第01章

概述

在離散制造業(yè)中，APS主要是解決多工序、多資源的優(yōu)化調(diào)度問題。

在計(jì)劃排程的過程中，APS將綜合考慮企業(yè)內(nèi)外的資源和能力約束條件，并用復(fù)雜的智能化運(yùn)算法則，做常駐內(nèi)存的計(jì)算。它可以為物料、機(jī)器設(shè)備、人員等資源提供同步的、實(shí)時(shí)的、具有約束能力的計(jì)劃安排。

因此，它能及時(shí)響應(yīng)客戶要求，提供精確的交貨日期，減少在制品與成品庫存，提高資源利用率，挖掘出企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益方面的巨大潛能。

第02章

APS生產(chǎn)數(shù)據(jù)結(jié)梅

在APS(在下文中，如果沒有特殊說明，APS均指應(yīng)用于離散制造業(yè)的APS)中，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是一個(gè)最基本概念，是表達(dá)和組織生產(chǎn)對(duì)象及其生產(chǎn)過程的信息體系。下面將著重扶APS的生產(chǎn)數(shù)據(jù)描述、生產(chǎn)數(shù)據(jù)模型和生產(chǎn)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)3個(gè)方面來探討APS生產(chǎn)數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)。

1、APS的生產(chǎn)數(shù)據(jù)描述

APS中的生產(chǎn)數(shù)據(jù)描述了離散制造企業(yè)內(nèi)各個(gè)對(duì)象的屬性信息，它是構(gòu)建企業(yè)生產(chǎn)信息化系統(tǒng)的基本元素。

在這些生產(chǎn)數(shù)據(jù)中，有些數(shù)據(jù)不隨時(shí)的變化而變化的，被稱之為靜態(tài)數(shù)據(jù)；與之相反，有些數(shù)據(jù)是隨生產(chǎn)狀態(tài)的變化而發(fā)生動(dòng)態(tài)變化的，被稱之為動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)。

① 靜態(tài)數(shù)據(jù)

主要描述了離散制造企業(yè)內(nèi)一些靜態(tài)對(duì)象的相關(guān)信息，見表1。在生產(chǎn)過程中，這些對(duì)象信息更新很少，是企業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)。

表1：靜態(tài)數(shù)據(jù)屬性表

② 動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)

主要描述了那些與時(shí)間密切相關(guān)的生產(chǎn)對(duì)象的信息，表2。它們更薪頻率快，是企業(yè)生產(chǎn)關(guān)注的重點(diǎn)對(duì)象。

表2：動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)屬性表

2、APS的生產(chǎn)數(shù)據(jù)模型

生產(chǎn)數(shù)據(jù)模型是計(jì)劃排程的基礎(chǔ)，APS通過對(duì)企業(yè)靜態(tài)對(duì)象建模，輔助以動(dòng)態(tài)對(duì)象信息即可進(jìn)行計(jì)劃排程。這使我們主要研究離散企業(yè)的4種基本生產(chǎn)數(shù)據(jù)模型：時(shí)間模型、設(shè)備模型、人員模型和工具模型。

① 時(shí)間模型

時(shí)間模型定義了APS計(jì)劃排強(qiáng)對(duì)象設(shè)備、人員、工具等的可用性，這使得APS計(jì)劃排程的結(jié)果更貼近于生產(chǎn)實(shí)際。時(shí)間模型定義可分為4個(gè)層次：企業(yè)日歷、日模型、班次模型和體患模型，圖1。

圖1：時(shí)間模型

② 設(shè)備模型

APS計(jì)劃排程的核心是設(shè)備，目標(biāo)就是均衡設(shè)備負(fù)載、最大設(shè)備產(chǎn)能。設(shè)備模型的好壞直接決定了計(jì)劃排程結(jié)果的準(zhǔn)確性。

一般情況下，設(shè)備模型按照設(shè)備功能將其劃分為不同的設(shè)備組，見圖2。

同一設(shè)備組內(nèi)的設(shè)備可以加工相同的工序，彼此之間是可以互相替換的。設(shè)備組的父節(jié)點(diǎn)是部門成本中心，它包含1個(gè)完整的生產(chǎn)流程。該部門成本中心可以生產(chǎn)某種或某些產(chǎn)品，它定義了APS計(jì)劃排程的基本范疇。

圖2：設(shè)備模型

但是在某些特殊情況下，企業(yè)生產(chǎn)并不完全是基于設(shè)備組進(jìn)行的。

例如某企業(yè)有一系列設(shè)備組，這些設(shè)備組之間有1條固定的生產(chǎn)線路：A1-C2-B2-A1，工件在這些設(shè)備之間依次通過固定的傳送帶運(yùn)輸，即該生產(chǎn)流程是固定不變的。

顯然，上述設(shè)備模型在此已變得不再適用，此時(shí)需要在APS中建立一條專門的生產(chǎn)線路，見圖3。

圖3：訂單計(jì)劃排程

③ 工具模型

工具主要用于輔助設(shè)備生產(chǎn)，不同工序需要不同工具來輔助其完成加工。工具按照功能劃分為不同的工具組，見圖4。

圖4：工具模型

④ 人員模型

在企業(yè)內(nèi)，設(shè)備的操控需要具備某種技能的人員，因此良好的人員計(jì)劃調(diào)度是保證設(shè)備正常運(yùn)作的基礎(chǔ)。

