客車制件車間排產(chǎn)系統(tǒng)研究

高 靜 申超群

(1．中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院，河南 鄭州 450007；2．河南機(jī)電職業(yè)學(xué)院，河南 鄭州 450007)

客車制件車間排產(chǎn)系統(tǒng)研究

高 靜1申超群2

(1．中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院，河南 鄭州 450007；2．河南機(jī)電職業(yè)學(xué)院，河南 鄭州 450007)

某客車公司的制件車間加工的半成品、總成數(shù)量多、品種全、工序復(fù)雜。本文根據(jù)實(shí)際的生產(chǎn)過程，提出了滿足制成品在工廠內(nèi)的物流配送目標(biāo)，基于若干規(guī)則的啟發(fā)式正序、倒序結(jié)合的算法。該排產(chǎn)算法在實(shí)際運(yùn)行中取得了良好效果。

正序排產(chǎn)；倒序排產(chǎn)；規(guī)則

1 引言

隨著客車市場競爭加劇，各個制造商為了提升市場占有率，采取了各種手段。某客車公司為了滿足客戶的需求，針對客戶做定制化生產(chǎn)即按訂單生產(chǎn)(MTO)，通常是一車一單的生產(chǎn)模式，屬于典型的離散型生產(chǎn)企業(yè)。隨著業(yè)務(wù)量的增長、工藝的復(fù)雜性及訂單的個性化，部門的計(jì)劃、現(xiàn)場管理面臨著巨大的壓力。

生產(chǎn)計(jì)劃是車間生產(chǎn)管理的重要環(huán)節(jié)，影響生產(chǎn)進(jìn)度、設(shè)備利用率、人員的工作量均衡等多個方面。良好的排產(chǎn)計(jì)劃，能對車間的作業(yè)進(jìn)行有效管理，最終滿足用戶的交付日期，并實(shí)現(xiàn)降本提效的目標(biāo)。制件車間每天要生產(chǎn)上千種半成品，每種半成品的數(shù)量差異較大。當(dāng)前各個文獻(xiàn)主要研究的都是采取智能算法、規(guī)則對柔性車間進(jìn)行排產(chǎn)，涉及到的數(shù)據(jù)量都不大。制件由于每天要加工萬余件、千余種的半成品物件，每個工序的加工時間都是秒級。在進(jìn)行排產(chǎn)過程中，期望兼顧效率最大化和最大程度滿足半成品的需求計(jì)劃，求解制件排產(chǎn)的最優(yōu)解是NP問題。

為了降低成本、提升工作效率、提高質(zhì)量，需對現(xiàn)有的制件車間的作業(yè)進(jìn)行精細(xì)化管理。制件車間排產(chǎn)的主要任務(wù)是確定每個工件的開工和完工時間，并在實(shí)際執(zhí)行過程中通過掃描設(shè)備錄入訂單的半成品的開工和完工時間。并根據(jù)計(jì)劃和實(shí)際執(zhí)行之間的差距，實(shí)現(xiàn)實(shí)時生產(chǎn)的看板功能，并通過看板找到并解決生產(chǎn)過程中的瓶頸，最終達(dá)到縮短工時，提高員工工作效率，提高客戶訂單的及時滿足率的目的。

本文根據(jù)客車制件車間的生產(chǎn)過程及特點(diǎn)，充分考慮到車間的工藝路徑、工作日歷、設(shè)備、人力、工序等的關(guān)系，采用正序排產(chǎn)法、倒序排產(chǎn)法相結(jié)合的方法進(jìn)行排產(chǎn)，并考慮到加工設(shè)備的關(guān)聯(lián)關(guān)系，綜合進(jìn)行分析。目前該系統(tǒng)已經(jīng)投入實(shí)際使用，為車間的有序生產(chǎn)提供了支持，并取得了良好的效果。

2 車間生產(chǎn)過程及特點(diǎn)

本文研究的客車制件車間屬于半成品制件加工車間，車間接受ERP系統(tǒng)下發(fā)的總成件的需求時間的生產(chǎn)訂單，基于生產(chǎn)訂單進(jìn)行車間細(xì)粒度排產(chǎn)。

具體的生產(chǎn)過程特點(diǎn)簡述如下：

車間有N個專業(yè)組，每一個專業(yè)組負(fù)責(zé)M類產(chǎn)品的加工。這些專業(yè)組有自動化流水線專業(yè)組、非自動化流水線(人工流水線專業(yè)組和半自動流水線專業(yè)組)。部分車間內(nèi)設(shè)備公用。

