整车制造领域智能排程方法

摘要

本发明公开了一种整车制造领域智能排程方法，按照如下步骤进行：数据输入：人工向制造执行系统输入基础数据和订单数据，数据处理：制造执行系统对订单数据做整合，转化及校验；顺序计算：排产系统根据限制条件计算顺序计划；结果输出：模拟结果，评估及发布。本应用系统推进计划执行有序生产，参照C2B模式并与现场设备高度集成，为优化生产过程控制，由数字化驱动制造自动化，更有效支撑C2B定制化生产业务模式。

说明书

技术领域：

本发明属于整车制造生产领域，特别涉及一种整车制造领域智能排程方法。

背景技术：

随着汽车行业的迅猛发展，消费者对汽车的个性化需求越来越强烈，这对整车的传统制造模式产生了巨大的冲击，整车的制造工艺主要包括冲压、焊装涂装、总装和物流，这几个环节环环相扣，这在大规模的生产活动中难免会出现各种各样的问题；随着整车市场竞争的加剧,对整车工厂的市场反应速度和信息化程度要求越来越高,企业在生产过程中必须快速响应市场变化和订单需求,对生产做出实时调整。系统采用先进的超高频识别、工业环网和在线品质追溯等技术实现了对生产的实时管理,在国内外整车工厂中逐步得以应用,实现了整车制造业通过物料和物流调配优化、提高生产管理水平,降低成本的目标。虽然每个环节度能够实现高度的自动化生产，但是个环节之间的协同配合一直是整车制造企业比较头痛的问题，因为不同的环节很可能是多个不同的工厂进行的，如何将各工厂之间的分工序串联成一个完整的产业链，这是每个整车生产厂家都在追寻的目标，但是至今没有人提出一个完整的排程体系。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种整车制造领域智能排程方法，从而克服上述现有 技术中的缺陷。

为实现上述目的，本发明提供了一种整车制造领域智能排程方法，按照如下步骤进行：

数据输入：自动接收工程基础配置数据、前端客户订单向制造执行系统输入基础数据和订单数据，

数据处理：制造执行系统对订单数据做整合，转化及校验；

顺序计算：排产系统根据限制条件计算顺序计划；

结果输出：模拟结果，评估及发布。

本发明进一步限定的技术方案为：

优选地，上述技术方案中，按具体步骤如下：

S1，制造执行系统获得基础数据和订单数据；

S2，通过制造执行系统发布主生产计划和项目订单；

S3，排产系统根据S1中的生产计划和项目订单生成生产序列并发布生产序列回传给制造执行系统；

S4，制造执行系统根据生产序列完成生产计划；

S5，车体分配中心将生产好的车辆进行智能化分配存储至仓储中心。

优选地，上述技术方案中，S4具体为：制造执行系统接收排产系统生成的生产计划，根据已定义的整车排序规则将生产计划分解，并分配至相应的某一生产环节，由该生产环节完成生产计划；

制造执行系统控制车体分配中心，完成各生产环节之间、各生产环节与其相对应的仓库环节之间、仓库环节与仓库环节之间的物料传送；

当某一生产环节完成与其对应的生产计划时，该生产环节停止工作；当全部生产环节均完成与其相应的生产计划后，完成整车智能制造过程。

优选地，上述技术方案中，S1中基础数据主要指工厂、车间、产线、计划产能、规则计算条件等相对静态可以提前维护的数据，订单数据主要是指包括订单信息、订单feature信息和项目订单。

优选地，上述技术方案中，车辆配置数据解析车辆配置数据信息在每辆车的feature信息里体现，每辆车的配置信息也会在生产计划广播时，传递到相关业务管理系统、制造执行系统及排程系统；从订单feature信息里解析到每辆车的配置数据，使用配置数据，比对排程基础数据设置，得到对应车辆（订单）的排程基础数据属性，再参照排程限制条件做计算，得到车辆上线序列；Feature数据，尤其影响顺序计划计算限制条件的featurefamily，作为基础数据，需要业务部门梳理，预定义在系统中。

