CN111915410B - 面向高动态生产物流过程的智能管控*** - Google Patents

面向高动态生产物流过程的智能管控*** Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种面向高动态生产物流过程的智能管控***，涉及物流管控技术领域，包括智能对象的生产物流管控平台，所述智能对象的生产物流管控平台，包括应用层；所述应用层包括智能拉单模块、减仓模块、智能调度模块、配料管理模块、统计分析及可视化模块和基础信息管理模块；智能拉单模块用于将客户订单拉入模块订单池中，并依次将订单放入对应的车间订单池中，各车间订单池中的订单按照发货日期先后进行排序，依据产能和相关规则对订单进行合并，生成当日生产计划；本发明提供的智能管控***解决原有下单模式造成的计划员无法从全局的角度获取销售订单信息进行优化决策，导致联动订单无法被各车间同时生产、下线等问题。

Description

面向高动态生产物流过程的智能管控***
技术领域
本发明涉及智能物联网管控技术领域，特别是涉及一种面向高动态生产物流过程的智能管控***。
背景技术
现阶段客户需求水平不断提高，小批量/个性化的生产需求极为迫切。工业4.0是应对此高动态生产模式的最高级解决方案：中控***将随机任务动态分解，下达到优选设备序列自主执行。但是，尽管以机器人为代表的自动化加工、物流设备正在获得广泛关注，但是总体普及率依然很低，以人工的方式进行任务处理和设备操作仍是多数企业运作的主要模式。因此，如何基于“操作工”来实现“任务管理过程”和“设备操作过程”的高度融合就成为当前条件下能否以接近“工业4.0”的方式满足个性化生产需求的关键。
同时随着智能制造的广泛应用，迫切需要建立一种针对小批量/个性化、周期短、消耗少，同时配合网络技术等信息化技术的生产物流高动态的组织模式。而国内大部分传统制造企业因产品特点、加工工艺、生产管理方式等原因，生产物流方式仍是基于传统纸质任务单来安排操作任务，任务响应速度慢、处理过程耗时，且与设备操作串行发生而增加生产时间；即使目前市场上研发出一些大型物联设备解决了任务动态投放和处理的问题，但昂贵的成本也成为大规模应用的瓶颈。因此急需将“管理手段-信息交互-物理操作”有机融合，操作过程与任务接收/反馈并行发生。实现面向高动态生产物流过程的便携式智能物联设备及其管控平台保证携带的便利和成本的低廉，实现广泛应用。
传统制造企业普遍存在单机生产对工件生产信息的全面监控能力不足，产品的生产周期长，加工效率低、产品不良率高等问题。智能便携式物联制造是继企业“机器换人”之后的又一次转型升级的必然选择。实现“信息换人”、“数据换人”。它将工业互联网***以轻量化、低成本、可配置、可扩展的模式面向各类制造装备和***进行泛在式的普及应用与服务，从而获取全面、精确、完整的工业大数据，构建支撑智能制造优态运行过程的工业互联网信息架构和大数据智慧管控技术。
传统的操作方式是基于纸质任务单来安排操作任务，任务响应速度慢、处理过程耗时长、与设备操作串行发生而增加了生产时间，且昂贵的成本也成为大规模应用的瓶颈。实际上，工业智能便携式物联设备核心就是为了满足小批量/个性化的客户需求。但国内外大多数应用在生活娱乐用品上，在工业应用很少。随着我国工业化与信息化的深度融合，开始逐步推进企业信息可视化管理和业务智能化管控的开发。但多集中于基础设备的改造与信息化的提升、或局部智能化的测试与初探，总体普及率依然很低，缺乏一套完整的智能便携式物联设备及其管控***来支撑其实际落地应用。
智能设备发展速度日新月异，当智能手机已经基本普及之后，而智能便携式物联设备则成为了厂商们的宠儿，成为电子产品消费中的一个新热点。从苹果手表到小米手环，智能便携式物联设备开始逐渐被大众开始接受，然而智能便携式物联设备的发展在全球范围内仍处于初级阶段，产品的研发和技术上尚未成熟，预计未来两年将进入快速增长期，目前市场或将开始成熟。
随着智能家居等一系列借助网络连接的智能生态***逐渐成型，智能便携式物联设备作为离人最近的智能设备，在担负起用户数据收集的任务同时，更多的将会扮演一个控制终端的角色。尽管如此，就目前来看智能便携式物联设备无论是功能技术层面，还是用户覆盖都处于较初级的阶段，未来智能生态***的搭建还有很长的路要走。纵观国内外发展趋势，就应用领域看，目前在医疗与保健、健身与健康、信息娱乐等领域对智能便携式物联设备存在日益成长的需求。相比之下，智能穿戴设备应用于工业领域的市场规模要小些，但前景较为广阔。
目前，现有技术中的生产物流过程的智能管控***的车间调度过程存在的主要现状有两个：1)生产调度工作耗时耗力；2)生产调度结果不优，造成订单无法按时完成，存在欠货等待问题。
针对两点业务问题进行技术分析如下；
第一个问题的主要原因如下：由于执行过程状态不透明，各关键环节(车间仓和原材料库存信息、生成进度信息、设备可用情况等)信息传递滞后，导致计划及生产人员需要花费大量时间确定现场资源的可用性，最终造成调度效率低下。
