CN112766621A - 一种实时动态生产排程*** - Google Patents

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Abstract

本申请涉及生产排程领域，尤其涉及一种实时动态生产排程***。***包括生产信息来源单元，为任务生成单元提供基础信息；任务生成单元、任务池，基于设定规则，将生产信息转换成生产任务，汇总、存放、分发；动态生产排程算法，基于约束规则，结合生产指标反馈，实时动态地计算与调整生产任务的分配原则；任务分配单元、任务执行单元，用于分配、执行生产任务，并实时反馈生产进度；结果分析单元、智能决策单元，用于分析生产任务的执行结果，提供解决方案。本发明考虑基础信息与规则设定，排程规划合理，减少了企业资源浪费；设有多种机制处理突发状况，动态实时调整生产任务，保障了排程的合理性，为企业决策提供有效参考，提高企业生产效率。

Description

一种实时动态生产排程***
技术领域
本发明涉及生产排程领域，尤其涉及一种实时动态生产排程***。
背景技术
所谓生产排程，就是将一份订单分解成多个生产任务，然后综合考虑订单交期、任务难度、不同任务的特性和限制等诸多因素，安排每一个任务的执行时间和顺序；同时结合现有资源，将生产任务合理分配到每一个员工、每一台设备上，确保生产顺利完成，订单按时交付。
对于制造工厂而言，生产排程是很重要的工作，它不仅需要对订单任务作出合理安排，最大程度避免资源冲突、浪费，保证生产效率；还要能够应对可能会发生的紧急插单、机器故障或其它意外，确保满足客户交期的要求，为工厂制造利润，避免损失。
目前工厂由于订单过多、任务复杂、生产资源数据量大等原因无法兼顾各个因素，考虑多约束、多任务的复杂情况时，计算能力有限，导致资源浪费、延期交付等后果，或者出现紧急插单、机器故障等情况，导致耗费时间和成本进行各部门间的协调，而往往由于各部门多考虑各自部门的目标，无法规划出较优的排程。
基于上述情况，目前亟需一种能够实时监测工厂生产数据、应对突发情况、实现实时动态排程的***。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种实时动态生产排程***，能够实时监测工厂生产数据，针对实际生产过程中的复杂情况和突发意外规划出较优的排程方案。具体的：
本发明公开一种实时动态生产排程***，包括：
生产信息来源单元，用于收集与整合生产信息，为任务生成单元提供基础信息；
任务生成单元，基于设定规则，将生产信息转换成相关生产任务；
任务池，用于汇总、存放与分发生产任务；
动态生产排程算法，基于约束规则，结合生产指标反馈，应用生产排程算法，实时动态地计算与调整生产任务的分配原则；
任务分配单元，用于分配生产任务，同时汇总与追踪生产进度；
任务执行单元，用于执行生产任务，并实时反馈生产进度；
结果分析单元，用于分析生产任务的执行结果，为智能决策单元提供依据；
智能决策单元，应用智能决策算法对结果分析单元给出的结论进行分析与决策，提供解决方案。
上述的一种实时动态生产排程***，所述生产信息包括但不限于订单信息、变更需求、结构信息、图纸信息、物料清单、工艺规则。
上述的一种实时动态生产排程***，所述任务生成单元包含任务生成算法，基于设定规则来生成任务；所述设定规则是指结构约束规则、流程约束规则、工艺约束规则其中的一种或多种。
上述的一种实时动态生产排程***，所述动态生产排程算法的约束规则指的是排程要求、工艺约束、交期约束、成本约束、效率约束、品质约束其中的一种或多种。
上述的一种实时动态生产排程***，所述动态生产排程算法会结合任务分配单元提供的指标反馈实时动态地进行一次或多次迭代计算与调整。
上述的一种实时动态生产排程***，其特征在于：所述分配原则指的是任务分配时需遵循的原则，包括但不限于订单优先级、工艺优先级、设备优先级、生产任务优先级其中的一种或多种。
上述的一种实时动态生产排程***，所述指标反馈包括但不限于生产过程中交期达成率、人员负荷率及设备稼动率的反馈。
上述的一种实时动态生产排程***，所述任务分配单元实时监测任务执行单元的运行情况及状态，并将生产指标及生产进度实时反馈给动态生产排程算法。