优选地，上述技术方案中，S3具体为：选择并定义排产系统的排程参数，排产系统建模运算并生成生产序列，生成的生产序列经过审核后向执行系统发布生产序列。

优选地，上述技术方案中，选择并定义排产系统的排成参数具体为：人工输入车身车间排序规则、涂装车间排序规则、总装车间排序规则，将这三个规则整合形成完整的排序规则，系统建模运算时结合排序规则计算是否存在排序冲突并提示工作人员排除。

优选地，上述技术方案中，结合系统规则计算式的预定义以下四个计算式：连续P个位置最多出现N次；最大连续数量；平准化；A不能在N个B之后；在以上限制规则定义的基础上，可以给每条规则分别设置系数，权重和优先级，根据这几个纬度的定义，在计算中考虑这些设置，综合给出顺序计划结果建议；系数，权重和优先级都是量化的指标，分别表示在计算过程中，结果的评估中该条规则所占的权重数或者是违反了该条规则的代价；其中：系数：表示计算过程中，该条规则所占的权重，计算过程会考虑加权的因素；权重：表示结果评估中，该条规则占的权重；优先级：优先级也是对该条规则权重的体现，在计算过程中，跟系数类似，会在不同的计算阶段影响计算结果。

优选地，上述技术方案中，还包括调整工序，项目管理平台中车辆乱序，由仓储系统根据现场车辆实际位置情况以及涂装进线前缓冲车身情况，考虑现场道次车辆的实际存放情况，判断是否调整出车顺序，项目管理平台实际出车顺序，由排产系统计算并发布的主序列为参考，根据现场实际情况放车；对于没有按原先生产主序列放车的车身，由过点信息记录，并传递给APS系统，供顺序计划执行率考虑及顺序异常的预警。

优选地，上述技术方案中，序列异常车身出车顺序计算逻辑如下：

步骤1，根据顺序异常车身位置情况，判断该车身是否可以按照原主序列顺序出车（对于车身晚进WBS，但是前面顺序车身WBS还未出完情况），即根据车身位置计算按原顺序出车，需要调整对应车道车身进返回道，从而让序列异常车身优先出车的时间，同时根据进涂装前缓冲区的车辆情况及涂装JPH计算调整缓冲时间。如果调整时间小于缓冲时间，则表示可以调整；

步骤2，当步骤1中计算结果为调整时间超出缓冲时间时，APS系统会给出不能按原序出车的结果，此时根据用户预定义的最快出车原则或颜色优先原则重新计算该车可出车序列；

步骤3，BDC平台实时出车顺序计算，考虑从RC系统获取到的BDC平台车辆状态及位置，排除掉hold状态车辆，考虑锁定逻辑后，按原主序列增序排序，逐辆计算车辆是否违反总装强约束放车规则，如果不违反，则该车辆顺序不变，继续计算后续车辆；如果违反，则跳过该车，计算后续车辆，后续第一台不违反车辆排定后，再返回计算范围规则跳过的车辆。重复以上计算。

优选地，上述技术方案中，步骤1中车身是否可以提前出车，依赖调整需进返回道车身的调整时间。而该调整时间跟WBS平台实时车身位置相关，同时，车身出车及调整进返回道不能并行，需要一台一台依次调整。因此，车身顺序的调整需要根据WBS平台车辆情况实时依次计算。调车时，需要遵循以下原则：

需要设置锁定车身数，锁定数量内的车身顺序不能做调整；

出WBS十一条车道后，进涂装车间前的缓存区（7个位置），应尽量保持占满车身；

被调整进返回道车身，返回原道次；

特定道次有车辆在调整时（进返回道），该道次不允许再进车身。全部调整完后才可再次放车进该道次；

当乱序车身满足按原序列出车时，即WBS平台出车顺序不变，现场需要按此顺序出车进行车身调整。

优选地，上述技术方案中，步骤2中：计算逻辑为：逻辑1当原则为最快出车时，逻辑为该车出车顺序与该车道次的前一台车辆顺序+1，即该车道次前一辆车出车后，立即出该台车；

