进行生产。实务上，若有不同产品的订单需求时，各产品在产线上不免会有生产资源竞争的情况，为避免此情况发生而导致生产停摆及交货延迟，管理者通常会对产线上所有工单资料进行生产排程的优化，期能搜寻出较佳的排程方案。
为达前述生产排程优化的目的，已知的排程系统在依据生产排程所含制程工序进行资料运算时，是不分工单资料制造时程的长短与缓急而皆纳入运算中，若以大规模的工单资料笔数而有运算资料量庞大的情况下，优化的生产排程的搜寻过程将会严重耗时，且中途若有调整工单资料的临时事件，就必须再重新运算而更耗时，可见已知生产排程系统有搜寻效率不佳，以及即时调整不便的问题。
此外，当制造单位依规划的生产排程进行制造的过程中，为避免因生产资源竞争而导致生产停摆的窘境，目前实务上大多会对生产资源(例如加工刀具)超额采购而预先准备。然而，此作法虽在生产资源发生竞争时能达到即时调配的效果，却也因此造成生产成本的累积，进而压缩产品获利的空间。
发明内容
为解决上述课题，本发明提供一种金属加工生产排程的优化系统及优化方法，主要借由工单资料的生产排程依据汇整出的所有制程工序进行区间切割，而能降低运算资料量以迅速地运算出优化的生产排程。
本发明其中一项实施例提供一种金属加工生产排程的优化系统，其包含汇整模组与运算模组耦接，汇整模组由外部接收复数工单资料，各工单资料依其制造时程及生产资源建立生产排程，所述生产排程包括至少一个制程工序，汇整模组依复数工单资料的生产排程汇整所有制程工序：运算模组设定运算周期，所述经汇整的生产排程依运算周期而切割成复数先后连续的排程区间，经遗传算法以各个排程区间为运算单位，且以任一排程区间内所含的制程工序为运算资料量，以运算出优化后的排程方案。
在某些实施例中，进一步包括合并模组，合并模组耦接运算模组，各排程区间所运算出的排程方案以合并模组依所有排程区间的先后顺序合并。
在某些实施例中，进一步包括模式选择模组，模式选择模组耦接汇整模组，模式选择模组包括复数生产类型选项，模式选择模组依至少一个所述生产类型选项而建立复数工单资料供汇整模组接收。
较佳地，所述复数生产类型选项包括库存型生产类型选项、接单型生产类型选项以及开发型生产类型选项。
在某些实施例中，进一步包括资源管理模组，资源管理模组耦接运算模组，资源管理模组依各排程区间所运算出的排程方案管理分配所含制程工序的生产资源，且于所述生产资源发生竞争时发出预警。
本发明其中一项实施例提供一种金属加工生产排程的优化方法，其包含工单资料汇整步骤、排程区间设定步骤以及排程方案运算步骤。在工单资料汇整步骤中接收复数工单资料，各工单资料依其制造时程及生产资源建立生产排程，所述生产排程包括至少一个制程工序，依复数工单资料的生产排程汇整所有制程工序；在排程区间设定步骤中设定运算周期，所述经汇整的生产排程依运算周期而切割成复数先后连续的排程区间；在排程方案运算步骤中，经遗传算法以各个排程区间为运算单位，且以任一排程区间内所含的制程工序为运算资料量，以运算出优化后的排程方案。
在某些实施例中，进一步包括在排程方案运算步骤后进行的排程合并步骤，排程合并步骤系将各排程区间所运算出的排程方案依所有排程区间的先后顺序合并。
在某些实施例中，进一步包括在工单资料汇整步骤前进行的模式选择步骤，模式选择步骤系提供复数生产类型选项，依至少一个所述生产类型选项而建立复数工单资料。
较佳地，所述复数生产类型选项包括库存型生产类型选项、接单型生产类型选项以及开发型生产类型选项。
在实施例中，进一步包括资源管理步骤，资源管理步骤于排程方案运算步骤后进行，资源管理步骤依各排程区间所运算出的排程方案管理分配所含制程工序的生产资源，且于所述生产资源发生竞争时发出预警。
借此，以本发明的金属加工生产排程的优化系统及优化方法，在工单资料的生产排程汇整所有制程工序后，系统透过运算周期的设定而切割成先后连续的复数排程区间，即可透过遗传算法仅以各个排程区间为运算单位，且仅以所运算的排程区间内所含的制程工序为运算资料量，而在运算资料量少的情况下，可迅速地运算出各排程区间经优化后的排程方案，生产排程可借此提升优化后的排程方案的搜寻效率，且能提供即时调整生产排程的便利性。