第二个问题的主要原因如下：产品种类多样，订单组成多样(同一订单含有多种产品组合)，生产方式灵活(MTO与MTS两种生产模式相结合)。从订单性质和生产方式两方面决定生产调度是一个复杂的工作，但现实依靠人工经验造成调度结果不优；
生产调度规则及约束复杂，生产过程不确定性高。从生产过程方面也决定生产调度是一个复杂工作，现实依靠人工经验造成调度结果不优；
调度员接受客户下达的指定订单，在这批订单的约束下进行调度，无法获取车间全局订单的信息，调度局限性大。人工调度缺乏对于生产车间全局信息(如原料仓库存、同一客户订单在其他车间生产进度)的掌控；
因此如何研制出一套在工业领域中完整的智能便携式物联设备及其管控***成为国内外研究热点。
发明内容
为解决现有技术中存在的技术问题，本发明针对如何管控小批量/个性化的高动态生产物流环境下的问题，提出的一套完整的智能便携式物联设备及其管控***解决方案。既改变了传统人工方式进行的任务处理和设备操作方式的弊端，也符合我国工业化和信息化深度融合的要求，更是制造企业当前智能升级转型的迫切需求。具体第，本发明的解决思路如下：执行层面：在生产执行的关键节点(如投料、质检合格、产品下线)获取实时进度信息，收集各订单执行进度；通过***表单记录原材料仓存信息和车间仓存信息，并自动更新仓存信息。
管理决策层面：开发一套智能生产调度***，从订单下达车间开始优化，考虑各车间联动，通过生产基础信息和调度规则的合理建模以及现场数据实时全面获取，做出优化的生产计划，并允许人工调整，以满足生产实际需求。
具体技术方案如下：
本发明提供了一种面向高动态生产物流过程的智能管控***，包括智能对象的生产物流管控平台，所述智能对象的生产物流管控平台，包括应用层；所述应用层包括智能拉单模块、减仓模块、智能调度模块、配料管理模块、统计分析及可视化模块和基础信息管理模块；
智能拉单模块用于将客户订单拉入模块订单池中，并依次将订单放入对应的车间订单池中，各车间订单池中的订单按照发货日期先后进行排序，依据产能和相关规则对订单进行合并，生成当日生产计划；
减仓模块用于通过从智能拉单***中取出当日生产计划，并将自动对各订单进行减仓操作，生成净需求；
智能调度模块用于将自动对减仓模块减仓操作后的相同订单进行合并，根据产品分类规则信息将产品分为MTO和MTS两类产品，模块将分别对两类产品进行排序、选缸、确定最终生产量、确定生产批次操作，最终自动生成生产计划单；
配料管理模块用于实现将原材料的库存数量与生产订单所需的原材料数量进行比对分析，当发生缺料时触发排成***报警，提示原材料不足；
统计分析及可视化模块是基于减仓、调度和生产的实时信息，为用户提供订单生产进度可视化看板；
基础信息管理模块用于将车间生产设备清单、设备损耗参数、产品信息、产品分类标准资料以表单形式录入***以支持***的运作。
优选地，本发明还还包括智能对象层，所述智能对象的生产物流管控平台还包括资源管理层、服务层；所述智能对象层、资源管理层、服务层和应用层从下到上依次设置；
所述智能对象层用于通过智能便携式物联设备将“生产-物流”过程中的“人”和“物”进行智能封装，下达工作任务并反馈任务状态；
所述资源管理层用于支持智能便携式物联设备以工作流方式自主接入、动态管理；
所述服务层用于支持管理者和操作者基于特定业务流程进行双向信息交互；
所述应用层用于执行特定生产物流管理的用户接口；
所述智能便携式物联设备包括：第一物联设备、第二物联设备和第三物联设备：所述第一物联设备用于进行批量数据读取和定位执行人员位置；所述第二物联设备用于在执行数据读取操作后再额外进行某个“逻辑处理”来实现数据的确认/取消、累计、对比；所述第三物联设备用于在不同时间获取不同维度的数据，也用于在获取数据后需进行数据修正。
优选地，所述智能拉单模块包括销售订单池、车间计划订单池、拉单规则；其中，销售订单池为***中记录的未来所有客户订单；车间计划订单池包含各车间当日或次日需要安排生产的计划订单；拉单规则为拉单模块将订单从销售订单池拉入到车间计划订单池提供依据；所述智能拉单模块由各车间计划员根据实际情况从销售订单池中按照车间产能确定次日实际需要安排生产的销售订单，将其拉入到车间计划订单池中。
优选地，所述智能拉单模块将根据实际情况从销售订单池中按照车间产能确定次日实际需要安排生产的销售订单，将其拉入到车间计划订单池中的方法包括以下步骤：
S1：读取客户***中的订单进行人工或自动分单，再判断是否为多车间联动订单，若是，将订单分开并标记联动订单，放置到对应车间订单池；
S2：获取未来一段时间的销售订单放入销售订单池，并将订单根据发货期分为PA和PB两部分；PA为当日或次日发货的订单，PB为二天后发货的订单；
S3：将PA部分的订单全部拉入到车间计划订单池中以安排生产；并将PB部分销售订单根据发货期、订单大小及是否多车间联动订单优先级进行排序，其中需对车间联动订单进行拆分、标记；