逻辑2当原则为颜色优先时，则查找该车道次的前后车身的顺序号间的车辆，获取这部分车辆的feature信息的颜色信息，与该台车身feature信息的颜色比对，颜色一样的车身，取顺序号最小的，为该台车身的出车顺序号，后面车身出车顺序依次顺推；如果在这部分车辆中没有找到颜色一样的车身，则输出信息：无法找到合适车身，此时，由系统根据规则计算出最优序列出车号进行出车；

逻辑3如果乱序车身原顺序号为此时WBS平台中顺序号最小车辆时，即表示该台车身由于set out等原因错过了它本身的顺序计划出车顺序，此时，根据步骤1中描述逻辑计算该台车身优先出车时间是否小于缓冲时间，如果小于，则出车顺序不变，该台车此刻在平台中顺序号最小，应该最先出车，在RC平台中控制该车优先出车；如果大于，则表示该台车不能够优先出车，则进入步骤2，计算该台车身的出车顺序。

优选地，上述技术方案中，当车身后进项目工作分解平台、但需要先出，依据以上出车顺序计算逻辑1，逻辑2，逻辑3计算项目工作分解平台出车顺序。

当WBS平台车身顺序替换或者调整车辆VIN号，首先要明确需替换车辆的生产计划时间，如果跨天，则先需要系统外由生产计划员与物料计划员沟通物料风险，确认物料无风险后，再执行计算替换逻辑；如果不跨天，则执行计算替换逻辑；替换逻辑为需替换车身与被替换车身，需要在指定feature的family code值（特定配置项）完全一致时，表示车身可以做替换。计算时，考虑所有当日焊装计划上线车身，按车身形态一致（特定配置项）的原则，计算可以做替换的车身，报表形式输出，由生产计划员判断替换哪台车身，并手工完成顺序计划的调整。针对替换业务，需现场同步替换车身条码等相关信息。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本应用系统推进计划执行有序生产，参照C2B模式并与现场设备高度集成，为优化生产过程控制，由数字化驱动制造自动化，更有效支撑C2B定制化生产业务模式. 手工排程转变为系统自动排程，提高工作效率,集成前端排产及后端MES/RC系统，达到计划到排程，到指导生产，再到反馈调整的闭环管理,支持铺线，清线，增宕产等生产特殊情形下的顺序计划,支持各车间节拍，生产约束等限制条件综合考虑的顺序计算,支持51和跃进车身涂装车间混排,实现与RC系统互联，自动获取平台车辆位置及状态信息，并自动计算出车顺序并发布给RC，自动获取并刷新BDC平台实时出车顺序，实现平台乱序车辆、紧急订单预警。

附图说明：

图1为本发明的总体流程示意图；

图2为本发明的总体流程示意图；

图3为智能排程示意图示意图；

图4为涂装排序示意图；

图5为临时顺序调整示意图。

具体实施方式：

下面对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护 范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包 括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或 组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

通过APS排程系统实现，对基于到天的生产计划，根据特定规则排出对应顺序计划，指引车辆上线顺序，以及在生产现场异常时，刷新序列信息，以达到快速响应的目标。

APS排程管理业务流程描述业务端从前端接入生产计划及相关数据开始，到顺序计划计算，顺序计划调整，发布，执行过程中过点信息和平台信息的采集，WBS平台跃进车身混排，再到根据执行过程异常，进行调序及调序的发布的整个流程。

顺序计划规则用来描述产线排程的限制，比如经济批量，工艺限制等，这些限制通常都是通过特定车型，配置体现。

目前上汽大通的CToB模式，车型，配置等相关信息都可以在feature（配置包）里体现，未来，基于上汽大通VDC数据，采用feature里各明细family Code + Feature Code作为限制条件的基础数据，基于此做排程限制条件的定义。数据举例如下：

