MES系统自动排产功能的研发和实现
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摘要 为解决目前制丝计划和卷包计划排产方式和实施过程比较繁琐、效率低，信息集成度低、不利于数据挖掘和准确控制的问题，在mes系统上研发了自动排产的功能以满足这一发展的要求。结果表明，在MES系统上实现了卷包日作业计划、制丝日作业计划的自动编排功能，实现了卷包日作业滚动计划和制丝日作业计划能够依据实时修订的数据进行自动更新的功能，实现了自动化程度较高的现代化管理，提升了生产管理手段和生产运作系统的层次。
关键词 MES系统；卷包日作业计划；制丝日作业计划；自动排产
中图分类号TS4 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2012）77-0026-03
0引言
生产管理中的高级形态计划排产，能高效的帮助制造企业控制生产计划，它能根据各种规则及需求约束条件自动产生更精确、更实际的详细计划。目前，行业内的个别先进厂家在自动排产的建设上已经取得初步成果。
柳州卷烟厂制丝线在2007年12月份完成“十一五期”技改以及这两年卷包设备增加后，由于工艺路线、生产节拍、生产能力发生了较大变化，目前的制丝计划和卷包计划排产方式和实施过程比较繁琐、效率低，而且信息集成度低，不利于数据挖掘和准确控制。
生产过程监控、统计、分析的精细化已经成为生产管理的发展要求，而目前MES 系统根据原来的调研需求实现的功能已经不能完全满足这一发展的要求。
对行业的先进生产管理思想进行跟踪，通过整合制丝和卷包工序的生产、设备、工艺技术资源及计划订单要求，来建立制丝工序和卷包工序生产的数学和信息模型。该功能的实现，对生产管理信息化的数据整合、数据传递、数据共享以及计量监测具有重大意义。
1功能的需求与设置
1.1 MES 系统卷包日作业计划、制丝日作业计划自动排产功能
1.1.1 MES 系统自动排产功能需求
1）智能选择；
2）提高工作效率，减少人为差错
3）优化排产，得到较优化的生产方案；
4）多种策略自动排产；
5）对更长时间的计划进行预测和拉动物料需求；
6）手工调整辅助；
7）使更多基础数据信息化，为数据的分析和挖掘预留接口。
1.1.2卷包日作业计划自动排产功能设置
1）根据全月的卷包计划制定软盒、硬盒生产工序计划；
2）根据全月的软盒、硬盒生产工序计划制定卷包机组计划；
3）根据全月的卷包机组计划制定卷包日作业计划；
4）监控、调整卷包日作业计划的实施进度；
5）监控原、辅材料到货进度与卷包日作业计划实施进度的匹配情况，并根据具体情况对卷包日作业计划进行调整。
1.1.3制丝日作业计划自动排产功能设置
1）制丝计划排产
包括制丝线产能设置、工作日历设置、排产策略管理、安全库存设置、烟丝库存管理、工艺路线管理、节点留存批次管理、生成制丝计划、调整制丝计划、生成梗丝需求计划、生成膨胀烟丝需求计划等功能点；
2）模拟与仿真
通过此模块仿真已产生的各版本制丝计划，验证相应制丝批次计划版本是否有效可行，并对各个版本的计划进行对比分析；
3）计划执行
生产作业计划通过系统自动下达至卷包中控、制丝中控或其它系统；
4）生产跟踪及预警
建立相关标准，监控计划执行情况，一旦与标准发生较大偏差即进行报警。
2.1 MES 系统卷包日作业计划、制丝日作业计划自动排产功能研发的主要约束条件和优化目标
2.1.1卷包日作业计划自动排产功能研发的主要约束条件和优化目标
1）主要约束条件
（1）销售的日调拨需求（数量、最迟开始时间、最迟结束时间）；
（2）原辅料限制（最早到货时间）；
（3）月度卷包生产计划各品牌生产计划量；
（4）产品包装形式（软包、硬盒）；
（5）产品规格（嘴棒规格：滤嘴长度不同时换牌时间不同，影响的产能也不同）；
（6）装置的限制（如金粉、打孔、激光代码等）；
（7）每台卷接机（包装机）对生产不同品牌的限制条件，或不同品牌生产时优先考虑安排在指定卷接机（包装机）上；
（8）小车送丝口数量的限制（5个送丝口，可以同时自动送5个不同品牌的烟丝）；
（9）封箱机数量、连接限制（5台封箱机，每台可以封5台包装机，可以同时自动封5个不同品牌的烟箱）；