一般來說，人員是按照其掌握的操作技能來劃分的，見圖5。一道工序可能對(duì)應(yīng)多個(gè)不同的工種，每個(gè)工種對(duì)應(yīng)某種特定的技能，每個(gè)員工可以對(duì)應(yīng)1個(gè)或多個(gè)特定的技能。

圖5：人員模型

3、APS的生產(chǎn)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)

生產(chǎn)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)可以幫助我們?cè)陟o態(tài)數(shù)據(jù)模型上合理的配置動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，使兩者之間達(dá)到很好的信息交互。

圖6描述了APS中生產(chǎn)數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)情況，根據(jù)生產(chǎn)數(shù)據(jù)模型，可以將工序?qū)?yīng)到4類對(duì)象的需求：生產(chǎn)工具組、設(shè)備組、物料和工種。

生產(chǎn)工具組和設(shè)備組都由一系列具備相同功能的生產(chǎn)工具和設(shè)備組成，時(shí)間模型決定了它們的可用時(shí)間段；具備相同技能資質(zhì)的人員屬于同一個(gè)工種，時(shí)間模型決定了他們的工作時(shí)間段：這樣就得到了每一步工序相對(duì)應(yīng)的生產(chǎn)工具集、設(shè)備集、人員集和物料的需求。

APS根據(jù)對(duì)象集內(nèi)單個(gè)對(duì)象的可用性以及工序之間的邏輯關(guān)系，使用內(nèi)置的算法即可計(jì)算出產(chǎn)品每一步工序的具體需求，實(shí)現(xiàn)將任務(wù)安排到最細(xì)粒度的生產(chǎn)資源。

圖6：數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)

第03章

實(shí)例

某汽車零件加工工廠有10臺(tái)加工設(shè)備：

cuttel01、cuttel02、cuttel03是同類型的切割機(jī)；Pressel01、Pressel02是同類型的沖壓機(jī)；Millel01、Millel02、Miller03是同類型的打磨機(jī)；Assemblel01和Assemblel02是同類型的組裝機(jī)。

按照設(shè)備分組原則可將它們分為4個(gè)設(shè)備組，見表3。

表3：設(shè)備表

相對(duì)應(yīng)的存在4個(gè)工種：切割、沖壓、打磨和組裝；4種技能：切割技能、沖壓技能、打磨技能和組裝技能。該工廠共有5名操作工，都具備一定的操作技能，見表4。

表4：員工技能表

還有一定量的生產(chǎn)工具用于輔助人員和設(shè)備生產(chǎn)，根據(jù)工具分組原則可分為4組，見表5。此外，倉庫內(nèi)有一定量的鐵錠可用于產(chǎn)品生產(chǎn)。

表5：工具組表

上述對(duì)象在一定時(shí)間范疇內(nèi)都存在可用性的問題。工廠是三班倒工作制，時(shí)間模型見表6。

模型設(shè)置到相對(duì)應(yīng)的對(duì)象上，再輔以工廠的工作日歷，就可以將工廠內(nèi)各個(gè)對(duì)象一整年內(nèi)的可用時(shí)間描述清楚。

表6：時(shí)間模型表

現(xiàn)在有兩個(gè)客戶訂單訂單1001和1002分別需要生產(chǎn)剎車片100件和200件。根據(jù)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)圖的描述，APS系統(tǒng)首先從工廠的ERP系統(tǒng)得到客戶訂單表和訂單工序表，見表7。

當(dāng)前訂單1001的第1步加工工序是切割。APS首先將來料放置到該切割設(shè)備組1000前的一個(gè)虛擬緩沖區(qū)內(nèi)。

如果在同一時(shí)間1002訂單也在該工序進(jìn)行加工，則APS根據(jù)內(nèi)置的高級(jí)計(jì)劃調(diào)度算法或客戶定制的調(diào)度規(guī)則，并在考慮當(dāng)前工序所需生產(chǎn)人員、生產(chǎn)工具和物料的可用性(包括時(shí)間和能力)的約束條件下，為當(dāng)前設(shè)備組進(jìn)行計(jì)劃排程。

完成該工序的加工后，APS將訂單送到?jīng)_壓設(shè)備組2000進(jìn)行下一步的計(jì)劃排程。以此類推，最終可以得到兩個(gè)訂單在設(shè)備上的詳細(xì)排程信息。

表7：訂單表

結(jié)束語

好的生產(chǎn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是構(gòu)建APS的基石，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)在一定程度上決定了APS軟件的優(yōu)劣。APS的運(yùn)作需要大量的數(shù)據(jù)作基礎(chǔ)，在充分的采購計(jì)劃、庫存控制、成本控制及人力資源管理數(shù)據(jù)集成較好的情況下，APS能夠幫助企業(yè)挖掘出經(jīng)濟(jì)效益方面的巨大潛能。