CN115358537A - 一种基于多机型多架次的生产能力平衡方法 - Google Patents

一种基于多机型多架次的生产能力平衡方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于多机型多架次的生产能力平衡方法，包括如下步骤：步骤一、基于制造资源清单构建制造能力模型；步骤二、基于飞机生产过程，依据两级计划的能力平衡过程，分为主生产计划能力平衡、WO制造计划能力平衡；所述的主生产计划能力平衡是指粗能力平衡，所述的WO制造计划能力平衡是指细能力平衡。本发明实现了以数据驱动调整能力的模式，预测了计划的可执行性，平衡了关键物料准时配套能力及多机型多架次准时交付能力，以科学的方式解决了生产能力供求之间的矛盾。本发明基于多Agent分布调度模型的应用，实现了分布、异构、大规模、多组织环境的数据互连互通、资源信息共享，提出的算法方法对资源和服务实现更有效的共享、协同、管理和调度。

Description

一种基于多机型多架次的生产能力平衡方法
技术领域
本发明涉及生产排程技术领域，具体涉及一种基于多机型多架次的生产能力平衡方法。
背景技术
首先，对本发明涉及的术语说明如下：
MPS主生产计划：指基于生产大纲信息，考虑具体时间段内(如每月)实际生产能力，确定的每一具体型号产品在每一具体时间段(如每周)内生产数量的计划。主生产计划直接包含产品的产出计划，根据企业实际，也可能包含某些部件的产出计划；主生产计划是制定产品装配、试验及维修作业计划的依据，也是制定零组件配套需求计划、其他相关物料需求计划的依据。
工作中心：一般指直接改变物料形态或性质的生产作业单元，也可扩展为制定生产计划时需考虑的生产资源的统称。开展能力平衡的生产计划服务对象因企业实际情况确定，可以是一个加工分厂、一条流水线、一个生产单元，也可以是一组生产工人、一组设备，甚至是某台设备、某个人等，都可以统称为工作中心。
粗能力平衡：结合车间现场的人工、工装工具和设备等资源的部分产能，依据月产量，粗略预测主生产计划的能力是否超负荷，针对关键瓶颈能力实现调整的过程。
细能力平衡：结合车间现场的人工、工装工具和设备等全局资源的产能，精细衡量飞机装配计划的能力是否超负荷，针对关键瓶颈能力实现调整的过程。
主生产计划：最终交付产品的月度生产计划。
EBOM：面向设计，从功能的角度来描述产品结构，属于产品设计阶段输出的产品结构清单，包含某产品型号所有已完成技术准备的状态。
MBOM：即，制造物料清单，对所生产的产品的结构如零件、部件的层次关系或实际装配过程的反映。
期量标准：为制造对象(产品、部件、零件等)在生产期限和生产数量方面所规定的标准数据；
MRP运算：指根据产品结构各层次物品的从属和数量关系，以每个物品为计划对象，以完工时期为时间基准倒排计划。
工序：制造、生产某种东西或达到某一特定结果的特定步骤。
WO：工作订单，MRP运算结果，用于记录航空制造企业生产管理部下达至车间的单架次且以自制件为对象的制造计划。
实际能力/占用能力：在计划周期内的加工时长，不包含超过计划周期的部分；
负荷：资源真正加工的总时长，包含超过计划周期的部分。
在航空工业主机厂‘小核心，大协作’的全面扩产发展方针下，飞机的生产模式由多品种小批量向多品种大批量转变。由于飞机的工艺复杂、生产周期长，在生产资源有限的前提条件下，使资源能力充分发挥其经济价值的同时提升飞机产量。因此，均衡各类资源在多机型多架次生产计划上的能力负荷，避免出现大量波峰波谷的现象是现如今亟需解决的问题。
发明内容
鉴于此，本发明实施例提供一种基于多机型多架次的生产能力平衡方法，以制定能够使产量和经济效益最大化的能力分配方式。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种基于多机型多架次的生产能力平衡方法，包括如下步骤：
步骤一、基于制造资源清单构建制造能力模型；
步骤二、基于飞机生产过程，依据两级计划的能力平衡过程，将能力平衡过程分为主生产计划能力平衡、WO制造计划能力平衡；所述的主生产计划能力平衡是指粗能力平衡，所述的WO制造计划能力平衡是指细能力平衡。
进一步的，所述步骤一具体包括：
步骤1.1、获取制造资源的基础数据，用于为粗/细能力平衡提供运算依据；
步骤1.2、获取制造资源的工作日历数据，用于为粗/细能力平衡提供运算依据。
进一步的，所述步骤二具体包括：
步骤2.1、主生产计划能力平衡：支持基于工作中心能力的物料需求计划能力平衡，用于测算近期产品需求，模拟物料需求计划数据；
