基于MES系統(tǒng)的制造工藝優(yōu)化方法與流程

本發(fā)明涉及制造工藝優(yōu)化，具體涉及基于mes系統(tǒng)的制造工藝優(yōu)化方法。

背景技術：

1、隨著制造業(yè)的不斷發(fā)展，提高生產(chǎn)效率、優(yōu)化制造工藝成為企業(yè)追求的重要目標。在現(xiàn)代制造業(yè)中，制造執(zhí)行系統(tǒng)(mes)發(fā)揮著至關重要的作用。然而，目前的制造工藝中仍存在一些問題，需要進一步優(yōu)化以提升企業(yè)的競爭力。

2、一方面，在生產(chǎn)過程中，企業(yè)往往難以準確掌握設備運行狀態(tài)、生產(chǎn)進度以及人員工作情況等關鍵信息。缺乏對這些數(shù)據(jù)的有效采集和分析，使得企業(yè)無法合理分配生產(chǎn)資源，導致設備利用率不高、人力分配不合理等問題。例如，不清楚設備的實際運行時長、故障時間以及最優(yōu)運行次數(shù)等，無法準確計算設備利用率，也就難以對設備進行有效的調度優(yōu)化。同時，對于人員工作情況的不了解，也使得企業(yè)難以確定合理的人力需求指標，無法實現(xiàn)人員的優(yōu)化分配。另一方面，傳統(tǒng)的制造工藝優(yōu)化方法往往依賴經(jīng)驗和主觀判斷，缺乏科學的數(shù)據(jù)分析和量化指標。這使得優(yōu)化結果不夠準確和可靠，難以適應復雜多變的生產(chǎn)環(huán)境。例如，在設備調度和人員分配方面，沒有明確的指標和方法，容易出現(xiàn)資源浪費或生產(chǎn)瓶頸等問題。

3、綜上所述，為了解決現(xiàn)有制造工藝中存在的問題，提高生產(chǎn)效率和資源利用率，需要一種基于mes系統(tǒng)的制造工藝優(yōu)化方法。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供基于mes系統(tǒng)的制造工藝優(yōu)化方法，解決了背景技術中所提出的技術問題。

2、本發(fā)明的目的可以通過以下技術方案實現(xiàn)：

3、基于mes系統(tǒng)的制造工藝優(yōu)化方法，包括以下步驟：

4、步驟一、數(shù)據(jù)采集

5、在生產(chǎn)過程中，采集設備運行狀態(tài)、生產(chǎn)進度、人員工作情況對應的相關數(shù)據(jù)；

6、步驟二、數(shù)據(jù)分析

7、結合mes系統(tǒng)對采集到的相關數(shù)據(jù)進行指標分析，依據(jù)分析結果，得出設備利用率、人力需求指標；

8、步驟三、資源分配

9、依據(jù)指標分析得出的設備利用率、人力需求指標，對生產(chǎn)資源進行優(yōu)化分配，優(yōu)化分配包括設備調度優(yōu)化、人員分配優(yōu)化。

10、作為本發(fā)明進一步的方案：其中，

11、設備運行狀態(tài)包括：

12、設備運行時間：記錄制造設備每次運行的運行時長、停機時長和開機時間；

13、設備故障次數(shù)：制造設備在指定時間內的故障次數(shù)，以及每次故障對應的故障時長；

14、故障時長指代為制造設備發(fā)生異常開始至制造設備維修好為止的時間差值；

15、生產(chǎn)進度包括：生產(chǎn)任務量，其表示需要完成的生產(chǎn)任務數(shù)量；

16、人員工作情況包括：

17、員工的工作時間段：指代為員工在每次上班時間節(jié)點到下班時間節(jié)點之間的時間差；

18、員工的歷史完成量：記錄員工在前期的每個工作時間段的任務完成量。

19、作為本發(fā)明進一步的方案：指標分析方式如下：

20、step1.設備利用率分析

21、step1.1、計算運行總時長

22、在指定周期內，提取制造設備每次運行的運行時長，隨之多計算出制造設備在指定周期內多次運行的運行時長之和，并將其值記為運行總時長；

23、step1.2、計算故障總時長

24、在指定周期內，提取制造設備每次故障的故障時間，

25、隨之多計算出制造設備在指定周期內多次故障的故障時間之和，并將其值記為故障總時長；

26、step1.3、提取單次運行參數(shù)

27、提取制造設備單次運行預先設定的最大運行時間和最小停運時間；

28、step1.4、計算最優(yōu)運行次數(shù)

29、獲取指定周期的周期時長；

30、隨之通過：

31、最優(yōu)運行次數(shù)＝周期時長/(最大運行時間+最小停運時間)，計算出制造設備在指定周期內的最優(yōu)運行次數(shù)；

32、step1.5、計算最優(yōu)理論運行時間

33、通過：最優(yōu)理論運行時間＝最大運行時間×最優(yōu)運行次數(shù)，計算出制造設備在指定周期內的最優(yōu)理論運行時間；

34、step1.6、計算設備利用率

35、通過：設備利用率＝運行總時長/(最優(yōu)理論運行時間-故障總時長)×100％，計算出制造設備在指定周期內的設備利用率；

36、step2.人力需求指標分析

37、step2.1、員工信息提取

38、選定一個員工，獲取該員工在指定的一個歷史周期內的所有工作時間段，并將該歷史周期內工作時間段的數(shù)量標記為n，同時將工作時間段標記為gi，i＝1、2、……n，