(1)每個專業(yè)組每天加工的半成品分為入庫件和直送件(直接交付到下道工序加工現(xiàn)場)。入庫件是根據(jù)安全庫存理論，每天計(jì)算出需要生產(chǎn)的量。直送件是根據(jù)生產(chǎn)需求，將生產(chǎn)出來的總成件派送到下一個車間，供下一道工序生產(chǎn)使用。

(2)根據(jù)任務(wù)到達(dá)的先后順序安排加工，每個部件在加工的過程中不允許打斷，工件交付時間越早、工件加工周期越長越優(yōu)先。

(3)每個總成件分別由N個品種的M個組件構(gòu)成，在總成件進(jìn)行加工之前，組件必須先完工。

本人提出的制件車間詳細(xì)排產(chǎn)計(jì)劃是根據(jù)MRP分解出來的生產(chǎn)訂單計(jì)劃進(jìn)行，結(jié)合生產(chǎn)現(xiàn)場的實(shí)際情況，對各個專業(yè)組的工序所占用的設(shè)備做詳細(xì)排產(chǎn)，生成每個工序設(shè)備上計(jì)劃開工時間和計(jì)劃完工時間的工單。車間的詳細(xì)計(jì)劃需要滿足車間的總成件的預(yù)計(jì)交付時間。

3 系統(tǒng)功能描述

3.1 功能結(jié)構(gòu)圖

車間的詳細(xì)計(jì)劃主要任務(wù)是承接ERP系統(tǒng)下達(dá)的總成件交付時間的生產(chǎn)計(jì)劃，以滿足車間總成件交付需求時間為前提，根據(jù)車間的工作日歷、工藝路徑、BOM清單等基礎(chǔ)信息進(jìn)行總成件和組件的詳細(xì)排產(chǎn)。最終生成每個工序計(jì)劃開工時間和完工時間的工單，分發(fā)到各工序所在專業(yè)組，參照執(zhí)行。根據(jù)實(shí)際的執(zhí)行情況，通過掃描設(shè)備，將工單的實(shí)際開工時間和完工時間錄入到系統(tǒng)。并通過實(shí)際的執(zhí)行過程優(yōu)化工藝，通過不斷的閉環(huán)實(shí)踐，提升整個加工過程的質(zhì)量和效率。

詳細(xì)排產(chǎn)系統(tǒng)主要包括如圖1所示：

圖1 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖

ERP計(jì)劃接收：系統(tǒng)接收ERP系統(tǒng)下達(dá)的生產(chǎn)訂單，作為車間生產(chǎn)的主計(jì)劃。

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)維護(hù)：主要是為排產(chǎn)模塊提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，包括物料主數(shù)據(jù)、BOM清單、工藝路徑、班組的工作日歷、設(shè)備等信息。

車間計(jì)劃排產(chǎn)：根據(jù)每天需要排產(chǎn)的生產(chǎn)訂單的主計(jì)劃，結(jié)合物料主數(shù)據(jù)及工藝路徑，確定物料排產(chǎn)的先后及邏輯順序。并結(jié)合物料加工的工藝路徑，對每個物料在其工藝路徑上的開完工時間，根據(jù)BOM清單獲取依賴的二級物料，對二級物料按照一定的加工規(guī)則進(jìn)行排序。

專業(yè)組模塊化排序：各個專業(yè)組在對不同的生產(chǎn)訂單加工的時候，對部分組件用到的型材需要按照一定的特殊規(guī)則進(jìn)行合并，才能使加工效率最大化。

排產(chǎn)結(jié)果下達(dá)：排產(chǎn)完成后，車間計(jì)劃員按日打印總成、組件的生產(chǎn)計(jì)劃信息，用以指導(dǎo)工序生產(chǎn)。再通過系統(tǒng)排產(chǎn)結(jié)果的實(shí)際執(zhí)行率，促進(jìn)生產(chǎn)計(jì)劃的不斷優(yōu)化調(diào)整。

3.2 排產(chǎn)算法

排產(chǎn)算法是整個排產(chǎn)系統(tǒng)的核心部分，采用的是倒序排產(chǎn)與正序排產(chǎn)相結(jié)合的方式，可以使總成件根據(jù)其計(jì)劃完成時間和加工節(jié)拍確定其在加工隊(duì)列的先后順序。兼顧滿足交付時間和加工時間長優(yōu)先兩個方面。