此外，各排程区间所运算出的排程方案，可进一步依所有排程区间的先后顺序进行合并而串接，借此合并排程区间的排程方案后，以获得优化的全域性生产排程方案。
再者，本发明进一步在建立工单资料前，提供复数生产类型选项让管理者先行选择，以因应不同金属加工生产类型而皆可适用。
另外，本发明进一步依各排程区间所运算出的排程方案，而对所含制程工序的生产资源进行管理分配，且于生产资源发生竞争时发出预警，以协助管理者能即时调配生产资源，进而避免生产排程出现间隙导致生产效能无法有效发挥。
附图说明
图1系本发明实施例的系统方块图。
图2系本发明实施例的方法流程图。
图3系以已知生产排程系统搜寻的全域性排程方案的方块示意图。
图4系本发明实施例的生产排程系统搜寻出各区间排程的排程方案的方块示意图。
图5系图4的所有区间排程的排程方案合并为全域性排程方案的方块示意图。
具体实施方式
请参阅图1至图5所示，本发明提供一种金属加工生产排程的优化系统100及优化方法200。所述金属加工生产排程的优化系统100，其如图1所示，于本实施例中包含模式选择模组10、汇整模组20、运算模组30、合并模组40以及资源管理模组50。其中，运算模组30耦接汇整模组20、合并模组40以及资源管理模组50，又模式选择模组10耦接汇整模组20，合并模组40耦接资源管理模组50。所述金属加工生产排程的优化方法200，于本实施例中系以所述金属加工生产排程的优化系统100执行，而如图2所示，所述优化方法200依序包含模式选择步骤201、工单资料汇整步骤202、排程区间设定步骤203、排程方案运算步骤204、排程合并步骤205，以及资源管理步骤206。
所述模式选择模组10包括复数生产类型选项，所述生产类型选项于本实施例中包括库存型生产类型选项11、接单型生产类型选项12以及开发型生产类型选项13。所谓库存型生产类型选项11，是根据库存安全水位而开立生产工单资料，避免过度生产导致在制品数库存数量激增；所谓接单型生产类型选项12，主要是根据订单需求而开立生产工单资料，经由研发单位建立工单途程，以及生管单位进行生产排程，于生产完成后交货至客户端；所谓开发型生产类型选项13，主要针对从未生产过的产品开立生产工单资料，惟需由研发单位建立工单途程并少量试产后，再交货至客户端。
承上，在所述模式选择步骤201中，由模式选择模组10所提供库存型生产类型选项11、接单型生产类型选项12以及开发型生产类型选项13，让管理者可依据接入的订单型态，而在建立工单资料前，先自此三种生产类型选项中选择至少一种适合的生产类型选项，再依所选适合的生产类型选项而建立复数工单资料。换言之，不论管理者需要的是库存型生产类型选项11、接单型生产类型选项12和/或开发型生产类型选项13，本发明的金属加工生产排程的优化系统100及优化方法200均适用，且能在两种(以上)的生产类型选项合并使用。
所述汇整模组20执行工单资料汇整步骤202，所述汇整模组20从外部接收已建立的所述复数工单资料，各工单资料依其制造时程及生产资源建立生产排程，所述生产排程包括至少一个制程工序，汇整模组20依所述复数工单资料的生产排程汇整所有制程工序。
所述运算模组30执行排程区间设定步骤203以及排程方案运算步骤204。在排程区间设定步骤203中，系由运算模组30设定运算周期，所述经汇整的生产排程依该运算周期而切割成复数先后连续的排程区间；另在排程方案运算步骤204中，系由运算模组30经遗传算法(Genetic Algorithm，简称GA)以各个排程区间为运算单位，且以任一排程区间内所含的制程工序为运算资料量，以运算出优化后的排程方案。
所述遗传算法，系一种用于搜索最佳化方案的运算法，其概念系经由产生母体，母体的演化、迭代的过程，最终保留较优秀的子代。所述遗传算法于本实施例的应用，系重复执行“评价排程”、“选择方法”、“交配作业”及“突变作业”等步骤，而重复至一定次数后，即可运算出任一排程区间所述优化后的排程方案。
所述合并模组40，其系执行排程合并步骤205，系于前述复数先后连续的排程区间已分别运算出个别的排程方案后，由合并模组40将各排程区间所运算出的排程方案依所有排程区间的先后顺序予以合并而串接，此时即可将区间性优化后的排程方案转换为优化的全域性排程方案。
