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生产镀锌大棚管复杂制造系统的生产计划与调度

作者:天津鑫鸿晟钢管有限公司 浏览: 发表时间:2019-12-19 16:17:07

        企业车间层是一个企业物流与信息流的集中交汇点,也是制造价值增值的关键环节。通过对镀锌大棚管生产现场的透明化感知,实现对执行过程的有序可控,从而达到车间生产的高效优化,是生产计划与调度的根本任务。为此,不仅需要对生产计划与调度系统的结构、方法和集成应用等共性技术加以研究,而且还需要有针对性地对具有特殊需求和特点的制造对象加以特别研究与设计。生产计划与调度是制造企业组织和管理车间级生产活动的关键核心,旨在通过合理规划生产任务并调配有限生产资源,在保证生产有序进行的同时,尽可能提高企业综合效益,在制造信息系统中处于承上启下的核心地位。从学术研究的角度看,生产计划与调度问题可以归结为组合优化问题,即从问题的所有可行解中求出***解,属于一类具有非确定多项式难题(Non-deterministicPolynomialHard,NP-hard或NPH)特性的典型复杂问题。从应用的角度看,生产计划与调度是企业生产经营活动的主要依据,并直接影响着生产的性能和效益。生产计划与调度问题因其复杂性,在实际分析求解时,往往会根据研究的侧重或关注的因素不同,对其加以合理分解而形成若干子问题从时间性上考察,一般将实际运行前完成的优化决策称为计划(Planning),将随着生产过程的运行同时进行的优化决策称为调庋(Scheduling)。生产计划又可根据时间粒度分为中期生产计划和短期生产计划(长期生产计划因归入上层企业级的决策而不属于本书讨论的范畴)。

        中期生产计划对应于车间级的生产计划,是根据上层计划下达的销售预测和销售订单,在考虑车间生产能力、生产负荷、产品交货要求、车间实时状态等多方面因素的情况下,给出的车间任务(主要包括产品生产任务和设备的配备安排)下达,计划周期稍长,一般以周为单位。短期生产计划也可称作车间作业计划,是根据中期生产计划下达的生产任务,在满足工艺和资源等相关约束条件下,通过确定各工序任务(作业)的加工设备和在相应设备上的加工顺序/加工开始时间等,使生产性能尽可能趋优。短期生产计划是在生产运行开始前完成的工序级的分配和序列执行方案,计划周期稍短,一般以天或班次为单位。从空间性上考察,又可以分为投料控制、工件调度庋、设备维护调度等。投料控制决定产品原料投入生产系统进行生产的投放时间、数量和品种,旨在控制生产系统的在制品(Workinprocess,wIP)水平,同时提高单位时间内生产线的产出。设备维护调度决定各个设备分别何时开始进入维护保养状态,以及维护的类型和时间等,通过对计划停机时间和非计划停机时间的折中优化,保证安全高效的设备运行。

        工件调度对每个进入系统的镀锌大棚管的每道加工工序进行详细安排,又可再进一步划分为工件派工(Dispatching)和工件排序(Sequencing),前者决定镀锌大棚管的某道加工工序由哪台或哪类设备进行加工;后者决定共同竞争加工资源的多个工件的先后加工顺序。从资源特殊性上考察,还有诸如瓶颈设备调度、批加工设备调度、特殊集成设备调度等局部问题。瓶颈设备泛指制造系统中限制了整体“***”能力的少数能力“最小”的关键性设备(组),因其决定着生产系统的生产节奏,往往被作为重点调度优化的对象。批加工设备是一类可以同时加工多个产品的设备,因其产能具有不确定性,其调度的求解也需要特殊对待。另外,对于特定的复杂制造系统,还有一些专门的集成设备,比如半导体制造系统中把多组晶圆加工模块和搬运系统有效组织为一体的集束型设备(Clustertool),虽然能够提高生产率、充分利用作业空间,但同时也带来了精确建模与分析的困难,从而通常作为一类特殊复杂问题而被深入研究上述生产计划与调度子问题虽然各有特点、各不相同,但都具有在约束条件下追求目标优化的共性模式,只不过每个子问题存在的环境条件、约束方式、优化目标不尽相同罢了。另外,在实际系统中,这些子问题也往往都是同时交叉存在的,因此分解后的有效集成也是达成生产计划与调度问题求解的关键。对于本书讨论的复杂制造系统,因其具有规模大、多重入流程、约束复杂不确定性强等特点,其生产计划与调度问题不仅有一般计划与调度问题普遍具有的NP-难特性,而且还需要面对由于复杂制造本身多重入、混合加工方式等特殊复杂性,相关的研究也一直备受关注。


  

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