步骤2.2、WO计划能力平衡：支持基于制造资源能力的物料需求计划能力平衡，细能力平衡用于测算已下达主生产计划的产品需求信息；测算物料计划是否符合其所需各类制造资源的能力数值；测算结果作为调整资源能力和计划开完工时间的依据。
进一步的，所述步骤2.1主生产计划能力平衡：支持基于工作中心能力的物料需求计划能力平衡，用于测算近期产品需求，模拟物料需求计划数据，具体包括：
子步骤1：多机型多架次计划数据初始化；
子步骤2：制造能力模型数据初始化；
子步骤3：专业厂工作中心数据初始化；
子步骤4：资源日历、工厂日历数据初始化；
子步骤5：MBOM数据初始化；
子步骤6：调用协同调度器，开启粗能力平衡运算；
子步骤7：反馈粗能力平衡结果，出具能力平衡建议；
子步骤8：调整资源，调用协同调度器重算，开启新一轮粗能力平衡。
进一步的，所述步骤2.2WO计划能力平衡，支持基于制造资源能力的物料需求计划能力平衡，细能力平衡用于测算已下达主生产计划的产品需求信息；测算物料计划是否符合其所需各类制造资源的能力数值；测算结果作为调整资源能力和计划开完工时间的依据。具体包括：
子步骤1：多机型多架次WO计划数据初始化；
子步骤2：制造能力模型数据初始化；
子步骤3：资源日历、工厂日历数据初始化；
子步骤4：MBOM数据初始化；
子步骤5：调用协同调度器，开启细能力平衡运算；
子步骤6：反馈细能力平衡运算结果，出具能力平衡建议；
子步骤7：调整资源，调用协同调度器重算，开启新一轮细能力平衡。
有益效果：
本发明在数字化技术的引领下，将生产能力量化和显性化，实现了以数据驱动调整能力的模式，预测了计划的可执行性，平衡了关键物料准时配套能力及多机型多架次准时交付能力，以科学的方式解决了生产能力供求之间的矛盾。
本发明基于多Agent分布调度模型的应用，实现了分布、异构、大规模、多组织环境的数据互连互通、资源信息共享，提出的算法方法对资源和服务实现更有效的共享、协同、管理和调度。
附图说明
图1为生产计划能力平衡业务建模图；
图2为粗能力平衡/PCC产品能力控制流程图；
图3为细能力平衡/MCC物料能力平衡流程图。
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，所描述的实施例仅为本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
根据本发明的实施例，提出一种基于多机型多架次的生产能力平衡方法，包括如下步骤：
步骤一：基于制造资源清单构建制造能力模型。
子步骤1：资源能力基础数据；
构建适用于粗/细能力平衡的资源能力基础数据。
参见图1，资源能力基础数据包括制造资源的基础数据和制造资源的工作日历数据两类，而本次所涉及的制造资源包括设备、工具、工装、人员和场地共五大类，由于每一类制造资源本身的特殊性，分别在不同的***中进行管理，所以本***中存储的制造资源基础数据相关表中的数据需要从其他管理这些制造资源的***中通过接口进行提取。
制造资源基础数据：包含设备类制造资源基础数据、工装类制造资源基础数据、工具类制造资源基础数据、人员类制造资源基础数据、场地类制造资源基础数据，存储管理各类资源的基本属性。
资源工作日历数据：***在能力平衡运算时，根据所需要测算的计划数据在进行关联提取对应计划物料号且当前最高版本的生产大纲。同时需要工艺文件中设置针对该条计划所需的制造资源相关字段信息，且工艺文件所需的制造资源包括设备、工具、工装、人员和场地共5类，每一类制造资源可以按多维度(按时间维度、按组织维度、按资源维度)设置不同的属性进行记录，参见图2。
子步骤2：设定工作中心基础数据，构建适用于细能力平衡的资源能力基础数据。
由于粗能力平衡仅考虑部分资源能力，因此将工作中心作为装载关键资源能力的虚拟容器，用于初始化瓶颈能力，针对瓶颈能力进行能力增加或冗余能力均衡，再次能力平衡后，工作中心将再次识别新的瓶颈能力，实现能力调整，以此循环，持续进行能力均衡。
步骤二：调用协同调度器，即开启主计划的粗能力平衡运算流程，所述的协同服务器是指基于多Agent分布调度模型且集成多Agent和规则算法的混合调度机制和调度策略的***服务组件；具体如下：
子步骤1：主生产计划数据初始化；
主生产计划在制造过程中动态变更计划状态，在每一次粗能力平衡运算之前进行计划数据初始化，计划状态为已完成的不纳入粗能力平衡运算中。
子步骤2：制造能力模型数据初始化；
