面向车间作业的生产调度管理系统的研究.docx
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1、天津职业技术师范大学Tianjin University of Technology and Education毕 业 论 文专 业: 机械制造工艺教育 班级学号: 机制0714班 - 25 学生姓名: 王 用 指导教师: 吴国祥 教授 二一二年 六 月天津职业技术师范大学本科生毕业论文面向车间作业的生产调度管理系统的研究 Research of production Scheduling management system for workshop专业班级:机制0714班学生姓名:王 用指导教师:吴国祥 教授系 别:机械工程学院2012年6月摘 要目前,企业之间的竞争日益加据,而企业之间的竞
2、争,归根到底为生产成本之间的竞争,所以每个企业都根据自己的实际情况从多方面入手去降低运作成本,提高生产效益。而生产调度作为生产计划与控制里面的重要一环,成为众多企业争相改进的重要一点。企业里专门的调度机构的产生,是由于现代工业企业,生产环节多,协作关系复杂,生产连续性强,情况变化快,某一局部发生故障,或某一措施没有按期实现,往往会波及整个生产系统的运行。因此,加强生产调度工作,对于及时了解、掌握生产进度,研究分析影响生产的各种因素,根据不同情况采取相应对策,使差距缩小或恢复正常是非常重要的。机械加工生产车间是企业加工生产产品的主要部门,车间执行由生产调度者传递过来的生产计划,车间将内部进行动态
3、信息反馈给生产调度者,生产调度者依据反馈来的车间生产信息调节生产计划,再传递给车间执行。由于机械加工的车间加工工艺过程繁多,大量信息处于频繁的变动中。为了反映出车间的动态信息、根据车间的生产能力进行合理的作业编排,开发了面向车间作业的生产调度管理系统,此系统能及时反映出车间的生产进度,实现了车间自动作业编排使产能达到平衡,并且可以脱离集成制造系统独立使用,极大的提高了灵活性。关键字:车间;生产计划;产能平衡 ABSTRACTAt present, the competition between the enterprises is increasingly added to, and the
4、competition between the enterprises, in the final analysis is the competition between the production cost, so each enterprise according to their actual situation from many aspects to reduce operating costs, improve production efficiency. Production scheduling for production planning and control whic
5、h is important one annulus, become numerous enterprise to improve an important point. The enterprise specialized scheduling mechanism, is due to modern industrial enterprises, production processes, the complexity of the collaborative relationship, production continuity, the situation is changing fas
6、t, and a partial failure, or some measure of late to achieve, often spread to the entire production run. Therefore, to enhance the production scheduling work, master production schedule to keep abreast of research analyzing the impact of the production of a variety of factors to take appropriate cou
7、ntermeasures, under different circumstances, so that the gap back to normal is very important.Mechanical processing workshop of the main sectors of the processing products, shop performs passed over by the production scheduling, production planning, the workshop will be within the dynamic informatio