基于以上原则，经与相关业务人员沟通明确，从业务端梳理了一版限制条件，如下：

结合系统规则计算式的预定义，考虑未来的扩展性，本次APS系统会预定义以下四个计算式，可以支持目前所有的业务规则限制以及未来可预期范围内的限制规则：

1、连续P个位置最多出现N次

2、最大连续数量

3、平准化

4、A不能在N个B之后

同时，从预定义规则本身出发，可以支持以下业务场景（限制规则）的定义：

限制条件规则，可以根据实际业务情况，增加，删除或者调整。

在以上限制规则定义的基础上，可以给每条规则分别设置系数，权重和优先级，根据这几个纬度的定义，在计算中考虑这些设置，综合给出顺序计划结果建议。排序限制规则举例：

系数，权重和优先级都是量化的指标，分别表示在计算过程中，结果的评估中该条规则所占的权重数或者是违反了该条规则的代价。其中：

Ø 系数：表示计算过程中，该条规则所占的权重，计算过程会考虑加权的因素

Ø 权重：表示结果评估中，该条规则占的权重

Ø 优先级：优先级也是对该条规则权重的体现，在计算过程中，跟系数类似，会在不同的计算阶段影响计算结果

车辆配置数据解析：上汽大通车辆配置数据信息在每辆车的feature信息里体现，每辆车的配置信息也会在生产计划广播时，传递到相关SAP，MES及APS排程系统。

从订单feature信息里解析到每辆车的配置数据，使用配置数据，比对排程基础数据设置，得到对应车辆（订单）的排程基础数据属性，再参照排程限制条件做计算，得到车辆上线序列。

Feature数据，尤其影响顺序计划计算限制条件的feature family，作为基础数据，需要业务部门梳理，预定义在系统中.

顺序计划计算大体分为四个步骤：

Ø 数据输入：

ü 基础数据（静态）：工厂、产线、车间、班组、工作日历等；

ü 订单数据（动态）：从MES系统传递生产计划，项目订单，订单feature数据等；

Ø 数据处理：对订单数据做整合，转化及校验

Ø 顺序计算：根据限制条件计算顺序计划

Ø 结果输出：模拟结果，评估及发布

数据输入部分，分为静态和动态，两种数据相对而论，静态数据主要指工厂，车间，产线，计划产能，规则计算条件等相对静态，可以提前维护的数据，需要业务梳理，对于动态数据，即实际业务数据，在业务执行过程中，从MES系统中得到，包括生产计划（含项目订单）及订单feature信息。其中，订单类型上区分项目订单。即项目订单也通过该接口由MES传递给APS，用于顺序计划计算统一考虑。

基于以上数据，根据预定义的排序规则，计算出顺序计划，给出模拟结果并评估。

具体实施案例

对于由于车间现场异常情况，造成的WBS平台中车辆乱序，由RC系统根据现场车辆实际位置情况以及涂装进线前缓冲车身情况，考虑现场道次车辆的实际存放情况，判断是否调整出车顺序，WBS平台实际出车顺序，由APS计算并发布的主序列为参考，根据现场实际情况放车。对于没有按原先生产主序列放车的车身，由过点信息记录，并传递给APS系统，供顺序计划执行率考虑及顺序异常的预警。

WBS平台定时刷新平台车辆信息，每次刷新WBS平台车辆后，计算当前车辆位置是否可以按顺序计划序列出车。如果可以，则刷新车辆出车序列；如果有问题，则报警告，在主页显示WBS平台序列异常提醒，由中控员查看异常车辆情况，判断调整。

在刷新车辆出车序列时，出现hold车、set out等顺序号跳号的情况，只要可以按照顺序由小到大（顺序号由前到后）出车，则表示无异常，更新出车顺序（从当前出车序列最小号顺序排列）（顺序需要调整）。