S4：将联动订单在同时序订单中排前，并将同一天发货的相同产品订单合并，依据车间设备产能估算订单；
S5：根据各车间产能大小、合并生产需求判断PA部分是否满足达到当日产能，若是，拉单结束，如否，则遍历PB，按发货日期先后，从PB中筛选出合适订单与PA合并，拉单结束。
优选地，步骤S1中的标记联动订单包括如下步骤：
S01：标记所有联动订单，并设立联动订单同时下拉/下达约束；
S02：按照发货时间对订单分类排序，并将订单分为PA和PB两部分；
S03：按照PA种类，从PB中按照顺序拉单；
S04：判断合并时下拉订单是否有联动，若没有联动，进入步骤S05；若有联动，则判断该订单的联动车间是否已经下拉该订单，若已经下拉该订单，则进步步骤S05；若未下拉订单，则判断该联动订单是否可以满足同一天下线，若满足，则更改联动车间中该订单的排序优先级；若满足，则循环步骤S03-S04；
S05：拉单，合并生产。
优选地，所述减仓模块进行减仓操作方法为：
根据客户订单需求量以及车间仓现存成品、半成品及配方仓存量自动计算出客户净需求，再由计划生产量推算各产品虚拟仓存量并记录，作为下一次计划的参考；
成品下线上托盘后，下线员根据实际成品/半成品产出量及产品余量通过***界面及时输入仓存量以更新实际仓存信息。
优选地，所述配料管理模块进行配料分方法为：
获取到生产订单并导出物料需求信息，与原料仓现有库存信息进行对比；当物料库存量低于设定的阈值时，***将生成物料欠缺报表，并发出缺料提示。
优选地，统计分析及可视化模块用于完成后台数据统计和分析，并提供可视化工具给用户进行实时跟踪；用于生产进度数据实时分析看板，设备占用情况实时看板和订单完成情况统计看板。
优选地，所述基础信息管理模块包括***基础信息和调度基础信息，***基础信息包括人员信息、设备详细信息产品信息、可用设备清单和权限管理权；所述调度基础信息包括产品损耗参数、产品与设备对应关系、产品间互斥与兼容性质、分类标准、产品的经济批量和调度规则。
优选地，所述应用层包括输入部分和输出部分，输入部分包括第一输入部分，第二输入部分和第三输入部分，所述第一输入部分为销售订单和备货订单，销售订单根据客户实际需求制定，备货订单作为应对未来客户需求而人为添加的预测型订单；
第二输入部分为各车间生产计划制定与生产过程管控所需的基础参数；
第三输入部分为订单生产过程中各关键节点生产进度信息；获取的关键节点数据包括投料开始节点、质检通过节点及成品下线节点；
输出部分包括第一输出部分、第二输出部分和第三输出部分；
第一输出部分为车间生产调度计划；客服下达次日生产计划和备货计划后，***根据客户需求量和车间设备情况，制定每个各订单对应产品的实际生产数量和生产所选择的设备，以及生产顺序，从而指导原料仓进行备料计划以及车间现场对设备的合理安排。
第二输出部分为原材料欠货表；***根据产品计划生产量确定计算原材料需求，当原材料仓库发现缺货时发出缺料提示，提醒相关人员尽快备齐原材料及包装物以满足生产需要。另一方面，为计划人员手工调整计划生产量提供参考依据。
第三输出部分为统计分析结果；包括订单生产进度看板、设备利用率以及计划按时完成率、计划完工时间。
优选地，所述第一物联设备包括可穿戴手环、可穿戴项链或智能戒指；所述可穿戴手环用于产品码扫描以及显示信息，所述可穿戴项链用于产品码读取和定位；所述智能戒指用于产品码读取和定位；所述第二物联设备包括可穿戴手套、可穿戴鞋或智能眼镜；所述可穿戴手套用于在质检、盘点和合格品确认时将手势行为转换为数据，所述可穿戴鞋用于在出入库和移库时将脚的行为转化为数据和进行重力感应；所述智能眼镜用于将在入库引导、安防和生产物流速度监控时进行视网膜识别；所述第三物联设备包括可穿戴笔、可穿戴头盔或智能腰带；所述可穿戴笔可用于在托盘绑定、巡检时进行签字、RFID标签读取、plug-in式通用结构、数据修正；所述可穿戴头盔用于在生产物流进度监控、课内调整、配送引导、巡检时的信息显示、视网膜识别和定位；所述智能腰带用于在移库导航、紧急任务提示、托盘识别中进行导航、震动提醒和RFID标签读取；
第二物联设备包括行为识别模块，所述行为识别模块包括行为-数据转化算法包，所述行为-数据转化算法包用于将执行人员的行为动作转换为数据；
所述第三物联设备包括数据处理模块和数据存储模块，所述数据处理模块用于将获取的数据进行处理，所述数据存储模块用于将处理后的模块进行存储。
优选地，所述第三物联设备包括通用接口，用于实现与不同传感器模块的即插即用功能。
优选地，所述数据处理模块包括数据清洗、数据压缩和数据分类；所述数据清洗采用最近邻插补法插补异常
数据，在所有的历史数据中找到与缺失样本最接近样本的该属性进行插补，以此来改善数据质量；所述数据压缩是用于将完成清洗后的数据进行压缩操作；所述数据分类用于对拥有相同的属性以及特征的数据进行归并操作。
