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企业培训师观点:企业生产管理系统车间调度管理模块设计

吉宁博士 2015年12月11日 企业培训师观点

  在约束条件下,调度的目标是将作业合理地安排到各机床,优化作业的加工次序和加工开始时间。车间根据作业计划分派各班组、各工作地的任务,形成车问的执行计划。如何生成合理有序的车间执行计划,有效进行车问生产调度控制是企业生产管理人员必须研究的一个重要的课题。车间生产调度就是对一个可用的加工机床集在时问上进行加工任务的分配,以满足一个性能指标集。典型的车间生产调度问题包括一个要完成的作业集,每项作业由一个作业集组成。

  1.企业生产管理车间调度的现状分析

  在生产指挥活动中,生产调度机构作为一个指挥和指令中心,它不断获取生产过程产生的各种信息,并经常将这些信息与既定的生产作业计划和其他标准定期进行比较。计划性、合理性、预防性是对调度工作的基本要求。该在企业生产管理调度方面存在的缺陷是显而易见的,主要表现在以下几个方面:

  (1)对许多与生产有关的数据由于受工作量限制未予记录,或记录不完整、不规范,难以追查某些由于管理失误而引起的责任事故。即便已记录的数据在统计汇总中也难免发生错误,这些都难以满足现代企业生产管理中用数字说话,实现科学管理的要求。

  (2)由于没有建立基本的企业生产管理信息系统,因此生产信息零乱而分散。通常情况下,许多信息对指挥下一个生产周期、下一天、甚至下一个小时的生产都很重要,在手工处理方式下要靠调度对纸质资料逐个查询,现场查问或测试、手工记录并统计汇总,不仅工作量大,而且速度较慢,难以提升工作效率,且很难实现加工车间与其他职能部门的信息共享,使决策部门难以及时发出正确的生产指令。

  (3)对零件的加工工时与设备利用情况没有进行定量分析,造成编制企业生产管理计划与进行生产调度决策的依据不足。

  (4)车间作业调度上,完全依赖个人经验来安排零件的加工,很难做到计划智能化调度。由于设备数量多月分布较分散,因而极易造成设备负荷的不均衡并增加设备的空闲时间。同时,由于人为因素对企业生产管理影响较大,也增加了生产的随意性。

  (5)调度工作缺乏预见性和预防性。在企业生产管理过程中,经常会遇到一些突发性问题,这要求调度人员及时调整作业计划;同时,调度工作要以防为主,必须避免被动地抓缺件、堵漏洞的消极做法,而这些不借助于计算机,单独依靠人工管理是难以实现的。

  2企业生产管理车间调度模块的目标

  该企业机加工车间是典型的多品种、中小批量生产类型,且主要加工件的工艺相似性大,非常适合应用成组技术来安排生产。

  在数据库设计时,通过对主要加工件的加工工艺分析,根据其工艺特点与成组工艺的设计原则,建立一个成组工艺库。企业生产管理作业的排序,采用基于成组技术的优化调度算法,对零件进行合理分组后,对于每道工序只有单台机床加工的情况,应用彼得罗夫——哈姆算法,使其具有计算时问短、排序算法易于实现等优点。

  在数据库管理上,根据数据库之间的逻辑关系与零件的成组特性,能方便实现产品系列、零件、成组工艺等信息的管理。制定系统目标如下:

  2.1为生产决策提供重要依据

  良好的生产作业排序方案,是编制生产作业计划的重要依据。企业生产管理调度方案的顺利实施要靠生产,供应、工艺等部门的密切协作来完成;而生产调度系统可以为相关部门提供基本数据,这些数据是进行生产决策的基础。

  2.2合理选择调度方法

  应用先进合理的生产调度算法,以优化一定的生产指标参数,如缩短零件的加工时间、减少在制品数量、提升设备利用率等,它们是生产调度系统最直接的目标。

  2.3把调度的生产指令规范化、具体化

  使调度工作有计划性、合理性、预见性,保证生产调度的各环节紧密衔接。企业生产管理调度系统中数据库及其管理模块的建立,促使了相关数据的规范化,并对生产设备、产品、零件、加工工艺等实行有效管理。