在不能按照序列出车，报警告时，由中控员通知生产计划员，生产计划员根据车辆序号及WBS平台车辆情况判断是否更改WBS平台出车顺序。序列异常车身出车顺序计算逻辑如下：

1、根据顺序异常车身位置情况，判断该车身是否可以按照原主序列顺序出车（对于车身晚进WBS，但是前面顺序车身WBS还未出完情况），即根据车身位置计算按原顺序出车，需要调整对应车道车身进返回道，从而让序列异常车身优先出车的时间，同时根据进涂装前缓冲区（7台车身）的车辆情况及涂装JPH计算调整缓冲时间。如果调整时间小于缓冲时间，则表示可以调整。

车身是否可以提前出车，依赖调整需进返回道车身的调整时间。而该调整时间跟WBS平台实时车身位置相关，同时，车身出车及调整进返回道不能并行，需要一台一台依次调整。因此，车身顺序的调整需要根据WBS平台车辆情况实时依次计算。调车时，需要遵循以下原则：

Ø 需要设置锁定车身数，锁定数量内的车身顺序不能做调整

Ø 出WBS十一条车道后，进涂装车间前的缓存区（7个位置），应尽量保持占满车身

Ø 被调整进返回道车身，返回原道次

Ø 特定道次有车辆在调整时（进返回道），该道次不允许再进车身。全部调整完后才可再次放车进该道次

Ø 当乱序车身满足按原序列出车时，即WBS平台出车顺序不变，现场需要按此顺序出车进行车身调整。

2、当1中计算结果为调整时间超出缓冲时间时，APS系统会给出不能按原序出车的结果，此时根据用户预定义的最快出车原则或颜色优先原则重新计算该车可出车序列。

Ø 当原则为最快出车时，逻辑为该车出车顺序与该车道次的前一台车辆顺序+1，即该车道次前一辆车出车后，立即出该台车

Ø 当原则为颜色优先时，则查找该车道次的前后车身的顺序号间的车辆，获取这部分车辆的feature信息的颜色信息，与该台车身feature信息的颜色比对，颜色一样的车身，取顺序号最小的，为该台车身的出车顺序号，后面车身出车顺序依次顺推。如果在这部分车辆中没有找到颜色一样的车身，则输出信息：无法找到合适车身，请人工调整顺序。此时，由生产计划员手工调整出车顺序。

Ø 如果乱序车身原顺序号为此时WBS平台中顺序号最小车辆时，即表示该台车身由于set out等原因错过了它本身的顺序计划出车顺序，此时，根据步骤1中描述逻辑计算该台车身优先出车时间是否小于缓冲时间，如果小于，则出车顺序不变，该台车此刻在平台中顺序号最小，应该最先出车，在RC平台中控制该车优先出车。如果大于，则表示该台车不能够优先出车，则进入步骤2，计算该台车身的出车顺序。

Ø 业务情形：

Ø 车身后进WBS平台，但需要先出

Ø WBS平台车身顺序替换（调整车辆VIN号等）

Ø 针对业务情形1，依据以上出车顺序计算逻辑1，2，3计算WBS平台出车顺序；针对业务情形2，首先要明确需替换车辆的生产计划时间，如果跨天，则先需要系统外由生产计划员与物料计划员沟通物料风险，确认物料无风险后，再执行计算替换逻辑；如果不跨天，则执行计算替换逻辑。替换逻辑为需替换车身与被替换车身，需要在指定feature的familycode值（特定配置项）完全一致时，表示车身可以做替换。计算时，考虑所有当日焊装计划上线车身，按车身形态一致（特定配置项）的原则，计算可以做替换的车身，报表形式输出，由生产计划员判断替换哪台车身，并手工完成顺序计划的调整。针对替换业务，需现场同步替换车身条码等相关信息。