所述资源管理模组50，其系执行资源管理步骤206，系由资源管理模组50依各排程区间所运算出的排程方案中，对排程区间所含制程工序的生产资源进行管理分配，且于所述生产资源发生竞争时发出预警。
如图3所示，系一经优化的全域性排程方案，为简化说明，本实施例于图3中仅显示3笔工单资料(工单资料X、Y、Z，各工单资料于此系以不同的区块表示)，且本实施例中的生产资源系以产线上的钻床、铣床、车床以及磨床为例。若图3所示的全域性排程方案为已知排程系统依据工单资料所运算而获得者，因其运算条件为不分工单资料制造时程的长短与缓急而皆一并纳入运算中，故假设每笔工单资料的制造时程皆为半年，则已知的排程系统是将半年制造时程所含的所有制程工序为运算资料量，虽最终能运算出此优化的全域性排程方案，但若工单资料的笔数规模大，将会造成运算时间严重耗时，例如在1000笔工单资料下，其所含制程工序的运算资料量需耗费4小时才能计算出优化的全域性排程方案。
本实施例的优化系统100及优化方法200于实际操作时，管理者可先从模式选择步骤201中，以模式选择模组10选择适合的生产类型选项，接着在执行工单资料汇整步骤202中，经汇整模组20依对应笔数的工单资料的生产排程汇整所有制程工序，而在排程区间设定步骤203中，由运算模组30设定运算周期，此运算周期于此系以7天为例，所述经汇整的生产排程依7天的运算周期而切割成复数先后连续的排程区间，接着进行排程方案运算步骤204，即由运算模组30经所述遗传算法以各个排程区间为运算单位，且以任一排程区间内所含的制程工序为运算资料量，以运算出优化后的排程方案。所述运算周期，不以本实施例所设定的7天为限，而可依实际情况进行设定，例如设定10天、30天或60天为运算周期。
如图4所示，为经排程区间设定步骤203后所切割成的第一个排程区间A、第二个排程区间B…，以至于最后一个排程区间Z。在排程区间A的中仅以所有工单资料在起始日期(x+7)天的制程工序为运算资料量，而在排程方案运算步骤204由运算模组30经所述遗传算法以排程区间A为运算单位，且以排程区间A内所含的制程工序为运算资料量，以运算出优化后的排程方案对应于排程区间A；在排程区间B之中仅以所有工单资料在(x+8)天～(x+15)天的制程工序为运算资料量，同样在排程方案运算步骤204由运算模组30经所述遗传算法以排程区间B为运算单位，且以排程区间B内所含的制程工序为运算资料量，以运算出优化后的排程方案对应于排程区间B，以此类推，直至排程区间Z，仅以所有工单资料在(x+n)天～(x+n+7)天的制程工序为运算资料量，以运算出优化后的排程方案对应于排程区间Z。依本发明的生产排程优化系统100及优化方法200，同样在1000笔工单资料下，经测试仅需耗费3分钟即能计算出优化的所有排程区间的排程方案。
承上，经排程方案运算步骤204运算出所有排程区间优化后的排程方案后，如要获得全域性排程方案，则接着执行排程合并步骤205，即由合并模组40将各排程区间所运算出的排程方案依所有排程区间的先后顺序予以合并而串接，此时即可将图4中所有区间性的排程方案经合并而转换为图5的全域性排程方案。
由上述说明不难发现本发明的特点，在于：
1.本发明的金属加工生产排程的优化系统100及优化方法200，可透过遗传算法仅以各排程区间为运算单位，且仅以所运算的排程区间内所含的制程工序为运算资料量，相对于已知排程系统而言，在运算资料量相对较少的情况下，可迅速地运算出各排程区间经优化后的排程方案，可借此提升搜寻优化后的排程方案的效率，且若有工单资料临时插单的情况发生，也能借着可迅速运算出优化后的排程方案的优势，而能即时调整生产排程以更新优化后的排程方案，借此提供排程上的便利性。
2.本发明的金属加工生产排程的优化系统100及优化方法200，借由可进一步在建立工单资料前先透过生产类型选项的选择，以因应不同金属加工生产类型而皆可适用。换言之，在本发明进一步提供模式选择模组10执行模式选择步骤201下，管理者不需针对不同的生产类型选项而分别有一套生产排程系统，而可解决系统重复以及生产成本累积的问题。