  2.4节省成木和日常费用开支

  由于生产调度与管理工作实现了计算机管理,提升了管理的科学性与有效性,通过对生产过程进行合理的组织,可减少成品、半成品及毛坯库存量,消除浪费。同时,大量的统计工作和信息传递工作由计算机完成,可节省部分管理费用。

  2.5提供友好的用户操作界面

  为简化及方便操作,尽量减少用户的录入工作量,提升信息处理速度和准确性,使查询一条记录的时间不超过20秒,输出排产计划表、生产日报表、施工单等各类表格的时间不超过1分钟,计算准确性到达100%。

  3企业生产管理车间调度模块的优化算法分析

  目前,国内外对生产调度问题的研究已有几十年的历史,我国从八十年代也开始了对此问题的研究。各种排序理论与算法层出不穷,在理论研究上取得了很大进展,各种算法所得到的结果有时不一定是最优,而只是近优,但在大多数情况下是最优的或接近于最优。

  本文不能也没有必要穷尽各种算法。彼得罗夫——哈姆算法在按零件类别组建多个成组生产单元时,求解相对简单且会得到多个排序方案,只须计算有限个方案的总流程时间,便可迅速找出入选方案,因此,本系统采用彼得罗夫——哈姆算法解决若干零件组之间的排序问题。彼得罗夫——哈奶算法是从约翰逊算法演变而来的,它研究的是一组零件在生产单元中不同机床加工时的作业排序问题,以及若干零件组之间的排序问题。在此,确定一个零件组内各零件的排产顺序。

  彼得罗夫——台姆算法的原理如下:设某一零件组在某个生产单元加工,零件组内有零件n种,生产单元有设备m台,每种零件在每台设备上的一批加工时间为tg,从而得到时间矩阵。

  彼得罗夫运用约翰逊算法原理,将二台机床分为两部分:(M1、M2……Mh)与(MH、MH+1……MN),相当于将(M1、M2……Mh)看成一台为M的机床,把后面的(MH、MH+1……MN)看成一台为M’的机床。这样便将m台机床转化为M与M’两台机床。第1种零件在机床M、M’上的一批加工时间总和分别为:

  当机床数m为偶数时,h=m/2,H=m/2+1;当m’为奇数时,h=H=(m+1)/2。
4企业生产管理车间调度模块功能需求

  在对用户需求及系统目标分析的基础上,根据管理的对象的不同,处理对象的不同,同时还考虑到信息收集和传递的特点,从计算机易于实现的角度,将企业生产管理车间调度系统划分为四个功能模块,它们是作业计划、作业拆解、任务排序和用户登陆模块,功能结构如图一所示。该模块功能如下:


图一功能结构图

  (1)设备生产能力的平衡核算

  (2)机械制造车间作业计划编制

  (3)工作作业计划编制工段作业调度

  (4)各计划和票据的制表和打印

  5模块的实现

  (1)用户登录模块

  验证用户名与密码,完成用户的登录。

  (2)作业计划模块(界面如图二)

  负责对订单的添加、查询、修改和删除等操作。

 
图二作业计划模块的窗体效果

  (3)作业拆解模块(界面如图三)

  负责查询未加工零件开生成加工计划,按各种调度规则进行排序。


  图三任务拆解模块的窗体效果

  (4)任务排序与自动分配模块(界面如图四)

  负责通过不同的算法对任务进行分配,并查看设备负荷情况。


  图四按调度规则排序模块的窗体效果

  6结束语

  不同的生产调度方法,与不同的优化目标各有优劣,关键是采用的企业生产管理调度方法必须以具体的生产情况确定。研究如何应用合理的调度算法,开发出先进而实用的生产调度与企业生产管理系统,是每个一个企业所必须分析和研究的课题。本文将企业的自身生产特点贯穿于系统总体设计过程,有效的解决了企业生产管理实际问题,为机械加工零件的作业排序问题提供借鉴。

About 吉宁博士

真正的实战派企业培训师,长期致力于人力资本、公司行为、市场营销、企业战略及领导力发展等组织实践与研究,数十年来参与及主持过的管理咨询项目累计逾千次;受邀主讲过的各类企业培训课程累计逾万次。