專利名稱：基于有限能力的生產計劃方法及其仿真系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及航空發動機制造領域，尤其涉及基于有限能力的生產計劃方法及其仿 真系統。
背景技術：
航空發動機燃油調節控制系統的各型殼體類零件結構復雜、精度要求高，這些調 節控制系統的殼體在生產加工時，一直是制約航空發動機燃油調節控制系統科研生產的關 鍵環節，而這些殼體線生產方法主要采用人工統籌的方法，該方法雖然可以在很大程度上 滿足一定時期航空發動機燃油調節控制系統的殼體生產，但也存在如下缺點1、準確性和科學性差。利用人工統籌的方法來生產這種殼體，其殼體本身無法均衡全面，零件種類繁多， 無法做到面面俱到，只能考慮其中最重要的零組件進行排產；并且該方法主要憑借人自身 長期積累的工作經驗進行，嚴重缺乏準確性和科學性。2、適應性差。人工統籌計劃生產方法無法實現快速滾動，由于按照其生產的航空發動機燃油調 節控制系統的各型殼體質量不穩定，產品批量小，屬于典型的多品種小批量生產模式，這種 方法很明顯也很快跟不上生產需求的相應變化變化，而此時原來生產方法會在很大程度上 失去原來的計劃的作用，需要重新制定生產方法。原來的生產方法不能很好的適應新的殼 體生產之上，適應性相對較差。3、工作效率低，費時費力，成本高。由于航空發動機燃油調節控制系統的各型殼體品種多，生產方法和生產組織粗 放，信息溝通不暢，計劃的可實施性很差。生產組織是工段根據周計劃安排生產，實際生產 中往往不能按計劃執行，隨意性比較大。生產協調主要通過周例會、碰頭會、口頭傳達等形 式；這些方式既浪費時間，而且效果很差，工作效率嚴重低下。并且該方法進行生產殼體時， 重點零件的計劃也至少需要幾天才能完成，無法實現快速應變，而且由于沒有經過科學的 優化，零件經常拖期，生產設備利用率低，導致零件制造成本大大增加，工作費時費力。隨著科技的日益進步，目前市面上也出現了一些生產方法，但該方法是基于生產 調度的方法，它們主要采用遺傳、人工神經網絡，數學規劃等算法進行統籌，并且這些算法 對NP-Hard (多項式復雜程度的非確定性難題)問題也無法獲取復雜最優解，而且計算時間 非常長，無法應用于實際調度生產中。
發明內容
為了解決背景技術中存在的上述技術問題，本發明提供了一種科學性和準確性大 幅提高、實用性、適應性強、工作效率高的基于有限能力的生產計劃方法及其仿真系統。本發明的技術解決方案是本發明提供了一種基于有限能力下的進行生產計劃的 方法，其特殊之處在于該方法包括以下步驟
1)基礎數據的準備，該基礎數據包括獲取生產任務、零組件關系、零件交貨期、 生產設備日歷、生產設備可替換關系、獲取零件加工網絡圖以及任務狀態與現場同步的數 據；2)根據基礎數據確定關鍵件生產計劃，并形成初步的關鍵件的生產方案；3)結合初步生產方案對整個生產方案進行細排；4)判斷整個生產方案是否認可？若是則直接進行步驟5)；若否，則進行步驟2)；5)啟用生產方案并下發到工段；6)根據生產方案對生產過程進行微調并進行生產。上述步驟2、的具體實現方式是2. 1)確定代加工零組件中的關鍵件；2. 2)調取關鍵件等級以及資源等級確定關鍵件加工的優先級；2. 3)根據關鍵件加工的優先級確定關鍵件生產計劃；2. 4)根據關鍵件的占用負荷比率定制預留能力的日歷方案；2. 5)調取日歷方案并形成初步關鍵件的生產方案；2. 6)判斷該初步生產方案是否得到認可？若是，則直接進行步驟3)；若否，則進 行步驟2. 1)；上述步驟幻的具體實現方式是3. 1)分析生產任務的約束，該約束包括主觀約束和客觀約束；3. 2)根據約束的分析結果和關鍵件的生產方案形成初步的細排方案；3. 3)判斷該初步方案是否得到認可？若是，則進行步驟3. 4)；若否，則進行步驟 3. 1)；3. 4)判斷是否完成所有細排任務？若是，則進行步驟4)；若否，則進行步驟3. 1)。上述步驟3.1)中的主觀約束是工序任務考核點、起止時間。上述步驟3. 1)中的客觀約束是零件交貨期。