优选地，所述数据存储模块采用Hadoop分布式***进行存储，Hadoop分布式***包括HDFS client、NameNode和多个DataNode；所述HDFS client和NameNode交互连接，所述NameNode作为主服务器，复杂管理文件***的命名空间，与客户端文件的访问操作，多个所述DataNode作为从服务器，用于负责管理存储的数据。
与现有技术相对比，本发明的有益效果如下：
(1)本发明基于广泛兼容性的轻量级、易配置、可拓展智能物联设备的开发解决了生产现场中存在多类别信号、多种通讯协议和异构网络的信息采集问题；同时还要有别于传统智能物联设备的体型臃肿、配置复杂、扩展受限，实现弱化***与生产现场的强耦合配置，使得其能随意移动、拆装和升级。
(2)本发明基于复杂工业数据的集成技术开发，解决了因复杂工业数据具有多源性获取、数据分散、非结构化数据比例大及关联性强，而不能使装备物联网数据(半结构化数据)、外部互联网数据(非结构化数据)和企业信息***(结构化数据)进行有质量的集成的技术问题。
(3)本发明将智能便携式物联设备及概念从民用引入工业领域，结合当前工业发展阶段和企业接受程度，总结典型需求对工业用智能便携式物联设备的功能进行层级化、模块化分类，开发低应用门槛的系列化、模块化的工业智能便携式物联设备，扩大普及应用潜力；
(4)通过将工业智能便携式物联设备的实时信息处理能力与人力资源的业务执行能力进行实体物理融合以及信息逻辑融合(存储在云资源管理中心)，提出了基于智能便携式物联设备的“人-机融合”工业智能体建模与管理方法，并建立可扩展、易配置的通用信息架构将工业智能体与传统物联网设备进行一致性管理。
(5)智能拉单模块由各车间计划员根据实际情况从销售订单池中按照车间产能确定次日实际需要安排生产的销售订单，将其拉入到车间计划订单池中。解决原有下单模式造成的计划员无法从全局的角度获取销售订单信息进行优化决策，导致联动订单无法被各车间同时生产、下线等问题。
(6)本发明提供的管控***执行过程状态透明，各关键环节(车间仓和原材料库存信息、生成进度信息、设备可用情况等)信息传递及时，计划及生产人员花费少量时间确定现场资源的可用性，因此调度效率高。
附图说明
图1为本发明提供的管控***的整体框架图；
图2为本发明提供的应用层总体流程及模块框架图；
图3为本发明提供的应用层模块划分及主要用户示意图；
图4为本发明提供的智能拉单模块逻辑图；
图5为本发明提供的联动控制逻辑图；
图6为本发明提供的减仓模块的实现流程图；
图7为本发明提供的智能调度模块上层排产逻辑图；
图8为本发明提供的智能调度模块下层调度规则；
图9为本发明提供的智能调度模块下层调度流程图；
图10为本发明提供的配料管理模块实现流程图；
图11为本发明提供的统计分析及可视化模块；
图12为本发明提供的基础信息管理模块；
图13为本发明提供的数据存储模块框图。
具体实施方式
下面结合附图1-13，对本发明的具体实施方式作详细的说明。
具体技术方案如下：如图1所示，本发明提供了一种面向高动态生产物流过程的智能管控***，包括智能对象层、以及智能对象的生产物流管控平台，所述智能对象的生产物流管控平台包括资源管理层、服务层和应用层；所述智能对象层、资源管理层、服务层和应用层从下到上依次设置；
其中，本发明提供的应用层包括输入部分和输出部分，输入部分包括第一输入部分，第二输入部分和第三输入部分，所述第一输入部分为销售订单和备货订单，销售订单根据客户实际需求制定，备货订单作为应对未来客户需求而人为添加的预测型订单；
第二输入部分为各车间生产计划制定与生产过程管控所需的基础参数；
第三输入部分为订单生产过程中各关键节点生产进度信息；获取的关键节点数据包括投料开始节点、质检通过节点及成品下线节点；
输出部分包括第一输出部分、第二输出部分和第三输出部分；
第一输出部分为车间生产调度计划；客服下达次日生产计划和备货计划后，***根据客户需求量和车间设备情况，制定每个各订单对应产品的实际生产数量和生产所选择的设备，以及生产顺序，从而指导原料仓进行备料计划以及车间现场对设备的合理安排。
第二输出部分为原材料欠货表；***根据产品计划生产量确定计算原材料需求，当原材料仓库发现缺货时发出缺料提示，提醒相关人员尽快备齐原材料及包装物以满足生产需要。另一方面，为计划人员手工调整计划生产量提供参考依据。
第三输出部分为统计分析结果；包括订单生产进度看板、设备利用率以及计划按时完成率、计划完工时间。
所述智能对象层用于通过智能便携式物联设备将“生产-物流”过程中的“人”和“物”进行智能封装，下达工作任务并反馈任务状态；
所述资源管理层用于支持智能便携式物联设备以工作流方式自主接入、动态管理；
所述服务层用于支持管理者和操作者基于特定业务流程进行双向信息交互；
所述应用层用于执行特定生产物流管理的用户接口；