BDC平台实时出车顺序计算，考虑从RC系统获取到的BDC平台车辆状态及位置，排除掉hold状态车辆，考虑锁定逻辑后，按原主序列增序排序，逐辆计算车辆是否违反总装强约束放车规则，如果不违反，则该车辆顺序不变，继续计算后续车辆；如果违反，则跳过该车，计算后续车辆，后续第一台不违反车辆排定后，再返回计算范围规则跳过的车辆。重复以上计算。

举例如下：

以上例子，原顺序号0020和0040车辆不参与计算，则0010后，计算0030没有违反强约束规则，顺序不变，为0030；继续计算0050车辆，违反了规则，跳过，计算0060，0060没有违反规则，则顺序不变，依然为0060，返回计算0050。这时，0050没有违反规则，但是这辆车不能用原顺序号出车，需要在上一台排定车辆顺序号（0060）基础上+1，则原0050车辆新的出车顺序号变为0061，继续计算后续车辆。

计算时，需要设置锁定车辆，锁定数量滚动。比如锁定数量为5，第一次计算为锁定前5台，第二次计算时，锁定的5台车已出车2台，则从3台锁定基础上，继续计算后面发车顺序，结果同样锁定5台。

特殊情况及规则：

Ø 如果获取到的数据中没有取到打了锁定标识的车辆，则表示放车数量超过了锁定上数量，则从BDC中原顺序号最小的一台开始重新计算出车顺序；

Ø 如果从某一台开始，后续车辆均会违反总装放车规则，则跳出计算，给出不违反规则车辆的放车顺序。

通过智能排程算法与执行，由数字化驱动制造自动化，更有效支撑C2B定制化生产业务模式,做到排程标准化+结果精细化+过程可视化。

总结本发明的优点如下：

1、排程标准化:

Ø 排程规则：格式化排程规则，规则可以按统一的、标准的口径维护；统一规则定义维度，基于family维护各规则集合，基于family下对应feature维护规则的具体限制

Ø 油漆车间混排：跃进车辆混排时，参考51和跃进两边总装车间计划JPH及平台缓存车辆数，通过定义混合比例，计算混排顺序

Ø WBS、BDC出车顺序：搭建与WBS实际位置一致的出车顺序计算框架；实时获取WBS车辆位置及顺序信息；根据预定义WBS平台各环节运行速度，计算乱序车辆是否来得及出车；乱序车辆弹窗提醒；项目车，紧急订单车，乱序车，hold车等车辆可视化展示出车顺序自动下发；

Ø 车身替换规则: 根据车辆feature信息，标识车辆属性；已目前车身feature数据为基准，查找未下线车身中满足feature相同的车辆数据；比对feature可设置，可以自定义哪些feature作为比对条件；区分焊装白车身和涂装车身比对规则，更准确定位车身

2、结果精细化:

Ø 由原1个车间排产计划，细化为三个车间，六个计划，计划颗粒度从天细化到分钟，分车间分别考虑工位和JPH的顺序建议，由手工排程转化为系统根据排程策略自动排程，由原4小时的手工排程工作缩短为10分钟。

Ø WBS/BDC平台监控及实时出车顺序建议，由原中控室人为放车，转换为根据策略最优序列自动放车，减少人为因素，保持生产均衡性。

3、过程可视化:

Ø 日计划执行可视化：按车型图表展示计划量和实际量数据，方便直观；主页缩略显示WBS平台和BDC平台车辆信息，特殊车辆标识，方便非中控人员直观看到异常并及时应对。

Ø 顺序计划遵守情况可视化：按三个车间分别展示上线及下线的6个顺序计划遵守率；可以切换三种计算方法，通过不同维度数据掌握各车间顺序计划执行情况，及时沟通，合理判断及应对实时获取最新数据。

Ø WBS\BDC平台车辆及调序可视化：监控界面实时获取最新的平台车辆位置及状态，更准确；项目车，紧急订单车辆，乱序车辆，hold车辆等特殊标识，更直观；监控平台可以点击车辆直接调序，从监控到干预，一步到位，更直接高效。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。