上述的一种实时动态生产排程***，所述任务执行单元包含任务堆栈，任务堆栈中任务的顺序是随着分配原则的变化而动态变化的。
上述的一种实时动态生产排程***，所述智能决策单元与所述生产信息来源单元、所述任务生成单元间均存在单向信息传输通道。
本发明的有益效果在于：实时动态生产排程***综合考虑现有资源、交期、优先级等因素，规划出较优的排程，减少了因排程不合理造成的资源浪费。本***设有结果分析单元、智能决策单元等多种机制保障了排程的合理性，提高了排程的可行性和易用性。在生产任务优先级变化时，***能够对生产任务实时更新，评估***紧急生产任务带来的影响，实时调整分配方案，增强排程方案的灵活性，保证生产效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为一种实时动态生产排程***的实施方式框架结构示意图。
图2为一种实时动态生产排程***的生产分配与排序示意图。
图3为一种实时动态生产排程***的实时动态调整机制示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参见图1，图1为一种实时动态生产排程***的实施方式示意图。如图1所示，该实时动态生产排程***包括：生产信息来源单元101，任务生成单元102，任务池103，动态生产排程算法104，分配原则105，指标反馈106，任务分配单元107，生产任务108，生产进度109，任务执行单元110，结果分析单元111，智能决策单元112。
所述生产信息来源单元101，用于采集生成任务的必要信息，其中包括但不限于订单信息，客户需求信息，零件加工要求以及已完成的生产任务信息等。
所述任务生成单元102，用于生成加工车间的生产任务，其最关键作用是将生产信息来源单元101所采集的信息整合，分析，生成可执行的生产任务。
所述任务池103，用于保存和汇总任务生成单元102所生成的生产任务。
所述动态排程算法104，用于对任务池103的生产任务进行动态排程，任务实时的调整生产任务优先级与任务分配原则，以确定或调整任务的分配方式与加工顺序。
所述分配原则105，用于在分配任务时进行参照，其表现形式为生产任务优先级；决定任务生成原则105的因素包括但不限于生产任务种类，动态任务栈空闲程度、生产任务难度与复杂程度、工人生产能力、生产设备条件等。
所述指标反馈106，用于实时反馈生产中的信息，其信息包括但不限于任务执行进度，加工设备情况，员工情况等。
所述任务分配单元107，用于根据分配原则105，实时动态地将分配任务池103中保存的生产任务到任务执行单元110中。
所述生产任务108，是任务生成单元所生成的生产任务，通过任务分配单元107流向任务执行单元110。
所述生产进度109，是任务执行单元110实时向任务分配单元107所反馈的任务执行进度。
所述任务执行单元110，是任务执行的实体，其中包括执行任务的工人与设备。任务执行单元根据不同的加工有多个堆栈，堆栈中按序存放任务分配单元107所分配的任务，执行任务时，将按生产任务堆栈中的任务顺序执行生产任务。
所述结果分析单元111，用于对任务执行的结果进行分析，分析生产任务的执行结果是否合格，以便于智能决策单元112进行决策。
所述智能决策单元112，根据结果分析单元111所给出的任务执行结果，决策是否要重新进行加工，提供解决方案。
进一步地，生产信息来源单元101收集生产任务生成的所需必要信息，并将之传递给任务生成单元102，任务生成单元102将获取从生产信息来源单元101采集的生产信息以及从智能决策单元112获取的反馈信息进行汇总、分析与整合，生成生产任务存放于任务池103中。任务分配单元107根据动态生产排程算法104所生成的分配原则105，将生产任务从任务池103分配至任务执行单元110中，任务执行单元110在执行生产任务的同时，也会将生产进度109实时反馈给任务分配单元107，任务分配单元107根据生产进度109以及当前生产任务情况将排程指标106反馈给动态排程算法104，动态排程算法104根据反馈的排程指标将会实时的更新分配原则105，而一旦分配原则105发生改变，任务分配单元107也将根据新的分配原则重新进行任务分配。在任务执行单元110执行完任务后，结果分析单元111将对任务执行的结果进行分析，判断加工结果是否合格，并将之传递给智能决策单元112，智能决策单元根据结果分析单元111所得任务执行结果判断是否需重新进行加工，并将决策信息传递只生产信息来源单元101与任务生成单元102。