所述智能便携式物联设备包括：第一物联设备、第二物联设备和第三物联设备：所述第一物联设备用于进行批量数据读取和定位执行人员位置；所述第二物联设备用于在执行数据读取操作后再额外进行某个“逻辑处理”来实现数据的确认/取消、累计、对比；所述第三物联设备用于在不同时间获取不同维度的数据，也用于在获取数据后需进行数据修正；
如图2所示，所述应用层包括智能拉单模块、减仓模块、智能调度模块、配料管理模块、统计分析及可视化模块和基础信息管理模块；
本设计由六个功能模块组成，主要信息处理流程和模块间输入输出关系如图3所示。
***首先通过智能拉单模块将客服下单***中的客户订单拉入模块订单池中，并依次将订单放入对应的车间订单池中，如有多车间联动(一个订单需多个车间配合完成)订单须将订单拆分、标记再放入车间订单池。各车间订单池中的订单按照发货日期先后进行排序，依据产能和相关规则对订单进行合并，生成当日生产计划。
排产***通过从智能拉单***中取出当日生产计划，***减仓模块将自动对各订单进行3类、5类、8类的减仓操作，生成8类净需求。
智能调度模块将自动对相同8类订单进行合并，根据产品分类规则信息将产品分为MTO和MTS两类产品，模块将分别对两类产品进行排序、选缸、确定最终生产量、确定生产批次等系列操作，最终自动生成8类生产计划单，以满足客户需求和生产车间最佳生产量及确定生产顺序。
配料管理模块主要实现将原材料的库存数量与8类生产订单所需的原材料数量进行比对分析，当发生缺料时触发排成***报警，提示原材料不足。生产计划员/***管理员接收到报警后确定相关信息，核实原材料库存数据，按照人工处理流程进行操作。
统计分析及可视化模块是基于减仓、调度和生产的实时信息，为用户提供订单生产进度可视化看板。
基础信息管理模块主要是将车间生产设备清单、设备损耗参数、产品信息、产品分类标准等资料以***表单形式录入***以支持***的运作。
其中，如图3所示，图3为模块分布及主要用户对应关系图，纵坐标为主要用户，横坐标为应用地点。需要指出的是基础信息模块和统计分析及可视化是多用途模块，首先计划员可在车间办公室通过***可视化模块获取设备实时占用情况制定生产计划；其次，可作为车间的生产进度实时看板；最后，客服人员也可以根据订单完成情况做销售计划。另外，其可为管理人员统计分析设备利用率、订单完成率等关键指标做上层决策提供支持。基础信息模块记录产品、设备等基础参数，作为计划员制定生产计划的依据；其次，可进行***角色及权限的设定，不同角色人员具备不同的功能，明确职责。
如图4所示，通过对原有下达订单模式及生产计划流程的分析，本***拟对客服下达订单模式进行改进，设计智能拉单模块。该模块由各车间计划员根据实际情况从销售订单池中按照车间产能确定次日实际需要安排生产的销售订单，将其拉入到车间计划订单池中。解决原有下单模式造成的计划员无法从全局的角度获取销售订单信息进行优化决策，导致联动订单无法被各车间同时生产、下线等问题。该智能拉单模块包括销售订单池、车间计划订单池、拉单规则三部分。其中，销售订单池为***中记录的未来所有客户订单；车间计划订单池包含各车间当日或次日需要安排生产的计划订单；拉单规则为拉单模块将订单从销售订单池拉入到车间计划订单池提供依据。
具体地，本发明提供的所述智能拉单模块将根据实际情况从销售订单池中按照车间产能确定次日实际需要安排生产的销售订单，将其拉入到车间计划订单池中的方法包括以下步骤：
S1：读取客户***中的订单进行人工或自动分单，再判断是否为多车间联动订单，若是，将订单分开并标记联动订单，放置到对应车间订单池；
S2：获取未来一段时间的销售订单放入销售订单池，并将订单根据发货期分为PA和PB两部分；PA为当日或次日发货的订单，PB为二天后发货的订单；
S3：将PA部分的订单全部拉入到车间计划订单池中以安排生产；并将PB部分销售订单根据发货期、订单大小及是否多车间联动订单优先级进行排序，其中需对车间联动订单进行拆分、标记；
S4：将联动订单在同时序订单中排前，并将同一天发货的相同产品订单合并，依据车间设备产能估算订单；
S5：根据各车间产能大小、合并生产需求判断PA部分是否满足达到当日产能，若是，拉单结束，如否，则遍历PB，按发货日期先后，从PB中筛选出合适订单与PA合并，拉单结束。
联动控制，在现有车间的生产方式下，即每天生产完客服下达的订单，满足联动的需求应该作用在订单合并过程中。
从计划层面通过联动控制来优化订单下达，在不考虑车间生产动态性的前提下，对各车间的生产计划联动下达。
由于每一种产品的生产工时不同，为了保证联动齐套下线，故联动订单在每个车间的开始生产时间是不同的。故联动控制的重要基础是获得每种产品的标准工时(需考虑设备选择，默认选择与订单重量接近的可用设备)，并在一定提前期(如12小时)的基础上，计算出预计开始生产时间。在“订单合并”过程中，由于可能造成联动订单的拆散，故此时要判断联动订单的其他车间是否已经生产，或者可否保证整个订单在同一天下线。
如图5所示，步骤S1中的标记联动订单包括如下步骤：