上述步驟6)中微調包括工期調整和生產設備調整。一種基于有限能力的進行生產計劃的仿真系統，其特殊之處在于該系統包括 用于設置基礎數據的計劃輔助模塊、用于產生關鍵件生產方案的關鍵件計劃模塊、用于進 行微調的工段計劃調整模塊以及用于整個零件生產計劃管理的計劃調度方案管理模塊；所 述計劃輔助模塊、關鍵件計劃模塊以及工段計劃調整模塊分別和計劃調度方案管理模塊相 連。上述系統還包括用于短周期生產加工零件的短周期計劃模塊，所述短周期計劃模 塊和計劃調度方案管理模塊相連。上述系統還包括用于生產計劃的審批模塊，所述審批模塊和計劃調度方案管理模 塊相連。本發明的優點是1、科學性和準確性大幅提高。本發明采用仿真上的簡單規則，如“選擇具有最少剩 余松馳時間的任務”或“選擇具有同樣工裝的任務”。在表面上，這些規則都可能是能達到 潛在目的的合理決策。第一種情況目標是為了滿足顧客的交貨期，第二種情況目標則明顯 是為了改善效益。由于這些規則的作用是單調的，常常顧此失彼，避免了簡單規則顧此失彼的缺點。本發明可以先制定關鍵零件的生產，然后在鎖定關鍵件的條件下制定一般件的生 產，按照20/80的管理原則，同時采用生產設備日歷表達生產設備加工能力，支持例外日歷 定義、加班日歷定義，將生產設備能力精確到分鐘。可對生產設備進行檢修時間定義，可準 確表達生產設備能力。此外，本發明還采用交互式調度進行人工干預，可以改善和克服基于 規則的有限能力調度方法的局限性，具有比通過規則更直接獲得調度計劃的能力。它利用 了可視化技術，將自動調度計劃生成和人工干預有機地結合起來。自動處理的結果可以被 調度人員方便的調整和它同時可以方便的鎖定那部分他們滿意的調度作業順序。這種控制 方法最終減少了重新安排調度計劃，增強了調度的可行性和魯棒性，因此在殼體零件的生 產上具有很強的科學性和準確性。2、實用性以及適應性強。本發明基于松弛率使用調度規則，采取一些有效策略縮 短任務工期，可以平行順序移動；也可以自動應用網絡工藝；支持自動加班；實現生產設備 自動替換，可對交貨期相近圖號相同但批次不同的任務進行成組安排，使得本發明的實用 性大大增強。此外，本發明還可支持用網絡表示工序任務之間的關系，可以清楚很好的表 達工序之間的可選、工序集中或分散。本發明在模型上充分支持復雜工序任務加工網絡圖 的描述，包括工序任務之間的“與”和“或”的關系等。但是在對任務進行排產時，對工序間 “或”的關系進行在做計劃調度時事先的選擇，而不同時出現在整個生產方法中，支持零件 交貨期，工序交貨節點，可將計劃員生產排程的經驗進行固化，如某些任務只能交由某些生 產設備/人進行加工等，這樣的效果使得本發明具有很廣闊的適應性。3、工作效率高。本發明能夠對多種實施結果進行分析，支持多種生產方案并行，可 使用不同的生產策略形成不同的生產結果，查看關鍵件負荷比率，可分析零件任務的拖期 情況，可察看任務預警報表，察看工作中心負荷及分布。MES支持對結果進行分析，從中選擇 最合適的方案。同時，本發明可支持生產狀況的快速滾動。例如，本發明可使上萬個工序任 務只需很短的時間猶如幾分鐘就能進行一次再排序，從而使生產計劃能夠在車間調度會上 運行。任務下達后，工段在計劃允許范圍內進行微調，如果調整超過允許范圍，計劃員可以 選擇進行快速滾動計劃，以使計劃能夠跟上變化。此外，本發明還避免了組合規則維護的復 雜性，如果采用組合優先規則，就意味著每一種例外情況都需要更多的條件被加到規則中， 從而使規則系統越來越復雜。即使這樣，規則系統仍存在著一些不可避免的缺點，如維護 的復雜性、規則作用的局部性、規則的不完整性和較差的交互性。最后，本發明以最小提前 /拖期懲罰為目標進行迭代，在主客觀約束和組合規則允許的解空間內不停改變搜索策略， 尋找本次調度任務的最優排產方案。正是由于這些優點的集中組合，使得本發明在生產航 空發動機燃油調節控制系統殼體時工作效率極高。
圖1為本發明所述生產方法流程圖；圖2為本發明所述仿真系統的結構示意圖。
具體實施例方式參見圖1，本發明提供一種有限能力下的進行生產計劃的方法，該方法包括一下步 驟
