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MES生產(chǎn)調(diào)度任務(wù)模型

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2023-06-14     來(lái)源:e-works     作者:曹海勇博士     瀏覽次數(shù):160
        理論和實(shí)踐的統(tǒng)一這一原則一樣可以指導(dǎo)我們的制造活動(dòng),計(jì)劃和調(diào)度都是一個(gè)組織良好的制造企業(yè)不可替代的部分。計(jì)劃(理論)是對(duì)調(diào)度(實(shí)踐經(jīng)驗(yàn))的高度概括,使之上升為理論,并用來(lái)指導(dǎo)實(shí)踐,而調(diào)度(實(shí)踐經(jīng)驗(yàn))是檢驗(yàn)計(jì)劃(理論)的唯一標(biāo)準(zhǔn)。計(jì)劃是基礎(chǔ)和方向,而調(diào)度則是對(duì)計(jì)劃的細(xì)節(jié)補(bǔ)充和對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的控制。

1 生產(chǎn)計(jì)劃與生產(chǎn)調(diào)度基本概念

       計(jì)劃和調(diào)度往往看起來(lái)有很大的相似性。然而,這兩個(gè)概念也有一些區(qū)別。計(jì)劃的英文是Planning而調(diào)度是Scheduling。計(jì)劃和調(diào)度的主要區(qū)別是,計(jì)劃決定了需要做什么和做多少,而調(diào)度則定義了誰(shuí)、何時(shí)和在哪進(jìn)行操作。

       生產(chǎn)計(jì)劃是對(duì)整個(gè)制造過(guò)程的策略,制作一張由產(chǎn)品所需的所有過(guò)程組成的地圖。生產(chǎn)調(diào)度組織了整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的獨(dú)立部分,并根據(jù)實(shí)時(shí)工作流程進(jìn)行調(diào)整。

       計(jì)劃是創(chuàng)建一個(gè)主生產(chǎn)進(jìn)度計(jì)劃(MPS-Master Production Schedule),說(shuō)明需要哪些材料和資源來(lái)滿足客戶訂單和市場(chǎng)預(yù)測(cè)的需求。這一步對(duì)于確保企業(yè)有足夠的材料和資源能力來(lái)按時(shí)生產(chǎn)至關(guān)重要。

       調(diào)度是創(chuàng)建了一個(gè)生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃(OS-Operation Schedule),分配資源的使用時(shí)間以完成生產(chǎn)計(jì)劃。在生產(chǎn)中,調(diào)度員制定工人、設(shè)備和材料的時(shí)間表。它反映了一個(gè)項(xiàng)目的“時(shí)間”,通過(guò)分配適當(dāng)?shù)馁Y源,讓生產(chǎn)計(jì)劃在一段時(shí)間內(nèi)完成。

       一個(gè)與資源和材料調(diào)度過(guò)程一致的生產(chǎn)計(jì)劃,才能幫助企業(yè)對(duì)變化做出快速反應(yīng)。計(jì)劃和調(diào)度過(guò)程之間的任何差異或分歧都會(huì)造成效率低下,從而使企業(yè)付出高昂的代價(jià)。分歧越大,成本就越高。

2 主生產(chǎn)進(jìn)度計(jì)劃

       計(jì)劃涉及整個(gè)制造過(guò)程的高層次,計(jì)劃的對(duì)象是產(chǎn)品,其目標(biāo)是平衡資源和需求。計(jì)劃是確定一個(gè)項(xiàng)目需要生產(chǎn)多少的過(guò)程。計(jì)劃并不關(guān)心是否有可能生產(chǎn)某個(gè)數(shù)量。它只回答一個(gè)問(wèn)題:根據(jù)實(shí)際的客戶需求和預(yù)測(cè)的客戶需求,需要生產(chǎn)多少產(chǎn)品。這個(gè)過(guò)程的結(jié)果是一個(gè)計(jì)劃,通常被稱為主生產(chǎn)進(jìn)度計(jì)劃。主生產(chǎn)進(jìn)度計(jì)劃只確定了“什么”和“多少”,在一個(gè)時(shí)間段內(nèi)需要生產(chǎn)多少。主生產(chǎn)進(jìn)度計(jì)劃的時(shí)間范圍是3個(gè)月以上。

