一种高级计划排程系统

摘要

本发明公开了一种高级计划排程系统，包括数据管理分析模块、智能计划排程模块和人机交互模块；所述人机交互模块接收外部的MES系统的信息、数据管理分析模块的信息以及人工输入的信息，并将将外部的MES系统信息和人工输入的信息存储到数据管理分析模块，智能计划排程模块从数据管理分析模块读取信息，制订排程方案；智能计划排程模块将制订的排程方案发送给人机交互模块及数据管理分析模块进行结果的界面显示和存储管理。本发明通过自动与人工调整相结合机制以及瓶颈资源辨识技术，快速响应动态生产环境下的各种生产扰动事件，高效完成优化排产，从而形成对电子装备数字化车间有机、有序的统一调度管理。

说明书

技术领域

本发明涉及智能制造领域，具体涉及一种高级计划排程系统。

背景技术

面对日益激烈的市场竞争环境，企业应当能快速响应生产需求变化，在有限的资源条件下，提高生产计划的及时性和高效性，增强企业的核心竞争力。军工电子装备数字化行业属于典型的离散型制造业，其生产车间具有多品种、小批量、混线生产、生产计划扰动多等特点，生产作业的计划排程是车间进行资源及任务协调的核心。高效的计划排程系统是基于企业当前资源约束，以订单延迟量最少、设备利用率最高等为优化目标，对生产计划进行有效规划的技术，对于满足企业柔性化、定制化生产需求，帮助企业对资源进行计划、分析、优化、决策，提高企业运行信息化、智能化程度，以及增强企业的市场竞争力具有重要的意义。

面向多品种变批量生产模式的快速响应制造执行环境具有复杂、动态的特点，制造执行中存在来自生产计划、周转过程以及设备物料等多个方面的生产扰动。通过混线生产作业调度算法生成的作业计划不论如何优化，也只是保证了计划层次的合理性，而由于制造执行过程的动态性，存在大量的诸如生产时间/顺序变化、设备故障、生产准备和订单变化等扰动因素，这些生产扰动导致作业计划不能真实反映实际的生产现场情况。如果对这些扰动事件置之不理，则会出现作业计划与生产制造执行现场的脱节，从而使得作业计划的指导意义大幅度丧失。因此，必须对扰动事件做出响应，实现作业计划方案的更新。

同时，瓶颈资源是制约制造执行过程的一个关键因素，它是指自身的实际生产能力无法满足需求的资源，可能是高精密的设备、专业的技术人员甚至是专业化的工具，瓶颈资源是导致生产在制品积压甚至出现生产过程停止的重要因素之一，想要提高系统整体的产出就必须辨识出瓶颈资源，通过合理的优化算法来提高瓶颈资源的利用率。

因此，研究一种面向离散制造业的、将动态扰动事件及时响应及瓶颈资源诊断作为关键技术的高级计划排程系统是该领域亟需解决的问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种高级计划排程系统，包括数据管理分析模块、智能计划排程模块和人机交互模块；所述人机交互模块接收外部的MES系统的信息、数据管理分析模块的信息以及人工输入的信息，并将将外部的MES系统信息和人工输入的信息存储到数据管理分析模块，智能计划排程模块从数据管理分析模块读取信息，制订排程方案；智能计划排程模块将制订的排程方案发送给人机交互模块及数据管理分析模块进行结果的界面显示和存储管理。

所述排程方案的制订包括以下步骤：

通过人机交互模块从数据管理分析模块获取制造资源信息、订单信息和工艺路线信息；

通过人机交互模块从数据管理分析模块获取历史运行数据，所述历史运行数据包括人员资源、设备资源、物料资源、环境资源和测量信息，建立人员资源、设备资源、物料资源、环境资源和测量信息之间的时间序列模型，分析各种资源随时间变化的利用率和问题发生率，利用聚类分析方法，判断瓶颈资源的发生模式，所述瓶颈资源的发生模式包括特定设备产能不足和关键装置故障率高；

以制造资源信息、订单信息、工艺路线信息和瓶颈资源的发生模式为基础，建立工艺路线信息和制造资源信息之间的映射关系，根据订单信息的差异明确订单的优先级，以订单最短完成时间或资源最大利用率为目标，形成耦合关联的约束模型，生成排程方案；

根据来自人机交互模块的生产扰动信息，采用分类模块化方法对排程方案进行更新；所述生产扰动事件包括生产现场执行时产生的扰动事件、由于订单变化而产生的扰动事件、由于设备状态或能力安排调整而产生的扰动事件以及作业准备时产生的扰动事件；