本发明实例讲述了实时动态生产排程***的组成结构和实现逻辑，本发明不仅能根据订单信息生成生产任务，而且考虑到生产过程中的任务优先级调整，考虑到任务结果分析和判断，设立智能决策单元确保任务的最终交付。多种机制为排程的合理性和灵活性提供有力保障，大幅提高生产排程的可行性和易用性。
请参见图2，图2为一种实时动态生产排程***的按任务分配排序示意图。如图2所示，该动态生产排程***包括：动态分配算法201，动态任务堆栈202，动态任务堆栈203，动态任务堆栈204，生产任务205，生产任务206，生产任务207，生产任务208，生产任务209，生产任务210，生产任务211。
所述动态分配算法201，用于生产任务的动态分配与实时分配调整。
所述动态任务堆栈202、所述动态任务堆栈203与所述动态任务堆栈204为每个工人分配得到的任务堆栈；所述动态任务堆栈202、所述动态任务堆栈203与所述动态任务堆栈204可以是不同种类的任务堆栈；所述动态分配算法201根据生产任务优先级对任务进行排序，工人按任务顺序进行加工；所述动态任务堆栈202、所述动态任务堆栈203与所述动态任务堆栈204任务可通过动态分配算法进行增加、删除于顺序调整，工人开始加工任务时，从栈中取出此任务。
所述生产任务205，生产任务206，生产任务207，生产任务208，生产任务209，生产任务210和生产任务211为生产车间内部的生产任务，生产任务可以是不同种类的生产任务。
进一步地，所述生产任务205，生产任务206，生产任务207，生产任务208，生产任务209，生产任务210和生产任务211都有自身的任务优先级，决定任务优先级的因素包括但不限于：订单交期紧急程度，订单利润，客户重要程度，任务难度与复杂度等。
进一步地，动态分配算法201根据生产任务205，生产任务206，生产任务207，生产任务208，生产任务209，生产任务210和生产任务211的分类，将任务分配到对应种类的动态任务堆栈202、动态任务堆栈203与动态任务堆栈204中；在分配任务的同时，动态任务堆栈202、所述动态任务堆栈203与所述动态任务堆栈204根据各个生产任务的任务优先级调整好生产任务的加工顺序。
特别地，动态分配算法201在分配任务时，会综合考虑多种因素，其中包括但不限于人工设置的任务分配原则，动态任务栈空闲程度、生产任务难度与复杂程度、工人生产能力、生产设备条件等因素，以取得最有效的分配方案。
进一步地，当动态任务堆栈202、动态任务堆栈203与动态任务堆栈204中的生产任务优先级发生变化时，动态任务堆栈将根据新的任务优先级重新对任务进行排序。
进一步地，以现实世界中的模具厂加工为例，CNC任务堆栈、磨床任务堆栈对应动态任务堆栈，CNC加工任务A、CNC加工任务B、磨床任务A、磨床任务B对应生产任务，其中，CNC加工任务A的任务优先级高于CNC加工任务B的任务优先级，磨床任务A的任务优先级高于磨床任务B的优先级。动态分配算法会将CNC加工任务A与CNC加工任务B分配到CNC任务堆栈，且CNC加工任务A的加工顺序在CNC加工任务B之前；磨床任务A与磨床任务B分配到磨床任务堆栈，且磨床任务A的加工顺序在磨床任务B之前。此时客户订单发生变化，导致CNC加工任务B的任务优先级高于了CNC加工任务A的任务优先级，CNC任务堆栈会在同时调整其内部的任务顺序，即将CNC加工任务B置于CNC加工任务A之前。
本发明实例通过动态分配算法结合任务优先级与动态任务堆栈，实现动态生产任务实时分配与加工顺序调整，生成最有效的生产任务排程，减少了任务排程所消耗的时间与精力，也减少了因排程不合理浪费的加工资源，大幅提高了企业车间生产的效率。
请参见图3，图3为一种实时动态生产排程***的突发紧急任务时动态调整示意图。如图3所示，该动态生产排程***包括：动态分配算法301，动态任务堆栈302，动态任务堆栈303，生产任务305，生产任务306，生产任务307，生产任务308，突发加急生产任务309。
