基于有限资源的空闲设备调度研究

2014-04-16及冲冲郭维家卢艳楠赵静

中国科技纵横 2014年2期

关键词：道工序空闲时间段

及冲冲郭维家卢艳楠赵静

(河北联合大学迁安学院,河北迁安 064400)

基于有限资源的空闲设备调度研究

及冲冲郭维家卢艳楠赵静

(河北联合大学迁安学院,河北迁安 064400)

考虑随着现代市场竞争的加剧,定制化产品和服务令企业间的竞争也逐渐加大,因此企业若要在竞争中占据优势,企业内部如何最大柔性的发挥设备的资源利用率,缩短产品生产周期,对空闲设备以及设备资源池的理念管理和调配进行了研究。

设备空闲时间设备调度资源池

为了满足客户的需求,企业进行全方面的管理体系改善,车间资源规划问题一直都是较为困难的问题,而设备作为企业管理的一个重要领域,如何充分发挥生产车间设备的资源潜力,在满足交货期的前提下,完成企业下达的生产任务,成为企业关注的典型问题。因此,随着客户需求变化的不确定性与多样性,以及市场竞争的日趋激烈,对设备能力进行合理规划已成为企业在竞争中处于不败之地的关键因素。

1 设备调度存在的问题

在多数柔性车间生产调度问题研究中,企业往往忽略对设备的合理规划,简单的对设备进行单一利用或闲置。但是,由于不同设备参与不同工序,而不同工序也会存在时间上的间隔,因此,在设备工作时间不连续的时间段、生产设备数量以及性能的差别或者设备出现故障等均会产生不同的设备能力。因此,为了提高设备使用率,支持大批量定制下的柔性生产计划制定,针对如何最大柔性的发挥设备的资源潜力,对设备能力展开研究具有一定的理论意义和实际价值。

2 设备空闲时间调度

由于不同产品工序的加工工时不同,不可避免的会有设备等待工件或者工件等待设备的空闲状况出现,而充分利用设备空闲时间资源,减少设备空闲时间,是提高设备利用率的有效手段。因此,在现有生产约束条件下,如何提高设备利用效率,减少设备空闲时间,对提高企业生产效率是十分重要的。

2.1 调度方法一

假设某订单 N个工件共有L道工序,每道工序的加工工时为tj,每个设备的空闲时间为 tm,设备总维护时间为 th,总的维修时间为 tx,标准交货周期为 D。因此,在不拖期的前提下有表达式:即设备调度分配要满足总工时在标准交货周期范围内。

当客户下达订单后,企业预完成生产的整个过程始末,准备时间是必不可少的。如何将同一资源的准备时间之外的空闲时间利用起来,是提高资源利用效率的有效手段。如不同工序切换设备时间,我们可以通过一个人员同时监控若干设备,让人员和设备的时间有效合理的利用。然而,从企业的计划层面上要求设备利用率最大,即最大化利用设备现有的产能。当对多个订单任务安排时,一个订单工艺造成的空闲时间,可通过模拟能否完成其他一些短期订单的插单,从而充分利用设备资源。

于是,提出了资源池的概念,它将企业所有可用资源集中到一起进行统一调度分配。如上述空闲时间调度中,可将不参与工作的设备空闲时间段的资源数据回归到资源池里等待下一任务的调用。应用资源池概念后可以从系统层面上整体考虑问题,全面衡量企业当前状态下的资源利用与空闲状况,从而对加单进行恰当的处理,而面对临时的撤单,企业快速对已加工完成的零部件以及在加工的零部件做出适当分析处理。既提高了设备的利用率,又增加了应对订单变化的响应能力。

2.2 调度方法二

通过对订单产品结构树的分解,装配加工工序可分类为相关工序和独立工序两种,如何对相关工序和独立工序进行合理调度,是缩短设备空闲时间,充分提高设备利用率的关键。此调度问题主要解决了在某一产品正在生产的过程中又有新产品加入的情况。这时,只需将该产品的剩余工序与新产品的加工工序假设成一整体树状工艺图,再进行工艺分类。由于独立工序具有可并行、加工时间短、没有工序开始加工时间约束的特点,因此直接比较工时长短,如果存在比独立工序大的空闲时间段,则将独立工序插入到与其长短最接近的空闲时间段中,或者是可将最大空闲时间段进行必要的分段。

具体调度内容:

同上述问题描述,某订单个工件总工序数为,通过台不同设备进行加工,每道工序之间都存在着一定的先后顺序约束关系,其中基本约束要求:(1)一台设备在某一时刻只能装配一道工序,一道工序在某一时刻只能被一台设备装配。(2)一台设备一旦装配某道工序则直到该工序装配完毕后这台设备才能装配其他工序。(3)前道工序完工后,后道工序才能开工;并行两道工序都完工后,后道工序才能开工等。

按最短加工时间优先以及工序之间的加工装配约束原则,同时考虑生产计划的柔性,根据交货期逆向递推思想,主要针对独立工序在空闲时间段上进行调度,从而解决空闲时间的利用问题。

(1)将分出的独立工序在不同设备上的加工工时按大小排序。(2)将设备的空闲时间段按时间大小排序。(3)将设备空闲时间与独立工序的加工工时进行比较,最终将独立工序插入到适合的空闲时间段内,缩短了设备的空闲时间,提高了设备的利用率。