       主生產(chǎn)進(jìn)度計(jì)劃的負(fù)責(zé)人是工廠主計(jì)劃員,可以預(yù)測(cè)需求和供應(yīng)之間的關(guān)系,控制什么時(shí)候需要增加或減少生產(chǎn)。我們?nèi)匀灰员鞠盗兄v座中的紅酒瓶塞(如圖1)為例,主計(jì)劃員制定主生產(chǎn)計(jì)劃需要考慮的要素:

       ●加工瓶塞的原料(材料清單或BOM

       ●你已經(jīng)有的原料或零件(手頭的庫(kù)存)

       ●生產(chǎn)將花費(fèi)多少錢(qián)(資源成本)

       ●需要多少原料,什么時(shí)候需要(頻率和批量)

       ●生產(chǎn)一個(gè)批次瓶塞需要多長(zhǎng)時(shí)間(制造周期)

紅酒瓶塞示例 

圖1 紅酒瓶塞示例

       主生產(chǎn)進(jìn)度計(jì)劃是依據(jù)銷售訂單和銷售預(yù)測(cè)的時(shí)間、制造提前期和原材料采購(gòu)提前期、庫(kù)存等來(lái)計(jì)算,按無(wú)限產(chǎn)能計(jì)劃生產(chǎn)訂單的最早開(kāi)始時(shí)間和最晚結(jié)束時(shí)間。

3 生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃

       紅酒瓶塞有多個(gè)加工零件組成,主生產(chǎn)進(jìn)度計(jì)劃要拆解到零件生產(chǎn)計(jì)劃,才能下達(dá)到車間。對(duì)于車間來(lái)說(shuō),需要更詳細(xì)的生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃,因?yàn)檐囬g通常是以工序?yàn)閱卧M織生產(chǎn)。生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃是調(diào)度工作的產(chǎn)出,調(diào)度的對(duì)象是設(shè)備,通常由車間調(diào)度員負(fù)責(zé),要逐周、逐日、甚至逐小時(shí)地進(jìn)行排產(chǎn)。其目的是在日歷中的某個(gè)時(shí)間安排每一項(xiàng)操作,分配資源和工人,并計(jì)劃所有的詳細(xì)步驟。

       生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃不是一個(gè)預(yù)測(cè),但它需要看到未來(lái),并讓適當(dāng)?shù)馁Y源在他們需要的時(shí)候出現(xiàn)在他們需要的地方。它是主生產(chǎn)進(jìn)度計(jì)劃和實(shí)際生產(chǎn)之間的橋梁,它有助于及時(shí)地分配必要的資源。

       車間調(diào)度員需要確定:

       ●哪些生產(chǎn)訂單應(yīng)該先安排生產(chǎn)

       ●應(yīng)該安排到哪臺(tái)機(jī)器上生產(chǎn)

       ●哪臺(tái)機(jī)器將在每個(gè)班次、每天和每周運(yùn)行

       ●每個(gè)班次、每天和每周由誰(shuí)來(lái)操作每臺(tái)機(jī)器

       ●必要的原料和零件數(shù)量是多少,何時(shí)必須到達(dá)

       生產(chǎn)調(diào)度安排對(duì)于精益生產(chǎn)或及時(shí)生產(chǎn)尤其重要,它是基于靈活的適應(yīng)和巧妙的時(shí)間“見(jiàn)縫插針”安排生產(chǎn)計(jì)劃,以充分利用材料和人力資源。

4 MES生產(chǎn)調(diào)度的任務(wù)模型

       MES任務(wù)“生產(chǎn)調(diào)度”支持從“工單管理”中收到的作業(yè)隊(duì)列,根據(jù)生產(chǎn)目標(biāo)(時(shí)間和數(shù)量),必須考慮到資源和材料的可用性等限制和生產(chǎn)過(guò)程的各種中斷,產(chǎn)生一個(gè)作業(yè)時(shí)間表,即生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃。MES“生產(chǎn)調(diào)度”的任務(wù)模型如圖2所示。

       “生產(chǎn)調(diào)度”一方面是前瞻性分析,基于當(dāng)前產(chǎn)能安排生產(chǎn)任務(wù)。另一個(gè)方面是對(duì)突發(fā)事件作出反應(yīng)的需要,這種實(shí)時(shí)能力是MES的核心特征。它形成一個(gè)控制回路,允許對(duì)生產(chǎn)計(jì)劃進(jìn)行持續(xù)修改和對(duì)生產(chǎn)過(guò)程干預(yù)。