S01：标记所有联动订单，并设立联动订单同时下拉/下达约束；
S02：按照发货时间对订单分类排序，并将订单分为PA和PB两部分；
S03：按照PA种类，从PB中按照顺序拉单；
S04：判断合并时下拉订单是否有联动，若没有联动，进入步骤S05；若有联动，则判断该订单的联动车间是否已经下拉该订单，若已经下拉该订单，则进步步骤S05；若未下拉订单，则判断该联动订单是否可以满足同一天下线，若满足，则更改联动车间中该订单的排序优先级；若满足，则循环步骤S03-S04；
S05：拉单，合并生产。
在业务流程梳理分析及改造的基础上，减仓管理模块的逻辑流程如图6所示：
计划阶段，根据客户订单需求量以及车间仓现存成品、半成品及配方仓存量自动计算出客户净需求，再由计划生产量推算各产品3、5、8类虚拟仓存量并记录到***中，作为下一次计划的参考，替代原业务流程中计划员手工记录或到现场盘点的操作。
需要说明的是，在前一天计划完成之前，当天计划使用的同一产品的仓存信息为虚拟信息。成品下线上托盘后，下线员根据实际成品/半成品产出量及8类余量通过***界面及时输入仓存量以更新实际仓存信息，实现实际仓存信息的及时反馈及与账面数据的一致性。
如图7所示，本发明提供的智能调度模块——上层计划
对智能调度模块上层计划排产流程标准化，上层计划排产逻辑如图7所示。上层计划主要解决的问题是确定车间次日8类计划生产量。8类计划生产量必须满足客户订单需求和车间最佳生产量，主要考虑因素有产品性质(MTS/MTO)、原材料库存量、生产缸的型号、生产可用缸数量、反应釜(或缸)最大周转次数、订单发货日期。
上层排产的规则主要有：
满缸生产，提高设备利用率；MTS类产品可做库存，基本是按满缸生产排产。MTO产品不能做库存，尽量将不同客户的相同产品合单生产。优先确定大订单生产量；订单越大越容易满足满缸生产原则。
上层计划排产逻辑主要是基于上述规则逐步进行。
如图8所示，本发明提供的智能调度模块——下层调度
在上层计划的基础上，本模块实现可扩展的规则推理引擎。通过计算机自动对接收到的生产计划单进行评估并按若干既定的规则(可扩展)将订单分配到车间的各个设备上，并完成订单在设备上生产预排序。本模块将需要对车间设备进行完整建模，定义设备产能、占用情况、产品设备对应关系等参数；对产品颜色、粒径、光泽等性质进行分级量化。
如图8所示，该模块现阶段将实现以下规则(考虑各车间情况各异，规则的权重可在前台修改)为下层调度提供支撑；
如图9所示，分缸规则
a)产品类型对应原则：若某设备被指定用于生产某一类型产品，则在分配设备时直接将产品分到对应设备；若设备只用于生产唯一指定产品，因此不存在产品性质对生产顺序的影响，不同批次在设备上的生产顺序仅按发货期优先规则安排即可。
b)产量与产能匹配原则：在分配产品到具体设备上生产时，为了最大化设备利用率，尽量选择设备产能满足产品产量最小的设备。
排序规则
a)发货期优先原则：即按订单的交货期紧急程度及订单的发货时间及对应的物流车次(早、中、晚)等安排订单在设备上的生产顺序；由于每个批次可能包含不同的订单，因此对于具有不同订单的生产批次，其发货期以最早发货的订单为准。
b)调色产品优先原则：由于调色产品调色过程中的随机性，造成生产时间不确定；为了避免调色时间过长导致的产品下线不及时从而影响发货，在不影响后续产品准时完工的情况下，适当优先安排调色等具有时间不确定因素的产品进行优先生产。
c)换洗缸最小化原则：由于不同产品之间颜色、粒径、光泽等性质之间具有差异，且不同性质产品相邻生产会对后续产品质量造成影响；为了减少因此造成换洗缸而附加的人力、物力、时间等成本，需要考虑产品性质差异对产品生产顺序进行适当调整。
如图10所示，本发明提供的所述配料管理模块进行配料分方法为：
获取到生产订单并导出物料需求信息，与原料仓现有库存信息进行对比；当物料库存量低于设定的阈值时，***将生成物料欠缺报表，并发出缺料提示。
如图11所示，本发明提供的统计分析及可视化模块用于完成后台数据统计和分析，并提供可视化工具给用户进行实时跟踪；用于生产进度数据实时分析看板，设备占用情况实时看板和订单完成情况统计看板。
如图12所示，本发明提供的基础信息管理模块包括***基础信息和调度基础信息，***基础信息包括人员信息、设备详细信息产品信息、可用设备清单和权限管理权；所述调度基础信息包括产品损耗参数、产品与设备对应关系、产品间互斥与兼容性质、分类标准、产品的经济批量和调度规则。
其中，本发明提供的所述第一物联设备包括可穿戴手环、可穿戴项链或智能戒指；所述可穿戴手环用于产品码扫描以及显示信息，所述可穿戴项链用于产品码读取和定位；所述智能戒指用于产品码读取和定位；所述第二物联设备包括可穿戴手套、可穿戴鞋或智能眼镜；所述可穿戴手套用于在质检、盘点和合格品确认时将手势行为转换为数据，所述可穿戴鞋用于在出入库和移库时将脚的行为转化为数据和进行重力感应；所述智能眼镜用于将在入库引导、安防和生产物流速度监控时进行视网膜识别；所述第三物联设备包括可穿戴笔、可穿戴头盔或智能腰带；所述可穿戴笔可用于在托盘绑定、巡检时进行签字、RFID标签读取、plug-in式通用结构、数据修正；所述可穿戴头盔用于在生产物流进度监控、课内调整、配送引导、巡检时的信息显示、视网膜识别和定位；所述智能腰带用于在移库导航、紧急任务提示、托盘识别中进行导航、震动提醒和RFID标签读取；