所述动态分配算法301用于分配生产任务以及***紧急生产任务并实时调整任务分配策略。
所述动态任务堆栈302、所述动态任务堆栈303每个工人分配得到的任务堆栈，其中所存生产任务列表是有序的。
所述生产任务304，生产任务305，生产任务306，为生产车间内部的生产任务，图示情况各生产任务已分配到相应加工工人的任务堆栈中。
所述突发加急生产任务307是在生产过程中，突然***的紧急生产任务，其优先级高于所有的普通生产任务。
进一步地，当突发加急生产任务307产生时，动态分配算法301自动将突发加急生产任务307分配至相应的动态任务堆栈302，动态任务堆栈302将其置于加工任务序列的首位。
特别地，当突发加急生产任务307***到动态任务堆栈中时，可能存在以下情况：由于突发加急生产任务307的***，原本的任务分配方案已不是最佳的任务分配方案。此时，动态分配算法301将自动重新调整任务分配方案，例如将动态任务堆栈302中原本存在的生产任务304重新分配到动态任务堆栈303中。
本发明实例通过对突发紧急任务进行动态调整，将该任务置于任务序列的首位，保证紧急任务及时优先完成。它赋予了生产计划一定的灵活性，能够更好地应对现实生产中的紧急突发情况，例如紧急插单、机器故障等。同时，动态分配算法评估突发加急生产任务***带来的影响，考虑现有资源和任务需求，重新调整分配方案，规划出较优的排程，合理利用企业资源，提高生产效率。
以上所揭露的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种实时动态生产排程***，其特征在于，包括：
生产信息来源单元，用于收集与整合生产信息，为任务生成单元提供基础信息；
任务生成单元，基于设定规则，将生产信息转换成相关生产任务；
任务池，用于汇总、存放与分发生产任务；
动态生产排程算法，基于约束规则，结合生产指标反馈，应用生产排程算法，实时动态地计算与调整生产任务的分配原则；
任务分配单元，用于分配生产任务，同时汇总与追踪生产进度；
任务执行单元，用于执行生产任务，并实时反馈生产进度；
结果分析单元，用于分析生产任务的执行结果，为智能决策单元提供依据；
智能决策单元，应用智能决策算法对结果分析单元给出的结论进行分析与决策，提供解决方案。
2.如权利要求1所述的一种实时动态生产排程***，其特征在于：所述生产信息包括但不限于订单信息、变更需求、结构信息、图纸信息、物料清单、工艺规则。
3.如权利要求1所述的一种实时动态生产排程***，其特征在于：所述任务生成单元包含任务生成算法，基于设定规则来生成任务；所述设定规则是指结构约束规则、流程约束规则、工艺约束规则其中的一种或多种。
4.如权利要求1所述的一种实时动态生产排程***，其特征在于：所述动态生产排程算法的约束规则指的是排程要求、工艺约束、交期约束、成本约束、效率约束、品质约束其中的一种或多种。
5.如权利要求1所述的一种实时动态生产排程***，其特征在于：所述动态生产排程算法会结合任务分配单元提供的指标反馈实时动态地进行一次或多次迭代计算与调整。
6.如权利要求1所述的一种实时动态生产排程***，其特征在于：所述分配原则指的是任务分配时需遵循的原则，包括但不限于订单优先级、工艺优先级、设备优先级、生产任务优先级其中的一种或多种。
7.如权利要求1所述的一种实时动态生产排程***，其特征在于：所述指标反馈包括但不限于生产过程中交期达成率、人员负荷率及设备稼动率的反馈。
8.如权利要求1所述的一种实时动态生产排程***，其特征在于：所述任务分配单元实时监测任务执行单元的运行情况及状态，并将生产指标及生产进度实时反馈给动态生产排程算法。
9.如权利要求1所述的一种实时动态生产排程***，其特征在于：所述任务执行单元包含任务堆栈，任务堆栈中任务的顺序是随着分配原则的变化而动态变化的。
10.如权利要求1所述的一种实时动态生产排程***，其特征在于：所述智能决策单元与所述生产信息来源单元、所述任务生成单元间均存在单向信息传输通道。
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