39、同時，獲取該員工的人員歷史完成量，將其標記為ui，i＝1、2、……n；

40、step2.2、計算員工生產(chǎn)效率

41、通過計算出該員工的生產(chǎn)效率x；

42、step2.3、計算人均生產(chǎn)效率

43、按照step2.1和step2.2的方式，計算出所有員工的生產(chǎn)效率；

44、隨之所有員工的生產(chǎn)效率的平均值，并將其標記為人均生產(chǎn)效率；

45、step2.4、獲取生產(chǎn)任務量

46、獲取指定周期內的生產(chǎn)任務量；

47、step2.5、計算周期工作時長

48、提取預先設定的關于員工的標準工作時間，以及提取指定周期內標準工作時間的數(shù)量，隨之計算標準工作時間對應時長與指定周期內標準工作時間的數(shù)量的乘積，并將其值記為周期工作時長；

49、step2.6、計算人力需求指標

50、通過：人力需求指標＝生產(chǎn)任務量/(人均生產(chǎn)效率×周期工作時長)，計算得出指定周期內的人力需求指標。

51、作為本發(fā)明進一步的方案：其中，預設的最大運行時間可以確保設備在運行一段時間后有足夠的休息和維護時間，預設的最小停運時間可以保證設備在停止運行后有足夠的冷卻、檢查或維護時間。

52、作為本發(fā)明進一步的方案：最大運行時間和最小停運時間由制造設備的生產(chǎn)廠家設定，并在設備使用說明書中標出。

53、作為本發(fā)明進一步的方案：其中，標準工作時間指代為員工正常工作情況下應該遵循的工作時長標準。

54、作為本發(fā)明進一步的方案：優(yōu)化分配方式如下：

55、stepa、設備調度優(yōu)化

56、stepa.1、獲取參與任務執(zhí)行的所有制造設備在指定周期的設備利用率，并將各個制造設備在指定周期的設備利用率標記為kr，r＝1、2、……v，v表示參與任務執(zhí)行的所有制造設備的數(shù)量；

57、stepa.2、求取所有kr的平均值，并將其記為分析利用率kf；

58、接著，將分析利用率kf預設的利用率閾值ka進行比較：

59、若kf≤ka，則表示參與任務執(zhí)行的所有制造設備的工作負荷適中；

60、隨之將參與任務執(zhí)行的各個制造設備對應的設備利用率kr分別利用率閾值ka進行比較，隨之將其結果展示給相關管理人員，相關管理人員依據(jù)比較結果，對相應制造設備的生產(chǎn)任務進行調配；

61、具體為：將kr＞ka時對應制造設備的未完成任務分配給kr≤ka時對應的制造設備，并執(zhí)行未完成任務；

62、若kf＞ka，則表示參與任務執(zhí)行的所有制造設備的工作負荷超標；

63、隨之增加參與任務執(zhí)行的制造設備的數(shù)量，然后將參與任務執(zhí)行的各個制造設備對應的設備利用率kr分別利用率閾值ka進行比較，隨之將其結果展示給相關管理人員，相關管理人員依據(jù)比較結果，對相應制造設備的生產(chǎn)任務進行調配；

64、具體為：將kr＞ka時對應制造設備的未完成任務分配給kr≤ka時對應的制造設備，以及分配給新增的參與任務執(zhí)行的制造設備，并執(zhí)行未完成任務，隨之將其結果展示給相關管理人員。

65、stepb、人員分配優(yōu)化

66、stepb.1、在指定周期內，獲取參與任務執(zhí)行的所有員工的數(shù)量，并將其記為人員參與量rc；

67、stepb.2、將人力需求指標標記為rz；

68、然后將rz結合預設的加權因子β與rc進行比較：

69、若rz-β≤rc≤rz+β，則表示當前參與任務執(zhí)行員工的數(shù)量適中；

70、若rc＜rz-β，則表示當前參與任務執(zhí)行員工的數(shù)量不足，需增加參與任務執(zhí)行員工的數(shù)量或安排當前參與任務執(zhí)行員工加班，隨之將其結果展示給相關管理人員；

71、若rc＞rz+β，則表示當前參與任務執(zhí)行員工的數(shù)量過多，可適當減少參與任務執(zhí)行員工的數(shù)量，并將其安排到其他任務或進行培訓，隨之將其結果展示給相關管理人員。