第二物联设备包括行为识别模块，所述行为识别模块包括行为-数据转化算法包，所述行为-数据转化算法包用于将执行人员的行为动作转换为数据；
所述第三物联设备包括数据处理模块和数据存储模块，所述数据处理模块用于将获取的数据进行处理，所述数据存储模块用于将处理后的模块进行存储。
所述第三物联设备包括通用接口，用于实现与不同传感器模块的即插即用功能。
所述数据处理模块包括数据清洗、数据压缩和数据分类；所述数据清洗采用最近邻插补法插补异常
数据，在所有的历史数据中找到与缺失样本最接近样本的该属性进行插补，以此来改善数据质量；所述数据压缩是用于将完成清洗后的数据进行压缩操作；所述数据分类用于对拥有相同的属性以及特征的数据进行归并操作。
如图13所示，所述数据存储模块采用Hadoop分布式***进行存储，Hadoop分布式***包括HDFS client、NameNode和多个DataNode；所述HDFS client和NameNode交互连接，所述NameNode作为主服务器，复杂管理文件***的命名空间，与客户端文件的访问操作，多个所述DataNode作为从服务器，用于负责管理存储的数据。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种面向高动态生产物流过程的智能管控***，其特征在于，包括智能对象的生产物流管控平台，所述智能对象的生产物流管控平台，包括应用层；所述应用层包括智能拉单模块、减仓模块、智能调度模块、配料管理模块、统计分析及可视化模块和基础信息管理模块；
智能拉单模块用于将客户订单拉入模块订单池中，并依次将订单放入对应的车间订单池中，各车间订单池中的订单按照发货日期先后进行排序，依据产能和相关规则对订单进行合并，生成当日生产计划；
减仓模块用于通过从智能拉单***中取出当日生产计划，并将自动对各订单进行减仓操作，生成净需求；
智能调度模块用于将自动对减仓模块减仓操作后的相同订单进行合并，根据产品分类规则信息将产品分为MTO和MTS两类产品，模块将分别对两类产品进行排序、选缸、确定最终生产量、确定生产批次操作，最终自动生成生产计划单；
配料管理模块用于实现将原材料的库存数量与生产订单所需的原材料数量进行比对分析，当发生缺料时触发排成***报警，提示原材料不足；
统计分析及可视化模块是基于减仓、调度和生产的实时信息，为用户提供订单生产进度可视化看板；
基础信息管理模块用于将车间生产设备清单、设备损耗参数、产品信息、产品分类标准资料以表单形式录入***以支持***的运作；
所述智能拉单模块将根据实际情况从销售订单池中按照车间产能确定次日实际需要安排生产的销售订单，将其拉入到车间计划订单池中的方法包括以下步骤：
S1：读取客户***中的订单进行人工或自动分单，再判断是否为多车间联动订单，若是，将订单分开并标记联动订单，放置到对应车间订单池；
S2：获取未来一段时间的销售订单放入销售订单池，并将订单根据发货期分为PA和PB两部分；PA为当日或次日发货的订单，PB为二天后发货的订单；
S3：将PA部分的订单全部拉入到车间计划订单池中以安排生产；并将PB部分销售订单根据发货期、订单大小及是否多车间联动订单优先级进行排序，其中需对车间联动订单进行拆分、标记；
S4：将联动订单在同时序订单中排前，并将同一天发货的相同产品订单合并，依据车间设备产能估算订单；
S5：根据各车间产能大小、合并生产需求判断PA部分是否满足达到当日产能，若是，拉单结束，如否，则遍历PB，按发货日期先后，从PB中筛选出合适订单与PA合并，拉单结束。
2.根据权利要求1所述的面向高动态生产物流过程的智能管控***，其特征在于，还包括智能对象层，所述智能对象的生产物流管控平台还包括资源管理层、服务层；所述智能对象层、资源管理层、服务层和应用层从下到上依次设置；
所述智能对象层用于通过智能便携式物联设备将“生产-物流”过程中的“人”和“物”进行智能封装，下达工作任务并反馈任务状态；
所述资源管理层用于支持智能便携式物联设备以工作流方式自主接入、动态管理；
所述服务层用于支持管理者和操作者基于特定业务流程进行双向信息交互；
所述应用层用于执行特定生产物流管理的用户接口；
所述智能便携式物联设备包括：第一物联设备、第二物联设备和第三物联设备：所述第一物联设备用于进行批量数据读取和定位执行人员位置；所述第二物联设备用于在执行数据读取操作后再额外进行某个“逻辑处理”来实现数据的确认/取消、累计、对比；所述第三物联设备用于在不同时间获取不同维度的数据，也用于在获取数据后需进行数据修正。