工厂日历初始化；
关键资源日历初始化；
工作中心初始化；
依据EBOM的变更进行MBOM生产视图的初始化；
依据EBOM的变更进行MBOM期量标准数据的初始化。
子步骤3：调用协同调度器，开启粗能力平衡运算，参见图3，具体步骤如下：
运算步骤1：依据规则，自动建立数据优先级；
依据计划的交付急迫程度，***自动建立生产计划优先分配优先级；
依据BOM、AO、资源状态等信息，***自动建立计划下挂接的物料消耗资源的分配优先级。
运算步骤2：调用协同调度器，依据优先级完成计划的资源占用匹配；
计划初始化数据中按照计划优先级高的先匹配，如果一个制造资源存在多项计划优先级高的数据则再按照物料优先级高的先匹配。
匹配时使用计划数据的计划开工时间作为占用制造资源日加工能力数据的开始时间，使用该物料数据占用该资源的时长数据作为加工周期数据，最终推算出计划数据占用制造资源的时间段。
推算出的占用制造资源时间段，如果完全包含于计划开完工时间范围内，则代表制造资源的能力满足，如果不包含，则代表制造资源能力不满足。
运算步骤3：记录计划平衡开始时间和平衡结束时间；
对每一条计划使用的资源，先计算其加工时长＝单件加工时长X(计划需求数量/加工批量/所需资源数量)；按照工艺所需资源数量，循环挑选最早可用的资源，对挑选出来的资源进行工时占用；占用时按照当量塞下加工时间，并将该时间段的开始时间、结束时间保存在该资源的时间轴对象中，后续计划安排将避开已有的工作时间，同时记录计划平衡后的开始时间、结束时间以及本次工时安排超出计划完成时间的拖期时长，便于后续***识别给出相应调整建议使用。
运算步骤4：逐条循环直至最后一条计划完成资源占用；
按照上述运算步骤1～3将所有符合条件的计划数据进行能力测试运算。
子步骤4：制造资源负荷与能力比较；
各生产分厂针对常出现交付问题的瓶颈零件，测算其在计划期内的任务需求和实际交付能力。平衡时应考虑从人力资源使用、产品合格率等方面评估实际任务需求，然后与现有能力做对比分析，得出平衡结论。
根据瓶颈资源/设备和瓶颈零组件的能力缺口，提出措施计划和协作计划：
措施计划包括加工效率提升、工艺优化、质量指标提升、增加生产班次、延长生产时间、增加设备/资源数量等。
协作计划包括公司外部协作和公司内部协作。原则上年度的零组件配套需求计划能力平衡提出的协作计划多以外部协作为主；内部协作更多用于生产作业计划排产阶段产生的协作需求，解决外部协作周期不足的问题。
具体如下：
需求能力＝∑每日班次×每班工作时数×关键工作中心效率×关键工作中心利用率(小时/日)；
负荷能力＝∑物料的产量*所占用关键工作中心的标准工时；
1)比较结果：需求能力＝负荷能力
调整建议：无。
2)比较结果：需求能力＞负荷能力
调整建议：优化工作中心与对应资源关系、增配制造资源数量、增加加工时长、改善工艺、分割或合并加工作业。
3)比较结果：需求能力＜负荷能力
调整建议：优化工作中心与对应资源关系、减少资源数量、减少加工时长、改善工艺、分割或合并加工作业。
子步骤5：制造资源负荷与能力调整；
依据制造资源负荷与能力的比较结果，调整资源，重算，开启新一轮粗能力平衡运算。
子步骤6：基于能力满足的主计划，实现MRP运算，生成WO计划。
步骤三：调用协同调度器，开启wo计划的细能力平衡运算流程
子步骤1：WO计划数据初始化；
MRP运算一次，WO计划数据初始化一次，每次调用细能力平衡运算均使用初始化后的数据。
子步骤2：制造能力模型数据初始化；
不考虑工作中心，考虑全局资源，整体处理逻辑与“步骤二基于主计划的粗能力平衡运算流程-子步骤2制造能力模型数据初始化”一致。
子步骤3：调用协同调度器，开启细能力平衡运算；
各专业生产厂开展瓶颈资源/设备和瓶颈零组件的能力平衡后，对于未平衡的产品，按照按各工种的实际任务需求和生产能力进行测算和平衡。平衡时综合考虑计划履约率、资源负荷率、任务冲突情况、产品合格率等方面评估实际任务需求，判断能力是否满足零组件配套交付需求，各计划期内生产能力需求分析。
1)数据初始化，数据预处理、初始化资源、初始化计划、初始化资源日历；
2)调用***调度器，考虑资源加工当量、资源加工连续性，在有效工作日内按班制进行了资源占用和平衡实现资源平衡并持久化运算结果；
3)生成统计汇总数据，在各月内逐条循环处理资源，计算当月该资源总加工能力(全月总工时)、当月资源实际加工能力(真正被计划占用的工时)和计划内占用能力(MRP计划时间内安排的工时数)；