1)基礎數據的準備，該基礎數據包括獲取生產任務、零組件關系、零件交貨期、 生產設備日歷、生產設備可替換關系、獲取零件加工網絡圖以及任務狀態與現場同步的數 據；2)根據基礎數據確定關鍵件生產計劃，并形成初步的關鍵件的生產方案；其具體 步驟是2. 1)確定代加工零組件中的關鍵件；2. 2)調取關鍵件等級以及資源等級確定關鍵件加工的優先級；2. 3)根據關鍵件加工的優先級確定關鍵件生產計劃；2. 4)根據關鍵件的占用負荷比率定制預留能力的日歷方案；2. 5)調取日歷方案并形成初步關鍵件的生產方案；2. 6)判斷該初步生產方案是否得到認可？若是，則直接進行步驟3)；若否，則進 行步驟2. 1)；3)結合初步生產方案對整個生產方案進行細排，其具體實現方式是3. 1)分析非關鍵件生產任務的約束，該約束包括主觀約束和客觀約束，其主觀約 束是工序任務考核點、起止時間；其客觀約束是零件交貨期等因素。3. 2)根據約束的分析結果和初步關鍵件的生產方案形成初步的細排方案；3. 3)判斷該初步方案是否得到認可？若是，則進行步驟3. 4)；若否，則進行步驟 3. 1)；3. 4)判斷是否完成所有細排任務？若是，則進行步驟4)；若否，則進行步驟3. 1)。4)判斷整個生產方案是否認可？若是則直接進行步驟5)；若否，則進行步驟2)；5)啟用生產方案并下發到工段；6)根據生產方案對生產過程進行微調并進行生產，該微調包括工期調整和生產設 備調整。該生產方法是以過程為核心來組織各種數據，表達對象之間的關聯關系。一個產 品或者零件用過程Process)對象來表達設計、工藝、制造和裝配中可能出現的各種數據。 該過程用圖的結構來表述，并用條件(Conditions)對象來表達分支選擇時的條件，該條件 可以表達將設計、工藝、質量中的不確定性和有效性。過程中的結點可以是工序、過程和虛 結點，其中的工序結點對應了加工該工序需要的各種資源，并且對應了消耗和產出物料。這 種表達方式將工序和資源之間的關系、零件和零件之間的父子關系都蘊含其中，可以方便 地構造產品不同的生命周期中出現的各種BOM :ΕΒ0Μ、ΡΒ0Μ、ΜΒ0Μ等。參見圖2，本發明在提供有限能力下的進行生產計劃的方法的同時還提供了一種 在有限能力下的進行生產計劃的仿真系統，該系統包括用于設置基礎數據的計劃輔助模 塊、用于產生關鍵件生產方案的關鍵件計劃模塊、用于進行微調的工段計劃調整模塊、用于 整個零件生產計劃管理的計劃調度方案管理模塊、用于短周期生產加工零件的短周期計劃 模塊以及用于生產計劃的審批模塊；計劃輔助模塊、關鍵件計劃模塊、短周期計劃模塊、審 批模塊以及工段計劃調整模塊分別和計劃調度方案管理模塊相連。計劃輔助模塊可以設置基礎數據包括任務投產或交貨信息、工序工時系數、車間 工作日歷、零組件關系以及鎖定/解鎖零件任務等信息，其中工序工時系數可以是按工作 中心設置、按產品型號設置以及按工序內容設置等。
關鍵件計劃模塊包括生產參數維護、生產方案的調整、任務虛合批、鎖定/解鎖零 件任務以及生產結果分析等內容，其主要目的是獲得關鍵件生產方案，對于生產方案的調 整可以是復制工序加工網絡、設置工序平順加工、替換工作中心、生產任務分批以及修改工 序排產工時等方式；對于身產參數維護，可以從零件任務交貨期以及維護零件任務投產日 期等方式進行。短周期計劃模塊可以設置主管約束、自動加班、自動平順、自動替換生產設備以及 生產結果分析等內容。審批模塊主要是針對車間年/月生產作業計劃、車間周生產作業計劃以及按角色 周計劃進行審批，以便更好的服務于整個生產方法。對于工段計劃調整模塊主要是對工段計劃進行微調或者對違反生產約束任務進 行報警。對于計劃調度方案管理模塊，其主要是對生產方案進行維護和對比，以及分析相 應的數據分析，可使用不同的調度策略形成不同的調度結果，查看關鍵件負荷比率，可分析 零件任務的拖期情況，可察看任務預警報表，察看工作中心負荷及分布。MES支持對結果進 行分析，從中選擇最合適的方案。并且采用最小提前/拖期懲罰為目標進行迭代，在主客觀 約束和組合規則允許的解空間內不停改變搜索策略，尋找本次調度任務的最優排產方案。對于本發明所提及的有限能力是在有限的生產設備、時間以及人力物力等因素所 確定的，換句話說，本發明所提供的方法或仿真系統是在有限的生產設備、時間、人力以及 物力的條件進行的生產方法或仿真系統。