3.根据权利要求1所述的面向高动态生产物流过程的智能管控***，其特征在于，所述智能拉单模块包括销售订单池、车间计划订单池、拉单规则；其中，销售订单池为***中记录的未来所有客户订单；车间计划订单池包含各车间当日或次日需要安排生产的计划订单；拉单规则为拉单模块将订单从销售订单池拉入到车间计划订单池提供依据；所述智能拉单模块由各车间计划员根据实际情况从销售订单池中按照车间产能确定次日实际需要安排生产的销售订单，将其拉入到车间计划订单池中。
4.根据权利要求1所述的面向高动态生产物流过程的智能管控***，其特征在于，步骤S1中的标记联动订单包括如下步骤：
S01：标记所有联动订单，并设立联动订单同时下拉/下达约束；
S02：按照发货时间对订单分类排序，并将订单分为PA和PB两部分；
S03：按照PA种类，从PB中按照顺序拉单；
S04：判断合并时下拉订单是否有联动，若没有联动，进入步骤S05；若有联动，则判断该订单的联动车间是否已经下拉该订单，若已经下拉该订单，则进步步骤S05；若未下拉订单，则判断该联动订单是否可以满足同一天下线，若满足，则更改联动车间中该订单的排序优先级；若满足，则循环步骤S03-S04；
S05：拉单，合并生产。
5.根据权利要求1所述的面向高动态生产物流过程的智能管控***，其特征在于，所述减仓模块进行减仓操作方法为：
根据客户订单需求量以及车间仓现存成品、半成品及配方仓存量自动计算出客户净需求，再由计划生产量推算各产品虚拟仓存量并记录，作为下一次计划的参考；
成品下线上托盘后，下线员根据实际成品/半成品产出量及产品余量通过***界面及时输入仓存量以更新实际仓存信息。
6.根据权利要求1所述的面向高动态生产物流过程的智能管控***，其特征在于，所述配料管理模块进行配料分方法为：
获取到生产订单并导出物料需求信息，与原料仓现有库存信息进行对比；当物料库存量低于设定的阈值时，***将生成物料欠缺报表，并发出缺料提示。
7.根据权利要求1所述的面向高动态生产物流过程的智能管控***，其特征在于，所述基础信息管理模块包括***基础信息和调度基础信息，***基础信息包括人员信息、设备详细信息产品信息、可用设备清单和权限管理权；所述调度基础信息包括产品损耗参数、产品与设备对应关系、产品间互斥与兼容性质、分类标准、产品的经济批量和调度规则。
8.根据权利要求1所述的面向高动态生产物流过程的智能管控***，其特征在于，所述应用层包括输入部分和输出部分，输入部分包括第一输入部分，第二输入部分和第三输入部分，所述第一输入部分为销售订单和备货订单，销售订单根据客户实际需求制定，备货订单作为应对未来客户需求而人为添加的预测型订单；
第二输入部分为各车间生产计划制定与生产过程管控所需的基础参数；
第三输入部分为订单生产过程中各关键节点生产进度信息；获取的关键节点数据包括投料开始节点、质检通过节点及成品下线节点；
输出部分包括第一输出部分、第二输出部分和第三输出部分；
第一输出部分为车间生产调度计划；客服下达次日生产计划和备货计划后，***根据客户需求量和车间设备情况，制定每个各订单对应产品的实际生产数量和生产所选择的设备，以及生产顺序，从而指导原料仓进行备料计划以及车间现场对设备的合理安排；
第二输出部分为原材料欠货表；***根据产品计划生产量确定计算原材料需求，当原材料仓库发现缺货时发出缺料提示，提醒相关人员尽快备齐原材料及包装物以满足生产需要， 另一方面，为计划人员手工调整计划生产量提供参考依据；
第三输出部分为统计分析结果；包括订单生产进度看板、设备利用率以及计划按时完成率、计划完工时间。
9.根据权利要求2所述的面向高动态生产物流过程的智能管控***，其特征在于，所述统计分析及可视化模块用于完成后台数据统计和分析，并提供可视化工具给用户进行实时跟踪；用于生产进度数据实时分析看板，设备占用情况实时看板和订单完成情况统计看板。
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License type: Common License

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Assignor: Jinan University

Contract record no.: X2022440000197

Denomination of invention: Intelligent Management and Control System for High Dynamic Production Logistics Process

Granted publication date: 20210226

License type: Common License

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