8、n feedback to the production scheduling, production scheduling according to the feedback to the workshop production information to adjust the production plan before being passed to the shop floor execution. Range of machining process due to the machining workshop, large amounts of information in the
9、 frequent changes. Aiming at the characteristic of complicated machining techniques and lots of variation information in the workshop, The workshop manufacturing execution system for CIMS is emboldened making use of the advanced IT and computer technology. This system can reflect production informat
10、ion in time balance the manufacture power and arrange preparatory program on work, also connect enterprise program with manufacturing process.Key Words:workshop; production scheduling ; MES天津职业技术师范大学2012届本科生毕业论文目 录1 绪论1 1.1 车间调度的问题表述1 1.2传统生产调度系统的生产问题2 1.3 车间调度的发展过程及研究现实意义5 1.4 研究内容及章节安排62 车间作业生产调度管
11、理系统总体设计7 2.1系统的总体结构7 2.2 系统的总体需求8 2.2.1 业务流程8 2.2.2 系统对管理方式的改变93 车间作业生产调度管理系统功能模块设计16 3.1基础数据模块16 3.2生产准备模块19 3.3库房管理模块21 3.4生产车间管理模块23 3.5生产资源管理模块26 3.6人事管理模块27 3.7系统设置模块284 系统的特点及应用效果33 4.1系统的特点33 4.1系统的应用效果33 4.2.1提高生产过程管理的协同化能力,确保产品订单交期34 4.2.2提高生产过程管理的精细化程度,确保生产过程可控34 4.2.3提高生产过程管理的信息一致性,提高综合工作
12、效率34结论35参考文献36附录一:英文资料38附录二:中文翻译49致 谢.581 绪论在生产过程中,很多企业实际加工时间占总加工时间不到15% ,而有85%以上的时间用于等待搬运和排队。以机械加工为例,15%的加工时间里,切削时间仅占30% ,其余70%的时间用于零件装夹及定位、换刀具、测量、机床调整、消除屑末等。多数机器90%的时间处于闲置状态。因此,科学的生产调度系统模式就是要降低企业85%不增值的部分和优化生产过程,建立合理的生产调度模型,寻找有效的调度方法,改进生产调度方案,设计适宜的计划调度系统。传统的手段如降低库存、裁减雇员、精简机构、增加加工设备等已经达到了极限,不可能再有较多
13、的进展,进一步的成本缩减可转向企业内外资源的合理配置和高效利用。生产管理通常分为三个阶段: 生产计划、生产调度和生产控制,其中生产调度是生产管理领域内的关键环节 。调度与很多其它经营管理活动有关,如生产计划的可行性分析、销售部门接受订单的前期生产线的人力调配、设备保养维修、物料采购供应计划等。而实际生产过程中,车间生产调度过程是一个多元化管理模式,需要敏捷响应和反馈,要求在宏观上规划生产,微观上调控生产。科学合理的生产调度在满足客户要求和生产任务的前提下,依据生产过程获得准确信息,充分合理的利用与配置加工过程的各种制造资源,高效低耗地使用生产资源、合理安排加工工件的顺序、均衡设备负荷和生产、提
14、高设备利用率、缩短换工装和物料准备时间、降低生产和人工成本、优化生产过程 。生产调度围绕企业生产经营目标,对企业生产活动进行有效组织指挥控制和调节,根据生产目标和约束,为每个加工对象确定具体的加工路径、时间、机器和操作等。根据市场需求变化和产品订货,及时调整生产结构,及时应对和解决生产中的各种矛盾和问题,以保证整个生产经营活动的正常进行,保证在合适的时间,将合适数量和合格质量的物料输送到合适的地点,由已确定的人员进行加工,最后生产出满足客户需求的产品。因此,及时准确地生产调度对生产系统的高效运行有着重要地影响。1.1 车间调度的问题表述总的说来, 车间调度就是对一个可用的加工机床集在时间上进行
15、加工任务集分配, 以满足一个性能指标集。从数学规划的角度看, 车间调度问题可表达为在等式或不等式约束下, 对目标函数的优化。典型的车间调度问题包括一个要完成的作业集, 每个作业由一个操作集所组成, 各操作的加工需要占用机床或其它资源, 并且必须按一些可行的工艺次序进行加工;每台机床可加工工件的若干操作, 并且在不同的机床上能加工的操作集可以不同。调度的目标是将作业合理地安排到各机床, 并合理安排作业的加工次序和加工开始时间, 使约束条件被满足, 同时优化一些性能指标。在实际的FMS(柔性制造系统)的车间调度中, 由于要考虑刀具、托盘和物料搬运系统的调度问题, 因此不但包括作业调度问题, 而且也