3.本发明的金属加工生产排程的优化系统100及优化方法200，进一步可将各排程区间所运算出的排程方案，依所有排程区间的先后顺序进行合并而串接，以获得优化的全域性生产排程方案，以便于管理者就所有工单资料的生产排程进行整体性的掌控及管理。
4.借由本发明的金属加工生产排程的优化系统100及优化方法200，已能对应生产资源而运算出优化的生产排程，在此基础下即便仍有生产资源发生竞争的情况发生，可进一步依各排程区间所运算出的排程方案，而对所含制程工序的生产资源进行管理分配，此时仍可透过资源管理模组50发出预警，以协助管理者即时调配生产资源以供应产线，避免生产排程出现间隙导致无法发挥生产效能的问题发生。
以上所举实施例仅用以说明本发明而已，非用以限制本发明的范围。举凡不违本发明精神所从事的种种修改或变化，俱属本发明意欲保护的范畴。
符号说明
100：优化系统。 10：模式选择模组。
11：库存型生产类型选项。 12：接单型生产类型选项。
13：开发型生产类型选项。 20：汇整模组。
30：运算模组。 40：合并模组。
50：资源管理模组。 200：优化方法。
201：模式选择步骤。 202：工单资料汇整步骤。
203：排程区间设定步骤。 204：排程方案运算步骤。
205：排程合并步骤。 206：资源管理步骤。

Claims (10)

1.一种金属加工生产排程的优化系统，其包含：
汇整模组，其由外部接收复数工单资料，各该工单资料依其制造时程及生产资源建立生产排程，所述生产排程包括至少一个制程工序，该汇整模组依该复数工单资料的生产排程汇整所有制程工序；以及
运算模组，其耦接该汇整模组，该运算模组设定运算周期，所述经汇整的生产排程依该运算周期而切割成复数先后连续的排程区间，经遗传算法以各个排程区间为运算单位，且以任一排程区间内所含的制程工序为运算资料量，以运算出优化后的排程方案。
2.如权利要求1所述金属加工生产排程的优化系统，其中，进一步包括合并模组，该合并模组耦接该运算模组，各该排程区间所运算出的排程方案以该合并模组依所有排程区间的先后顺序合并。
3.如权利要求2所述金属加工生产排程的优化系统，其中，进一步包括模式选择模组，该模式选择模组耦接该汇整模组，该模式选择模组包括复数生产类型选项，该模式选择模组依至少一个所述生产类型选项而建立该复数工单资料供该汇整模组接收。
4.如权利要求3所述金属加工生产排程的优化系统，其中，所述复数生产类型选项包括库存型生产类型选项、接单型生产类型选项以及开发型生产类型选项。
5.如权利要求2所述金属加工生产排程的优化系统，其中，进一步包括资源管理模组，该资源管理模组耦接该运算模组，该资源管理模组依各该排程区间所运算出的排程方案管理分配所含制程工序的生产资源，且于所述生产资源发生竞争时发出预警。
6.一种金属加工生产排程的优化方法，其包含以下步骤：
工单资料汇整步骤：接收复数工单资料，各该工单资料依其制造时程及生产资源建立生产排程，所述生产排程包括至少一个制程工序，依该复数工单资料的生产排程汇整所有制程工序；
排程区间设定步骤：设定运算周期，所述经汇整的生产排程依该运算周期而切割成复数先后连续的排程区间；以及
排程方案运算步骤：经遗传算法以各排程区间为运算单位，且以任一排程区间内所含的制程工序为运算资料量，以运算出优化后的排程方案。
7.如权利要求6所述金属加工生产排程的优化方法，其中，进一步包括在该排程方案运算步骤后进行的排程合并步骤，该排程合并步骤系将各该排程区间所运算出的排程方案依所有排程区间的先后顺序合并。
8.如权利要求7所述金属加工生产排程的优化方法，其中，进一步包括在该工单资料汇整步骤前进行的模式选择步骤，该模式选择步骤系提供复数生产类型选项，依至少一个所述生产类型选项而建立该复数工单资料。
9.如权利要求8所述金属加工生产排程的优化方法，其中，所述复数生产类型选项包括库存型生产类型选项、接单型生产类型选项以及开发型生产类型选项。
10.如权利要求7所述金属加工生产排程的优化方法，其中，进一步包括资源管理步骤，该资源管理步骤于该排程方案运算步骤后进行，该资源管理步骤依各该排程区间所运算出的排程方案管理分配所含制程工序的生产资源，且于所述生产资源发生竞争时发出预警。
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