（10）开机台数限制（如人少机多的情况），开机台数策略（如上旬多开软包机台，下旬多开硬盒机台）；
（11）卷包日作业计划不够精确，对制丝日作业计划的编排有一定影响；
（12）生产牌号多，联营品牌工艺要求不一致（有4～12小时、4～24小时、2～48小时、2～72小时四种储叶时间；有4～72小时、4～96小时、6～96小时三种储丝时间）。
2）优化目标
保证生产连续性、均衡性，减少各品牌的换牌频次，或换牌集中在少数机台。
2.1.2制丝日作业计划自动排产功能研发的主要约束条件和优化目标
1）主要约束条件
（1）制丝生产任务的最迟开始生产时间（进完柜的某批烟丝可以使用时间必须早于上一批烟丝的使用完毕时间）；
（2）防止储丝柜进柜冲突情况的发生（某批烟丝需要进柜时，同品牌的几组储丝柜必须有一组是空置的）；
（3）设备、工艺的要求对烟丝进柜造成的限制（有些储丝柜由于使用年限过长造成了老化，存储数量达不到设计标准；做完清香型烟丝再做浓香型烟丝不用清洗加香筒，做完浓香型烟丝再做清香型烟丝需要清洗加香筒）。
2）优化目标
保证烟丝衔接（不停机待料）的连续性、卷包生产的均衡性，保养时间相对集中、时间足够。
2.2解决方案
在MES 系统上实现卷包日作业计划、制丝日作业计划的自动编排功能，解决卷包日作业计划、制丝日作业计划排产方式和实施过程比较繁琐、效率低、信息集成度低不利于数据挖掘和准确控制等问题。
2.2.1卷包日作业计划、制丝日作业计划自动编排功能的设计
1）建立符合实际的计划模型
（1）制丝车间适用的模型是流水车间或柔性流水车间模型（见图1）；
（2）卷包车间适用的模型是柔性流水车间模型（见图2）。
在系统中，计划排产是由计划模型程序实现的。计划模型是根据计划规则、约束和策略建立的，它将上游计划、资源情况作为输入，经过运算，编制出可执行的计划作为输出。计划模型与输入是编制计划成功的两个前提。系统要想取得成功，计划模型必须准确地描述实际排产环境，并能够正确使用计划规则与策略。
2）寻找合适的算法。根据物料、设备、工艺要求，订单交货期等将主生产计划编制成详细的生产作业计划。编制的生产作业计划能够优化利用各种生产资源，能够在换牌成本、按期交货、订单优先级等各种因素之间找到平衡点，满足用户指定的计划策略下的实际需要。
3）获得准确的输入。要准确掌握制丝车间一、二级贮梗柜、贮梗丝柜、贮叶柜等的存储物料重量信息、柳州卷烟厂的生产进度报表、生产管理部下达的卷包日作业计划、协同上各职能部门提供的原（材）料到货情况、香料仓提供的香精（料）到货情况、各车间公布的设备保养信息、市场营销部提出的调拨计划信息等相关信息。
2.2.2卷包日作业计划、制丝日作业计划自动编排功能的实现
在系统中，可将瓶颈资源作为限制约束与相关策略组合后，根据生产管理部下发的卷包月度生产计划，以及产品规格，对设备按照品牌进行分组、排产，来实现作业计划的模拟与仿真，系统可以针对瓶颈资源对整个生产作业排产的结果进行预测，供调度人员进行有针对性的考察和分析，以便进行进一步的计划调整与优化。
2.3 MES 系统卷包日作业计划、制丝日作业计划自动排产功能
目前实施的阶段：智能选择、多种策略自动排产，手工调整
部分成果画面展示：
1）卷包日作业计划自动排产――单订单排产（见图3）
2）制丝日作业计划自动排产――烟丝任务（见图4）
3应用效果
该功能运用先进的高级排产算法进行生产优化排产，将智能算法和预设约束有机结合，得出较优化的卷包、制丝日作业计划排产方案。实现精益化生产，体现生产过程的快速反应与敏捷制造的能力，保障生产的连续性、可控性。
3.1优点
1）优化排产，得到较优化的生产方案
2）对更长时间的计划进行预测和拉动物料需求
3）使更多基础数据信息化，为数据的分析和挖掘预留接口
4）提高工作效率，减少人为差错
该功能的实现，为资源拉动、生产统计分析、生产过程管理等工作提供最直接的依据，并将提升生产系统运作的层次，为柳州卷烟厂和其他部门的配套管理工作和资源计划提供支持和接口，为进一步的数据挖掘、数据分析、持续提升信息化项目建设奠定了坚实的基础。
参考文献
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