16、应考虑资源分配问题。目前大部分研究仍集中在作业调度上, 没有考虑资源分配, 一般都直接将资源作为约束处理。 为了解决车间调度问题, 在数学建模分析中大多采用基于数学规划的模型。1.2 传统生产调度系统的生产问题实际的生产系统是一个动态生产环境,存在着大量不确定性因素,往往会导致计划、调度与控制脱节,不能有效协调和均衡的生产,造成企业成本增加和效益下降。传统生产调度系统作用下的车间实际生产加工现场,虽然每个待加工的工件都被分配到指定的加工设备,并按照开始时已经规划好的调度方案进行加工。但由于实际生产情况复杂多变,生产现场工件到达时间随机性和制造过程中随机发生的扰动使得实际生产出现了与原调度方案的
17、偏离,加工现场作业流程混乱,导致生产系统不能再按照原有的生产计划正常运行。为了保证生产顺利进行,这就要调整某些零件的加工顺序,而改变任何一道工序的顺序都可能会影响后面所有工序的加工顺序,导致作业计划要重排。在这些问题还没得到解决的同时,还要求实现产品生产周期短、制造成本低和相应市场变化能力迅速等目标,这些都要求中小型制造企业的调度系统具有良好的动态性和实现能力。因此,现有的落后生产计划管理模式不仅难以满足生产要求,也严重影响着公司的成本管理,造成公司效益提高缓慢,竞争力不强。具体体现如下:(一) 当前制造业企业生产调度体系弊端在生产中的体现(1)主观与经验性。在组织生产时,经常出现工艺流程工时
18、定额不完善等情况。生产计划与调度严重依赖管理者的经验、技巧,基础数据精确度低,缺乏科学的理论基础和现代管理理论的支撑,没有一个全面细致到位的科学调度安排。 计划的及时性、均衡性、应变性差,造成在实际生产过程中,调度频繁,生产效率低下等不良现象。(2)拖期严重。工序流程周转不畅、产品生产周期不能满足客户订单要求的交货期,零部件的制造周期不能满足装配要求的交付期,并且各零件的加工状态无法追踪,生产过程的进度不能动态反映,严重影响了公司的信誉和市场竞争力。(3)生产调度系统未能与库存管理系统进行有效集成、无法查看即时的生产现场信息或库存情况。生产发生变化时计划调整困难,响应速度慢,不能满足快速响应的
19、要求。仓库摆放大量零部件和半成品,可装配现场仍频繁缺件,库存的零部件不是产品装配所需的零部件。(4)生产计划未能充分进行资源的平衡。一方面,部分设备能力不能满足生产需求,成为加工的瓶颈,而部分设备却有能力富余; 另一方面,计划调度人员仅仅根据所主管的型号安排计划,没有考虑到生产能力的平衡,使整个生产过程时紧时松,人员和机器不能达到很好的利用。(二) 现行调度在企业实际生产中的缺陷表现在(1)延迟性。生产车间的实时动态变化,统计数据不能够及时地反馈到调度部门,在时间上存在很大的滞后性。调度人员对数据手工分析,进而产生调度指令,时间上又有了一段延迟,信息处理和反馈速度慢。由于信息滞后,生产调度人员
20、难以及时全面地掌握生产信息,增加了对生产异常情况的处理难度,严重制约了生产正常进行。对车间缺乏有效的生产监控机制(包括生产计划监控、零件进度监控与产品或订单进度监控等),很难对生产进度实现有效管控,超差品常常得不到及时补救与处理。目前,调度管理基本上是采用反馈控制,该法是根据实际执行结果的反馈信息来调节和控制生产系统行为,具有时滞性,缺乏灵活性和适应性。(2)不准确性。在调度管理工作中,从数据的汇总、传递、分析到指令的下达等工作,基本采用手工处理,且难以达到优化的目的。由于人工采集的信息数据具有不可靠性和不完整性,一方面容易造成决策者错误决策,另一方面不能向客户反映生产进度情况,降低了生产的透
21、明度。(3)调度低效率。由于系统本身的复杂和非线性行为随时间变化的行为信息集成的因素等原因,造成了车间信息客观上的不确定和复杂性,轻重缓急得不到合理安排,优先级的零件得不到及时安排,关键瓶颈设备得不到合理使用,造成资源浪费; 难加工周期长的零件不能按期完成,拖延产品齐套时间,影响交期。生产过程的脱期任务变为紧急任务,导致计划频频变更生产系统运作效率低下。不能用数字说话,达不到科学管理的要求。没有考虑到人力资源的重要性,没有引入人工激励机制,没有将人工的心理因素引入到生产调度,从而在一定程度上导致了企业的效率不高。(4)缺乏全局性和科学性。由于调度人员的智力经验和处理能力的限制导致调度缺乏全局性
22、和科学有效性,造成生产计划和生产安排及生产工序之间不协调、物流不畅,生产缺料和车间在制品大的情况同时存在。(三) 生产计划和调度系统信息不完备(1)信息的缺乏。信息的不统一、不完整、不及时等诸多问题已经影响到企业生产经营,造成整个生产系统处于应急的状态,原材料不能按时到位,延长了交货期,有时货物不能按时送达;生产现场的管理混乱,原材料和半成品堆放随意,影响生产车间的对外形象 (2)信息的复杂性。这主要取决于人们处理大量信息的能力,如分类简约等来获取有用的信息。(3)生产调度软件的问题。由于目前的智能调度系统并不能真实反映实际生产中经常出现的不确定性,而现实生产中的不可预测扰动经常导致智能算法的
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