4)生成建议数据，对于平衡后拖期的计划，建议从该条资源计划的开工日期开始增加班制，若同一个资源在多条计划中拖期，则只提示该资源最早的调整日期；对于关键工作中心拖期的资源，根据其拖期时间生成建议计划调整天数。
整体处理逻辑与“步骤二基于主计划的粗能力平衡运算流程-子步骤3粗能力平衡运算”大致相似。
子步骤4：制造资源负荷与能力比较；
负荷＝∑物料的产量*所占用资源的标准工时；
能力＝∑每日班次×每班工作时数×资源效率×资源利用率(小时/日)；
能力>＝负荷，则满足加工要求，或能力富裕；
能力<负荷，则不满足加工要求，能力不足，不可行。
子步骤5：制造资源负荷与能力调整；
依据制造资源负荷与能力的比较结果，调整资源，重算，开启新一轮细能力平衡运算。整体处理逻辑与“步骤二基于主计划的粗能力平衡运算流程-子步骤5制造资源负荷与能力调整”一致。
本发明介绍了航空制造业的基于多机型多架次的生产能力平衡方法，如果本领域的技术人员，在不脱离本发明技术原理的前提下，依据本发明做出了非实质性的显而易见的改变或改进，都应该属于本发明权利要求保护的范围。
尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，且应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

Claims (5)

1.一种基于多机型多架次的生产能力平衡方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、基于制造资源清单构建制造能力模型；
步骤二、基于飞机生产过程，依据两级计划的能力平衡过程，将能力平衡过程分为主生产计划能力平衡、WO制造计划能力平衡；所述的主生产计划能力平衡是指粗能力平衡，所述的WO制造计划能力平衡是指细能力平衡。
2.根据权利要求1所述的一种基于多机型多架次的生产能力平衡方法，其特征在于，所述步骤一具体包括：
步骤1.1、获取制造资源的基础数据，用于为粗/细能力平衡提供运算依据；
步骤1.2、获取制造资源的工作日历数据，用于为粗/细能力平衡提供运算依据。
3.根据权利要求1所述的一种基于多机型多架次的生产能力平衡方法，其特征在于，所述步骤二具体包括：
步骤2.1、主生产计划能力平衡：支持基于工作中心能力的物料需求计划能力平衡，用于测算近期产品需求，模拟物料需求计划数据；
步骤2.2、WO计划能力平衡：支持基于制造资源能力的物料需求计划能力平衡，细能力平衡用于测算已下达主生产计划的产品需求信息；测算物料计划是否符合其所需各类制造资源的能力数值；测算结果作为调整资源能力和计划开完工时间的依据。
4.根据权利要求3所述的一种基于多机型多架次的生产能力平衡方法，其特征在于，所述步骤2.1主生产计划能力平衡：支持基于工作中心能力的物料需求计划能力平衡，用于测算近期产品需求，模拟物料需求计划数据，具体包括：
子步骤1：多机型多架次计划数据初始化；
子步骤2：制造能力模型数据初始化；
子步骤3：专业厂工作中心数据初始化；
子步骤4：资源日历、工厂日历数据初始化；
子步骤5：MBOM数据初始化；
子步骤6：调用协同调度器，开启粗能力平衡运算；
子步骤7：反馈粗能力平衡结果，出具能力平衡建议；
子步骤8：调整资源，调用协同调度器重算，开启新一轮粗能力平衡。
5.根据权利要求4所述的一种基于多机型多架次的生产能力平衡方法，其特征在于，所述步骤2.2WO计划能力平衡，支持基于制造资源能力的物料需求计划能力平衡，细能力平衡用于测算已下达主生产计划的产品需求信息；测算物料计划是否符合其所需各类制造资源的能力数值；测算结果作为调整资源能力和计划开完工时间的依据，具体包括：
子步骤1：多机型多架次WO计划数据初始化；
子步骤2：制造能力模型数据初始化；
子步骤3：资源日历、工厂日历数据初始化；
子步骤4：MBOM数据初始化；
子步骤5：调用协同调度器，开启细能力平衡运算；
子步骤6：反馈细能力平衡运算结果，出具能力平衡建议；
子步骤7：调整资源，调用协同调度器重算，开启新一轮细能力平衡。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116882717A (zh) * 2023-09-08 2023-10-13 成都飞机工业（集团）有限责任公司 一种飞机装配过程的能力平衡方法、***、设备及介质

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