0 引言
生產(chǎn)管理中的高級(jí)形態(tài)計(jì)劃排產(chǎn)，能高效的幫助制造企業(yè)控制生產(chǎn)計(jì)劃，它能根據(jù)各種規(guī)則及需求約束條件自動(dòng)產(chǎn)生更精確、更實(shí)際的詳細(xì)計(jì)劃。目前，行業(yè)內(nèi)的個(gè)別先進(jìn)廠家在自動(dòng)排產(chǎn)的建設(shè)上已經(jīng)取得初步成果。
柳州卷煙廠制絲線在2007年12月份完成“十一五期”技改以及這兩年卷包設(shè)備增加后，由于工藝路線、生產(chǎn)節(jié)拍、生產(chǎn)能力發(fā)生了較大變化，目前的制絲計(jì)劃和卷包計(jì)劃排產(chǎn)方式和實(shí)施過(guò)程比較繁瑣、效率低，而且信息集成度低，不利于數(shù)據(jù)挖掘和準(zhǔn)確控制。
生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控、統(tǒng)計(jì)、分析的精細(xì)化已經(jīng)成為生產(chǎn)管理的發(fā)展要求，而目前MES系統(tǒng)根據(jù)原來(lái)的調(diào)研需求實(shí)現(xiàn)的功能已經(jīng)不能完全滿足這一發(fā)展的要求。
對(duì)行業(yè)的先進(jìn)生產(chǎn)管理思想進(jìn)行跟蹤，通過(guò)整合制絲和卷包工序的生產(chǎn)：設(shè)備、工藝技術(shù)資源及計(jì)劃訂單要求，來(lái)建立制絲工序和卷包工序生產(chǎn)的數(shù)學(xué)和信息模型。該功能的實(shí)現(xiàn)，對(duì)生產(chǎn)管理信息化的數(shù)據(jù)整合、數(shù)據(jù)傳遞、數(shù)據(jù)共享以及計(jì)量監(jiān)測(cè)具有重大意義。
1 功能的需求與設(shè)置
1.1 MES系統(tǒng)卷包日作業(yè)計(jì)期、制絲日作業(yè)計(jì)劃自動(dòng)排產(chǎn)功能
1.1.1 MES系統(tǒng)自動(dòng)排產(chǎn)功能需求
1)智能選擇；
2)提高工作效率，減少人為差錯(cuò)；
3)優(yōu)化排產(chǎn)，得到較優(yōu)化的生產(chǎn)方案；
4)多種策略自動(dòng)排產(chǎn)；
5)對(duì)更長(zhǎng)時(shí)間的計(jì)劃進(jìn)行預(yù)測(cè)和拉動(dòng)物料需求；
6)手工調(diào)整輔助；
7)使更多基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息化，為數(shù)據(jù)的分析和挖掘預(yù)留接口。
1.1.2 卷包日作業(yè)計(jì)劃自動(dòng)排產(chǎn)功能設(shè)置
1)根據(jù)全月的卷包計(jì)劃制定軟盒、硬盒生產(chǎn)工序計(jì)劃；
2)根據(jù)全月的軟盒、硬盒生產(chǎn)工序計(jì)劃制定卷包機(jī)組計(jì)劃；
3)根據(jù)全月的卷包機(jī)組計(jì)劃制定卷包日作業(yè)計(jì)劃；
4)監(jiān)控、調(diào)整卷包日作業(yè)計(jì)劃的實(shí)施進(jìn)度；
5)監(jiān)控原、輔材料到貨進(jìn)度與卷包日作業(yè)計(jì)劃實(shí)施進(jìn)度的匹配情況，并根據(jù)具體情況對(duì)卷包日作業(yè)計(jì)劃進(jìn)行調(diào)整。
1.1.3 制絲日作業(yè)計(jì)劃自動(dòng)排產(chǎn)功能設(shè)置
1)制絲計(jì)劃排產(chǎn)
包括制絲線產(chǎn)能設(shè)置、工作日歷設(shè)置、排產(chǎn)策略管理、安全庫(kù)存設(shè)置、煙絲庫(kù)存管理、工藝路線管理、節(jié)點(diǎn)留存批次管理、生成制絲計(jì)劃、調(diào)整制絲計(jì)劃、生成梗絲需求計(jì)劃、生成膨脹煙絲需求計(jì)劃等功能點(diǎn)；
2)模擬與仿真
通過(guò)此模塊仿真已產(chǎn)生的各版本制絲計(jì)劃，驗(yàn)證相應(yīng)制絲批次計(jì)劃版本是否有效可行，并對(duì)各個(gè)版本的計(jì)劃進(jìn)行對(duì)比分析；
3)計(jì)劃執(zhí)行
生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃通過(guò)系統(tǒng)自動(dòng)下達(dá)至卷包中控、制絲中控或其它系統(tǒng)；
4)生產(chǎn)跟蹤及預(yù)警
建立相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，監(jiān)控計(jì)劃執(zhí)行情況，一旦與標(biāo)準(zhǔn)發(fā)生較大偏差即進(jìn)行報(bào)警。