(1)從ERP獲取當(dāng)天計(jì)劃排產(chǎn)的生產(chǎn)訂單，根據(jù)提供的生產(chǎn)訂單確定要排產(chǎn)的總成件和組件，對待排產(chǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行完整性檢驗(yàn)。分別對物料主數(shù)據(jù)、BOM清單、物料工藝路徑、資源能力和工作日歷進(jìn)行檢查。對變更的計(jì)劃，對已經(jīng)下發(fā)的計(jì)劃，系統(tǒng)作鎖定。

(2)依據(jù)半成品總成的交付時間、生產(chǎn)周期進(jìn)行倒排，算出流水線半成品總成的開工時間，需要按照優(yōu)先級排定順序，優(yōu)先級越高，排定的順序越靠前。

(3)根據(jù)半成品總成的BOM進(jìn)行展開，找出組件物料號，進(jìn)行組件的倒排，組件的開工時間一致，則生產(chǎn)周期長的組件優(yōu)先進(jìn)行加工。對組件的物料仍是半成品的則跳轉(zhuǎn)到(2)，直到所有的半成品總成件都被分解成組件為止。

(4)依據(jù)設(shè)定總成的開工時間和前面形成的隊(duì)列進(jìn)行順排，推算出每一個工序總成的開工時間、完工時間。

(5)根據(jù)展開的BOM，對組件部分進(jìn)行倒序排產(chǎn)，依據(jù)其加工的特殊規(guī)則，按照特殊規(guī)則對部分加工物料進(jìn)行合并。確定加工物料的先后順序。

(6)排產(chǎn)完成后，得出排產(chǎn)結(jié)果的匯總信息，若排產(chǎn)結(jié)果不滿意或計(jì)劃有所變更可以調(diào)整參數(shù)，重新進(jìn)行排產(chǎn)。詳細(xì)執(zhí)行的流程圖如圖2所示：

圖2 系統(tǒng)流程圖

4 系統(tǒng)實(shí)施效果

系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)采用SSI的架構(gòu)，后臺數(shù)據(jù)庫是ORACLE。生產(chǎn)計(jì)劃的參數(shù)維護(hù)、技術(shù)數(shù)據(jù)維護(hù)都基于java實(shí)現(xiàn)的。每天早上通過定時任務(wù)讀取ERP發(fā)布的車間排程計(jì)劃。

車間在本系統(tǒng)使用之前采用的是人工手動排產(chǎn)，由于涉及到的運(yùn)算量大、約束較多，給出的排產(chǎn)結(jié)果與實(shí)際執(zhí)行情況差異較大，實(shí)際參考意義不大。本文所提出的排產(chǎn)系統(tǒng)則彌補(bǔ)了上述的不足，滿足了制成品在工廠內(nèi)的物流配送目標(biāo)，減輕了計(jì)劃員的工作壓力，為車間的有序生產(chǎn)提供了參考。根據(jù)實(shí)際反饋的執(zhí)行覆蓋率統(tǒng)計(jì)已經(jīng)基本達(dá)到98%，一定程度上改變了車間生產(chǎn)無序的狀態(tài)，也為下一車間的生產(chǎn)提供了保證。

[1]宋人選，張波，張曉煜．客車制造柔性涂裝車間計(jì)劃排產(chǎn)系統(tǒng)的研究[J]．科技廣場，2012(01)：29-32．

[2]姜麗萍，史海波，彭慧．涂裝裝配車間計(jì)劃排產(chǎn)建模與仿真[J]．信息與控制，2013，42(5)：652-656．

[3]饒運(yùn)清，計(jì)春陽．車間作業(yè)計(jì)劃中面向無限能力的排產(chǎn)方法[J]．機(jī)械設(shè)計(jì)與制造工程，2004，31(3)：74-76．

Research on the Production System of the Bus Product Shop

Gao Jing1Shen Chaoqun2
(1.Zhongyuan University of Technology,Zhengzhou 450007,Henan; 2.Henan Mechanical and Electrical Vocational College,Zhengzhou 450007,Henan)

In the product shop of a bus company,the semi-finished products or artificial product have a large quantity,various kinds,and complexity production process.According to the actual production process,this paper proposes an algorithm combining positive sequence and backward sequence based on several rules,to archive the distribution goal of the products.The scheduling algorithm obtains good results in practice.

positive sequence scheduling;backward scheduling;rule

U468.2

A

1008-6609(2015)10-0067-03

高靜，女，河南鄭州人，講師，碩士研究生，研究方向：計(jì)算機(jī)應(yīng)用。