權利要求
1.一種基于有限能力的進行生產計劃的方法，其特征在于該方法包括以下步驟1)基礎數據的準備，該基礎數據包括獲取生產任務、零組件關系、零件交貨期、生產 設備日歷、生產設備可替換關系、獲取零件加工網絡圖以及任務狀態與現場同步的數據；2)根據基礎數據確定關鍵件生產計劃，并形成初步的關鍵件的生產方案；3)結合初步生產方案對整個生產方案進行細排；4)判斷整個生產方案是否認可？若是則直接進行步驟5)；若否，則進行步驟2)；5)啟用生產方案并下發到工段；6)根據生產方案對生產過程進行微調并進行生產。
2.根據權利要求1所述的有限能力下的進行生產計劃的方法，其特征在于所述步驟2)的具體實現方式是2. 1)確定代加工零組件中的關鍵件；2. 2)調取關鍵件等級以及資源等級確定關鍵件加工的優先級；2. 3)根據關鍵件加工的優先級確定關鍵件生產計劃；2. 4)根據關鍵件的占用負荷比率定制預留能力的日歷方案；2.5)調取日歷方案并形成初步關鍵件的生產方案；2.6)判斷該初步生產方案是否得到認可？若是，則直接進行步驟3)；若否，則進行步 驟 2. 1)。
3.根據權利要求1所述的有限能力下的進行生產計劃的方法，其特征在于所述步驟3)的具體實現方式是3. 1)分析非關鍵件生產任務的約束，該約束包括主觀約束和客觀約束；3.2)根據約束的分析結果和關鍵件的初步生產方案形成初步的細排方案；3.3)判斷該初步方案是否得到認可？若是，則進行步驟3.4)；若否，則進行步驟 3. 1)；3.4)判斷是否完成所有細排任務？若是，則進行步驟4)；若否，則進行步驟3.1)。
4.根據權利要求3所述的有限能力下的進行生產計劃的方法，其特征在于所述步驟 3. 1)中的主觀約束是工序任務考核點、起止時間。
5.根據權利要求3所述的有限能力下的進行生產計劃的方法，其特征在于所述步驟 3. 1)中的客觀約束是零件交貨期。
6.根據權利要求1或2或3或4或5所述的有限能力下的進行生產計劃的方法，其特 征在于所述步驟6)中微調包括工期調整和生產設備調整。
7.一種實現權利要求1所述的有限能力下的進行生產計劃的方法的仿真系統，其特征 在于該系統包括用于設置基礎數據的計劃輔助模塊、用于產生關鍵件生產方案的關鍵 件計劃模塊、用于進行微調的工段計劃調整模塊以及用于整個零件生產計劃管理的計劃調 度方案管理模塊；所述計劃輔助模塊、關鍵件計劃模塊以及工段計劃調整模塊分別和計劃 調度方案管理模塊相連。
8.根據權利要求7所述的實現有限能力下的進行生產計劃的方法的仿真系統，其特征 在于所述系統還包括用于短周期生產加工零件的短周期計劃模塊，所述短周期計劃模塊 和計劃調度方案管理模塊相連。
9.根據權利要求7或8所述的實現有限能力下的進行生產計劃的方法的仿真系統，，其特征在于所述系統還包括用于生產計劃的審批模塊，所述審批模塊和計劃調度方案管理 模塊相連。
全文摘要
本發明涉及一種有限能力下的進行生產計劃的方法及其仿真系統，該方法包括1)基礎數據的準備；2)根據基礎數據確定關鍵件生產計劃，并形成初步的關鍵件的生產方案；3)結合初步生產方案對整個生產方案進行細排；4)判斷整個生產方案是否認可，若是則直接進行步驟5)，若否，則進行步驟2)；5)啟用生產方案并下發到工段；6)根據生產方案對生產過程進行微調并進行生產。本發明提供了一種科學性和準確性大幅提高、實用性、適應性強、工作效率高的有限能力下的進行生產計劃的方法及其仿真系統。
文檔編號G06Q10/00GK102054208SQ20091021874
公開日2011年5月11日 申請日期2009年11月2日 優先權日2009年11月2日
發明者付梅, 楊勇歆, 楊建軍, 薛社祥, 謝懷, 魏永輝 申請人:西安航空動力控制有限責任公司