2 功能的研發(fā)、實(shí)現(xiàn)
2.1 MES系統(tǒng)卷包日作業(yè)計(jì)劃、制絲日作業(yè)計(jì)劃自動(dòng)排產(chǎn)功能研發(fā)的主要約束條件和優(yōu)化目標(biāo)
2.1.1 卷包日作業(yè)計(jì)劃自動(dòng)排產(chǎn)功能研發(fā)的主要約束條件和優(yōu)化目標(biāo)
1)主要約束條件
(1)銷售的日調(diào)撥需求(數(shù)量、最遲開始時(shí)間、最遲結(jié)束時(shí)間)；
(2)原輔料限制(最早到貨時(shí)間)；
(3)月度卷包生產(chǎn)計(jì)劃各品牌生產(chǎn)計(jì)劃量；
(4)產(chǎn)品包裝形式(軟包、硬盒)；
(5)產(chǎn)品規(guī)格(嘴棒規(guī)格：濾嘴長(zhǎng)度不同時(shí)換牌時(shí)間不同，影響的產(chǎn)能也不同)；
(6)裝置的限制(如金粉、打孔、激光代碼等)；
(7)每臺(tái)卷接機(jī)(包裝機(jī))對(duì)生產(chǎn)不同品牌的限制條件，或不同品牌生產(chǎn)時(shí)優(yōu)先考慮安排在指定卷接機(jī)(包裝機(jī))上；
(8)小車送絲口數(shù)量的限制(5個(gè)送絲口，可以同時(shí)自動(dòng)送5個(gè)不同品牌的煙絲)；
(9)封箱機(jī)數(shù)量、連接限制(5臺(tái)封箱機(jī)，每臺(tái)可以封5臺(tái)包裝機(jī)，可以同時(shí)自動(dòng)封5個(gè)不同品牌的煙箱)；
(10)開機(jī)臺(tái)數(shù)限制(如人少機(jī)多的情況)，開機(jī)臺(tái)數(shù)策略(如上旬多開軟包機(jī)臺(tái)，下旬多開硬盒機(jī)臺(tái))；
(11)卷包日作業(yè)計(jì)劃不夠精確，對(duì)制絲日作業(yè)計(jì)劃的編排有一定影響；
(12)生產(chǎn)牌號(hào)多，聯(lián)營(yíng)品牌工藝要求不一致(有4～12小時(shí)。4～24小時(shí)、2～48小時(shí)、2～72小時(shí)四種儲(chǔ)葉時(shí)間；有4～72小時(shí)、4～96小時(shí)、6～96小時(shí)三種儲(chǔ)絲時(shí)間)。
2)優(yōu)化目標(biāo)
保證生產(chǎn)連續(xù)性、均衡性，減少各品牌的換牌頻次，或換牌集中在少數(shù)機(jī)臺(tái)。
2.1.2 制絲日作業(yè)計(jì)劃自動(dòng)排產(chǎn)功能研發(fā)的主要約束條件和優(yōu)化目標(biāo)
1)主要約束條件
(1)制絲生產(chǎn)任務(wù)的最遲開始生產(chǎn)時(shí)間(進(jìn)完柜的某批煙絲可以使用時(shí)間必須早于上一批煙絲的使用完畢時(shí)間)；
(2)防止儲(chǔ)絲柜進(jìn)柜沖突情況的發(fā)生(某批煙絲需要進(jìn)柜時(shí)，同品牌的幾組儲(chǔ)絲柜必須有一組是空置的)；
(3)設(shè)備、工藝的要求對(duì)煙絲進(jìn)柜造成的限制(有些儲(chǔ)絲柜由于使用年限過(guò)長(zhǎng)造成了老化，存儲(chǔ)數(shù)量達(dá)不到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)；做完清香型煙絲再做濃香型煙絲不用清洗加香筒，做完濃香型煙絲再做清香型煙絲需要清洗加香筒)。
2)優(yōu)化目標(biāo)
保證煙絲銜接(不停機(jī)待料)的連續(xù)性、卷包生產(chǎn)的均衡性，保養(yǎng)時(shí)間相對(duì)集中、時(shí)間足夠。
2.2 解決方案
在MES系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)卷包日作業(yè)計(jì)劃、制絲日作業(yè)計(jì)劃的自動(dòng)編排功能，解決卷包日作業(yè)計(jì)劃、制絲日作業(yè)計(jì)劃排產(chǎn)方式和實(shí)施過(guò)程比較繁瑣、效率低、信息集成度低不利于數(shù)據(jù)挖掘和準(zhǔn)確控制等問(wèn)題。
2.2.1 卷包日作業(yè)計(jì)劃、制絲日作業(yè)計(jì)劃自動(dòng)編排功能的設(shè)計(jì)
1)建立符合實(shí)際的計(jì)劃模型
(1)制絲車間適用的模型是流水車間或柔性流水車間模型(見圖1)；
圖1 制絲計(jì)劃模型
(2)卷包車間適用的模型是柔性流水車間模型(見圖2)。在系統(tǒng)中，計(jì)劃排產(chǎn)是由計(jì)劃模型程序?qū)崿F(xiàn)的。計(jì)劃模型是根據(jù)計(jì)劃規(guī)則、約束和策略建立的，它將上游計(jì)劃、資源情況作為輸入，經(jīng)過(guò)運(yùn)算，編制出可執(zhí)行的計(jì)劃作為輸出，計(jì)劃模型與輸入是編制計(jì)劃成功的兩個(gè)前提。系統(tǒng)要想取得成功，計(jì)劃模型必須準(zhǔn)確地描述實(shí)際排產(chǎn)環(huán)境，并能夠正確使用計(jì)劃規(guī)則與策略。