通过人机交互模块获取新的订单信息，根据新的订单信息对制造资源信息进行更新，对排程方案进行更新。

进一步地，所述数据管理分析模块根据历史运行数据，对调度结果进行统计分析并发送给人机交互模块；所述数据管理分析模块存储的信息包括：历史运行数据、生产扰动信息。

进一步地，所述人机交互模块包括信息指令集成接口和调度结果显示界面，所述指令集成接口完成数据管理分析系统和智能排程系统之间的信息交互，所述调度结果显示界面进行排程方案的显示。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明解决了离散制造业领域面对多品种、变批量、动态扰动以及瓶颈资源影响下生产计划排程能力不足的问题；通过自动与人工调整相结合机制以及瓶颈资源辨识技术，快速响应动态生产环境下的各种生产扰动事件，高效完成优化排产，从而形成对电子装备数字化车间有机、有序的统一调度管理。

附图说明

图1为本发明实施例1的系统组成示意图。

图2为本发明实施例1的系统工作流程信息流向示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

在本公开中参照附图来描述本发明的各方面，附图中示出了许多说明的实施例。应当理解，上面介绍的多种构思和实施例，以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中任意一种来实施，这是因为本发明所公开的构思和实施例并不限于任何实施方式。另外，本发明公开的一些方面可以单独使用，或者与本发明公开的其他方面的任何适当组合来使用。

实施例1：

如图1所示，本实施例所述的高级计划排程系统包括数据管理分析模块、智能计划排程模块和人机交互模块；所述人机交互模块接收外部的MES系统(ManufacturingExecution System：制造执行系统)的信息、数据管理分析模块的信息及人工输入的信息，并将外部的MES系统信息和人工输入的信息存储到数据管理分析模块，智能计划排程模块从数据管理分析模块读取信息，制订排程方案；智能计划排程模块将制订的排程方案发送给人机交互模块及数据管理分析模块进行结果的界面显示和存储管理。三个模块实现灵活交互，形成动态输入、智能排产、动态显示的集成功能。

所述数据管理分析模块根据历史运行数据，对调度结果进行统计分析并发送给人机交互模块；所述数据管理分析模块存储的信息包括：历史运行数据、生产扰动信息。

所述人机交互模块包括信息指令集成接口和调度结果显示界面，所述指令集成接口完成数据管理分析系统和智能排程系统之间的信息交互，所述调度结果显示界面进行排程方案的显示。

如图2所示，排程方案的制订包括以下步骤：

1)为了车间作业计划的安排，智能计划排程模块通过人机交互模块的指令集成接口从数据管理分析模块获取制造资源信息、订单信息和工艺路线信息，即数据接口“1”；

智能计划排程模块通过人机交互模块的指令集成接口(图2中的数据接口“2”)从数据管理分析模块获取历史运行数据，所述历史运行数据包括人员资源、设备资源、物料资源、环境资源和测量信息，建立人员资源、设备资源、物料资源、环境资源和测量信息之间的时间序列模型，分析各种资源随时间变化的利用率和问题发生率，利用聚类分析方法，判断瓶颈资源的发生模式，所述瓶颈资源的发生模式包括特定设备产能不足和关键装置故障率高；

以制造资源信息、订单信息、工艺路线信息和瓶颈资源的发生模式为基础，建立工艺路线信息和制造资源信息之间的映射关系，根据订单信息的差异明确订单的优先级，以订单最短完成时间或资源最大利用率为目标，形成耦合关联的约束模型，生成排程方案，通过图2中的数据接口“3”发送给人机交互模块进行展示；

根据来自人机交互模块的生产扰动信息(通过图2中的数据接口“4”)，采用分类模块化方法对排程方案进行更新；所述生产扰动事件包括生产现场执行时产生的扰动事件、由于订单变化而产生的扰动事件、由于设备状态或能力安排调整而产生的扰动事件以及作业准备时产生的扰动事件；

通过人机交互模块(图2中的数据接口“7”)获取来自外部的MES系统的新的订单信息，根据新的订单信息对制造资源信息进行更新，对排程方案(来自图2中的接口“5”)进行更新，将更新的排程方案通过图2中的数据接口“6”反馈给人机交互模块。

总而言之，本发明构建了一种多品种、小批量电子装备数字化车间高级计划排程系统，解决离散制造业领域面对多品种、变批量、动态扰动以及瓶颈资源影响下生产计划排程能力不足的问题；通过自动与人工调整相结合机制以及瓶颈资源辨识技术，快速响应动态生产环境下的各种生产扰动事件，高效完成优化排产，从而形成电子装备数字化车间有机、有序的统一调度管理。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。