       這份計(jì)劃可能包含沖突,需要反復(fù)評(píng)估和解決。計(jì)劃中的沖突由系統(tǒng)自動(dòng)程序或調(diào)度員干預(yù)來(lái)解決。生產(chǎn)過(guò)程中的意外事件(如設(shè)備故障停機(jī),前工序因?yàn)椴涣悸蔬^(guò)高延遲結(jié)束等)會(huì)導(dǎo)致進(jìn)一步的沖突,必須按照同樣的方法找到解決方案。

MES生產(chǎn)調(diào)度任務(wù)模型 

圖2 MES生產(chǎn)調(diào)度任務(wù)模型

       生產(chǎn)目標(biāo)是更高層次的生產(chǎn)控制數(shù)據(jù),如遵守最后期限、制造周期、利用率和在制品數(shù)量等。

       生產(chǎn)調(diào)度最初基礎(chǔ)是一個(gè)作業(yè)隊(duì)列,取決于制造業(yè)的類型和規(guī)模。例如,離散制造業(yè)的作業(yè)隊(duì)列經(jīng)常是由許多不同大小的訂單組成的,需要以最符合時(shí)間安排的方式和最優(yōu)化的順序分配給多臺(tái)機(jī)器。連續(xù)生產(chǎn)的作業(yè)隊(duì)列可能只由一個(gè)或幾個(gè)機(jī)器的幾個(gè)訂單組成,在某些情況下,可以以定期訂單的形式出現(xiàn)。無(wú)論哪種類型的生產(chǎn),這些訂單可以被分解為工序作業(yè)。通常情況下,多工序工單、單工序工單和裝配工單的工序設(shè)置、加工和運(yùn)輸時(shí)間是有區(qū)別的,需要在工藝建模時(shí)建立工序的時(shí)間模型。

       生產(chǎn)調(diào)度考慮執(zhí)行生產(chǎn)任務(wù)所需的設(shè)備:設(shè)備應(yīng)該在特定時(shí)段需要時(shí)可用,并且應(yīng)該安排維護(hù),使其處于良好的工作狀態(tài)。如果設(shè)備在不同的部門(mén)之間共享,或用于生產(chǎn)不同的產(chǎn)品系列,調(diào)度員應(yīng)該進(jìn)行溝通,以確保沒(méi)有重疊或競(jìng)爭(zhēng)資源的情況。

       生產(chǎn)調(diào)度協(xié)調(diào)制造過(guò)程的物流,使工作如期完成,同時(shí)盡可能地減少資源的浪費(fèi)。為了有效地安排生產(chǎn),需要確保所有需要加工的材料在開(kāi)始生產(chǎn)前可用。如果缺少工序所需的材料,將會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)作業(yè)中斷。

       生產(chǎn)調(diào)度必須有效地安排人員,使生產(chǎn)能夠順利進(jìn)行。在這個(gè)過(guò)程中的每個(gè)階段都應(yīng)該有足夠的工作人員,他們必須經(jīng)過(guò)培訓(xùn)后具備必要的技能,熟練地完成需要完成的工作。

       排產(chǎn)是生產(chǎn)調(diào)度的重要環(huán)節(jié),目的是:

       ①制定一個(gè)可行的生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃
       ●解決與能力有關(guān)的沖突
       ●對(duì)計(jì)劃中的交貨期進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)控,確保遵守最后期限

       ②生產(chǎn)優(yōu)化
       ●在資源方面優(yōu)化訂單順序,減少設(shè)置時(shí)間
       ●減少周期時(shí)間,提高產(chǎn)量
       ●減少在制品庫(kù)存
       ●提高資源的使用和利用率

       生產(chǎn)調(diào)度的結(jié)果是一個(gè)時(shí)間表,提供給生產(chǎn)人員或其他MES任務(wù),包括設(shè)備作業(yè)隊(duì)列、物料配送時(shí)間表、運(yùn)輸訂單等。

       經(jīng)過(guò)排產(chǎn)后得到的作業(yè)隊(duì)列往往產(chǎn)生沖突,即排產(chǎn)結(jié)果確認(rèn)的時(shí)間與要求時(shí)間產(chǎn)生沖突。顯然,這是資源能力和材料供應(yīng)方面的瓶頸。因此,已經(jīng)創(chuàng)建的日程表通常被沖突所困擾。MES任務(wù)“生產(chǎn)調(diào)度”必須指出這些沖突,并制定可能的解決方案。然而,在任何時(shí)候,生產(chǎn)經(jīng)理都應(yīng)該有可能通過(guò)決定來(lái)發(fā)布有沖突的計(jì)劃。
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