72、作為本發(fā)明進一步的方案：在rc＜rz-β時，還通過計算出參與任務執(zhí)行員工的增加數(shù)量z1，隨之將其結果展示給相關管理人員；

73、式中，表示rz-β-rc的結果值向上取整，以得到z1。

74、作為本發(fā)明進一步的方案：在rc＞rz+β時，還通過計算出參與任務執(zhí)行員工的減少數(shù)量z2，隨之將其結果展示給相關管理人員；

75、式中，表示rc-rz-β的結果值向下取整，以得到z2。

76、本發(fā)明的有益效果：

77、設備利用率優(yōu)化：通過精確計算設備利用率，能夠清晰了解制造設備在指定周期內的運行狀況。根據(jù)設備利用率進行設備調度優(yōu)化，當設備工作負荷適中或超標時，合理調配生產(chǎn)任務，將未完成任務分配給利用率較低或新增的設備，使設備資源得到更有效的利用，避免了設備閑置或過度勞累，從而提高整體生產(chǎn)效率。

78、人力需求指標明確：計算人力需求指標，結合人均生產(chǎn)效率、生產(chǎn)任務量和周期工作時長等因素，準確把握指定周期內所需的人力數(shù)量。通過人員分配優(yōu)化，確保員工數(shù)量與生產(chǎn)任務相匹配，避免人員不足導致生產(chǎn)進度緩慢或人員過多造成資源浪費，提高了人力資源的利用效率，進而提升生產(chǎn)效率。

79、設備資源分配合理：設備調度優(yōu)化根據(jù)設備利用率和利用率閾值的比較結果進行任務調配。當設備工作負荷適中時，將高利用率設備的未完成任務分配給低利用率設備；當工作負荷超標時，增加設備數(shù)量并進行任務分配。這種方式使得設備資源在不同生產(chǎn)情況下都能得到合理分配，提高了設備的整體運行效率。

80、人力資源分配科學：人員分配優(yōu)化通過將人力需求指標與參與任務執(zhí)行的員工數(shù)量進行比較，判斷員工數(shù)量是否適中、不足或過多。根據(jù)不同情況進行相應的調整，確保人力資源的科學分配。當員工數(shù)量不足時增加員工數(shù)量，當員工數(shù)量過多時進行調整，使人力資源與生產(chǎn)任務緊密結合，提高生產(chǎn)效率的同時降低人力成本。

81、全面數(shù)據(jù)采集：在生產(chǎn)過程中采集設備運行狀態(tài)、生產(chǎn)進度、人員工作情況等相關數(shù)據(jù)，為后續(xù)的分析和決策提供了豐富的信息基礎。這些數(shù)據(jù)涵蓋了設備運行時間、故障次數(shù)、生產(chǎn)任務量、員工工作時間段和歷史完成量等多個方面，能夠全面反映生產(chǎn)過程中的實際情況。

82、精準指標分析：結合mes系統(tǒng)對采集到的數(shù)據(jù)進行指標分析，得出設備利用率和人力需求指標。設備利用率的計算方式科學嚴謹，考慮了制造設備的運行時長、故障總時長、最大運行時間、最小停運時間和最優(yōu)運行次數(shù)等因素，能夠準確反映設備的實際使用情況。人力需求指標的計算則綜合了員工的生產(chǎn)效率、生產(chǎn)任務量和周期工作時長等因素，為人力資源的合理配置提供了可靠依據(jù)。

83、明確設備運行狀態(tài)：對設備運行狀態(tài)的詳細記錄，包括設備運行時間、停機時長、開機時間和故障次數(shù)等，有助于及時發(fā)現(xiàn)設備問題，采取相應的維修和保養(yǎng)措施，降低設備故障率，提高設備的可靠性和穩(wěn)定性，從而保障生產(chǎn)的順利進行。

84、掌握人員工作情況：記錄員工的工作時間段和歷史完成量，能夠了解員工的工作效率和工作負荷，為人員管理提供依據(jù)。同時，通過人均生產(chǎn)效率的計算，可以評估員工的整體工作表現(xiàn)，為績效考核和培訓提供參考，提高員工的工作積極性和工作質量。

85、靈活的優(yōu)化方法：該制造工藝優(yōu)化方法能夠根據(jù)不同的生產(chǎn)情況進行調整。無論是設備工作負荷的變化還是人力需求的波動，都能通過相應的優(yōu)化措施進行合理應對。例如，當設備工作負荷超標時增加設備數(shù)量，當員工數(shù)量不足或過多時進行人員調整，確保生產(chǎn)過程始終保持高效運行。

86、預設參數(shù)可調整：方法中的一些參數(shù)，如利用率閾值、加權因子等，可以根據(jù)實際生產(chǎn)情況進行調整。這使得優(yōu)化方法具有更強的適應性和靈活性，能夠滿足不同企業(yè)、不同生產(chǎn)環(huán)境的需求。

87、綜上所述，基于mes系統(tǒng)的制造工藝優(yōu)化方法通過數(shù)據(jù)采集、指標分析和資源分配等環(huán)節(jié)，實現(xiàn)了對生產(chǎn)過程的全面優(yōu)化。該方法提高了生產(chǎn)效率，合理分配了資源，強化了生產(chǎn)管理，適應了不同的生產(chǎn)情況，為企業(yè)的生產(chǎn)制造提供了有力的支持。