2)尋找合適的算法。根據(jù)物料、設(shè)備、工藝要求。訂單交貨期等將主生產(chǎn)計(jì)劃編制成詳細(xì)的生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃。編制的生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃能夠優(yōu)化利用各種生產(chǎn)資源，能夠在換牌成本、按期交貨、訂單優(yōu)先級(jí)等各種因素之間找到平衡點(diǎn)，滿足用戶指定的計(jì)劃策略下的實(shí)際需要。
圖2 卷包計(jì)劃模型
3)獲得準(zhǔn)確的輸入。要準(zhǔn)確掌握制絲車間一、二級(jí)貯梗柜、貯梗絲柜、貯葉柜等的存儲(chǔ)物料重量信息、柳州卷煙廠的生產(chǎn)進(jìn)度報(bào)表、生產(chǎn)管理部下達(dá)的卷包日作業(yè)計(jì)劃、協(xié)同上各職能部門提供的原(材)料到貨情況、香料倉(cāng)提供的香精(料)到貨情況、各車間公布的設(shè)備保養(yǎng)信息、市場(chǎng)營(yíng)銷部提出的調(diào)撥計(jì)劃信息等相關(guān)信息。
2.2.2 卷包日作業(yè)計(jì)劃、制絲日作業(yè)計(jì)劃自動(dòng)編排功能的實(shí)現(xiàn)
在系統(tǒng)中，可將瓶頸資源作為限制約束與相關(guān)策略組合后，根據(jù)生產(chǎn)管理部下發(fā)的卷包月度生產(chǎn)計(jì)劃，以及產(chǎn)品規(guī)格，對(duì)設(shè)備按照品牌進(jìn)行分組、排產(chǎn)，來(lái)實(shí)現(xiàn)作業(yè)計(jì)劃的模擬與仿真，系統(tǒng)可以針對(duì)瓶頸資源對(duì)整個(gè)生產(chǎn)作業(yè)排產(chǎn)的結(jié)果進(jìn)行預(yù)測(cè)，供調(diào)度人員進(jìn)行有針對(duì)性的考察和分析，以便進(jìn)行進(jìn)一步的計(jì)劃調(diào)整與優(yōu)化。
2.3 MES系統(tǒng)包日作業(yè)計(jì)劃、制絲日作業(yè)計(jì)劃自動(dòng)排產(chǎn)功能
目前實(shí)施的階段：智能選擇、多種策略自動(dòng)排產(chǎn)，手工調(diào)整部分成果畫面展示：
1)卷包日作業(yè)計(jì)劃自動(dòng)排產(chǎn)——單訂單排產(chǎn)
2)制絲日作業(yè)計(jì)劃自動(dòng)排產(chǎn)——煙絲任務(wù)
3 應(yīng)用效果
該功能運(yùn)用先進(jìn)的高級(jí)排產(chǎn)算法進(jìn)行生產(chǎn)優(yōu)化排產(chǎn)，將智能算法和預(yù)設(shè)約束有機(jī)結(jié)合，得出較優(yōu)化的卷包、制絲日作業(yè)計(jì)劃排產(chǎn)方案。實(shí)現(xiàn)精益化生產(chǎn)，體現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的快速反應(yīng)與敏捷制造的能力，保障生產(chǎn)的連續(xù)性、可控性。
1)優(yōu)化排產(chǎn)，得到較優(yōu)化的生產(chǎn)方案
2)對(duì)更長(zhǎng)時(shí)間的計(jì)劃進(jìn)行預(yù)測(cè)和拉動(dòng)物料需求
3)使更多基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息化，為數(shù)據(jù)的分析和挖掘預(yù)留接口
4)提高工作效率，減少人為差錯(cuò)
該功能的實(shí)現(xiàn)，為資源拉動(dòng)、生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)分析、生產(chǎn)過(guò)程管理等工作提供最直接的依據(jù)，并將提升生產(chǎn)系統(tǒng)運(yùn)作的層次，為柳州卷煙廠和其他部門的配套管理工作和資源計(jì)劃提供支持和接口，為進(jìn)一步的數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)分析、持續(xù)提升信息化項(xiàng)目建設(shè)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
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