MES生產(chǎn)調(diào)度功能設(shè)計和實現(xiàn)（3）

導讀

INTRODUCTION

排產(chǎn)永遠是“魚和熊掌不可兼得”的原則，滿足一個目標時會或多或少破壞其他目標。因此，排產(chǎn)是一個不斷妥協(xié)不斷調(diào)整的動態(tài)過程。

E-WORKS排產(chǎn)建模

原則上計劃員可以自動或手動進行作業(yè)排產(chǎn)。系統(tǒng)需要預(yù)先設(shè)定規(guī)則，根據(jù)工單的期望日期和可用的生產(chǎn)能力進行自動排產(chǎn)。由于有先前設(shè)定的約束條件，當手動排產(chǎn)出現(xiàn)計劃沖突時，計劃員能即可得到提示。因此，系統(tǒng)的規(guī)則設(shè)定（排產(chǎn)建模）是排產(chǎn)的基礎(chǔ)。01 / 資源矩陣 一個產(chǎn)品可以在不同的設(shè)備上使用不同的工具進行加工，因此在排產(chǎn)時需要限定可使用的生產(chǎn)組合（設(shè)備+工具），其次也要確定使用生產(chǎn)組合的優(yōu)先順序，例如可以優(yōu)先選擇生產(chǎn)節(jié)拍最快的生產(chǎn)組合。

圖7：資源矩陣 以圖7為例，產(chǎn)品SAL-FKA021-M-905在壓鑄工序可以使用兩臺設(shè)備（PVM02, BUE02）和兩套模具（SW8018-12, SW8014-12）生產(chǎn)。因為模具SW8018-12可以在兩臺設(shè)備上通用，所以有三種生產(chǎn)組合。在手動排產(chǎn)時，若將工單拖拉到其他設(shè)備上，系統(tǒng)會報警。同理，在自動排產(chǎn)時，系統(tǒng)只會將工單分配到這兩臺設(shè)備之一。其次，不同的生產(chǎn)組合產(chǎn)生的工序時間也不一樣。例如BUE02與SW8018-12組合，其節(jié)拍為7小時/1000件，準備時間30分鐘，拆卸時間15分鐘；若使用PVM02與SW8014-12，其節(jié)拍為6小時45分鐘/1000件，準備時間增加到45分鐘?？梢栽O(shè)定不同生產(chǎn)組合的優(yōu)先級，這樣在自動排產(chǎn)時可以選擇優(yōu)先級排在前面的生產(chǎn)組合。在圖7中所示的3種生產(chǎn)組合并未設(shè)優(yōu)先級，在自動排產(chǎn)時可以利用其他條件進行排序，比如按加工時間最短的來選擇設(shè)備，系統(tǒng)就優(yōu)先安排設(shè)備PVM02。02/ 排產(chǎn)規(guī)則 排產(chǎn)，簡言之就是“見縫插針”。待排產(chǎn)的工單就是一把針，設(shè)備上可用的時間段就是縫隙。MES做自動排產(chǎn)時使用事先定義的分配規(guī)則，首先考慮要安排哪個工單（優(yōu)先級），然后是安排在哪臺設(shè)備的哪個時間段（產(chǎn)能選擇）。

圖8：基本排產(chǎn)規(guī)則 如圖8所示，假設(shè)生產(chǎn)組合中規(guī)定了可以使用的設(shè)備是BUE01和BUE02，在自動排產(chǎn)時工單不會被分配到PVM01和PVM02上。假設(shè)此時待排產(chǎn)的工單有6個，優(yōu)先級就是定義按什么順序把工單分配下去。圖8顯示第一個要排產(chǎn)的工單是4927020。優(yōu)先級是系統(tǒng)預(yù)定義的規(guī)則。比如按照截止期優(yōu)先，則會比較所有工單的最晚完成日期；也可以按照最短運行時間，則會將條形最短的工單優(yōu)先安排。在設(shè)計優(yōu)先級規(guī)則時，還可以進行規(guī)則組合。如圖9左上所示在工單截止期相同時比較銷售訂單截止期，最后再比較客戶優(yōu)先級。

圖9：排序規(guī)則和設(shè)置矩陣 得到工單隊列后，排產(chǎn)下一步要考慮選擇哪臺設(shè)備的什么時間段，即如何選擇可用的產(chǎn)能？產(chǎn)能選擇可以考慮的條件如下：

哪臺設(shè)備上最早有空閑的時間段？

在計劃范圍內(nèi)哪臺設(shè)備有最多或最少的空閑時間段？

哪臺設(shè)備的加工時間最短（這里就要考慮生產(chǎn)組合）

按生產(chǎn)組合優(yōu)先級選擇設(shè)備

按最小換產(chǎn)時間選擇（這里需要考慮動態(tài)換產(chǎn)時間）

其中動態(tài)換產(chǎn)時間是指在一臺設(shè)備上因為更換工單而需要更換產(chǎn)品、物料、工具甚至顏色而所需要的額外設(shè)置時間，如圖9右上所示。 圖9給出的例子描述了有5張工單，按照設(shè)定的排序規(guī)則，可以得到工單隊列為：OP2, OP1, OP5, OP3, OP4。 各個工單之間的換產(chǎn)時間結(jié)算結(jié)果如表1：

表1：動態(tài)換產(chǎn)時間計算示例 假設(shè)OP1被分配搭配BUE01設(shè)備上，若按換產(chǎn)時間最短原則，后續(xù)工單應(yīng)該安排OP3。如果OP1被分配在BUE02設(shè)備上，后續(xù)工單也是應(yīng)該安排OP3。但是之前的工序隊列中在OP1之后應(yīng)該安排OP5。此時，沖突產(chǎn)生。 排產(chǎn)永遠是“魚和熊掌不可兼得”的原則，滿足一個目標時會或多或少破壞其他目標。因此，排產(chǎn)是一個不斷妥協(xié)不斷調(diào)整的動態(tài)過程。這就需要計劃員根據(jù)工單的生產(chǎn)批量、生產(chǎn)模式等實際情況設(shè)置不同的計劃策略，用權(quán)重來平衡不同的目標，從中選擇一個能最大程度滿足生產(chǎn)優(yōu)化的方案。 此外，在上述例子中，僅僅是考慮兩個工單之間的相互順序，還未考慮這5個工單之間的優(yōu)化順序。僅依靠人工進行排產(chǎn)獲得較優(yōu)結(jié)果變得非常困難，尤其是在多臺設(shè)備上對多個工單進行排產(chǎn)時。這就需要計算機進行計算，最新的技術(shù)是應(yīng)用人工智能進行不斷優(yōu)化。在后續(xù)章節(jié)中再作介紹。

審核編輯 ：李倩