客车制件车间排产系统研究

高 静 申超群

(1．中原工学院信息商务学院，河南 郑州 450007；2．河南机电职业学院，河南 郑州 450007)

客车制件车间排产系统研究

高 静1申超群2

(1．中原工学院信息商务学院，河南 郑州 450007；2．河南机电职业学院，河南 郑州 450007)

某客车公司的制件车间加工的半成品、总成数量多、品种全、工序复杂。本文根据实际的生产过程，提出了满足制成品在工厂内的物流配送目标，基于若干规则的启发式正序、倒序结合的算法。该排产算法在实际运行中取得了良好效果。

正序排产；倒序排产；规则

1 引言

随着客车市场竞争加剧，各个制造商为了提升市场占有率，采取了各种手段。某客车公司为了满足客户的需求，针对客户做定制化生产即按订单生产(MTO)，通常是一车一单的生产模式，属于典型的离散型生产企业。随着业务量的增长、工艺的复杂性及订单的个性化，部门的计划、现场管理面临着巨大的压力。

生产计划是车间生产管理的重要环节，影响生产进度、设备利用率、人员的工作量均衡等多个方面。良好的排产计划，能对车间的作业进行有效管理，最终满足用户的交付日期，并实现降本提效的目标。制件车间每天要生产上千种半成品，每种半成品的数量差异较大。当前各个文献主要研究的都是采取智能算法、规则对柔性车间进行排产，涉及到的数据量都不大。制件由于每天要加工万余件、千余种的半成品物件，每个工序的加工时间都是秒级。在进行排产过程中，期望兼顾效率最大化和最大程度满足半成品的需求计划，求解制件排产的最优解是NP问题。

为了降低成本、提升工作效率、提高质量，需对现有的制件车间的作业进行精细化管理。制件车间排产的主要任务是确定每个工件的开工和完工时间，并在实际执行过程中通过扫描设备录入订单的半成品的开工和完工时间。并根据计划和实际执行之间的差距，实现实时生产的看板功能，并通过看板找到并解决生产过程中的瓶颈，最终达到缩短工时，提高员工工作效率，提高客户订单的及时满足率的目的。

本文根据客车制件车间的生产过程及特点，充分考虑到车间的工艺路径、工作日历、设备、人力、工序等的关系，采用正序排产法、倒序排产法相结合的方法进行排产，并考虑到加工设备的关联关系，综合进行分析。目前该系统已经投入实际使用，为车间的有序生产提供了支持，并取得了良好的效果。

2 车间生产过程及特点

本文研究的客车制件车间属于半成品制件加工车间，车间接受ERP系统下发的总成件的需求时间的生产订单，基于生产订单进行车间细粒度排产。

具体的生产过程特点简述如下：

车间有N个专业组，每一个专业组负责M类产品的加工。这些专业组有自动化流水线专业组、非自动化流水线(人工流水线专业组和半自动流水线专业组)。部分车间内设备公用。

(1)每个专业组每天加工的半成品分为入库件和直送件(直接交付到下道工序加工现场)。入库件是根据安全库存理论，每天计算出需要生产的量。直送件是根据生产需求，将生产出来的总成件派送到下一个车间，供下一道工序生产使用。

(2)根据任务到达的先后顺序安排加工，每个部件在加工的过程中不允许打断，工件交付时间越早、工件加工周期越长越优先。

(3)每个总成件分别由N个品种的M个组件构成，在总成件进行加工之前，组件必须先完工。

本人提出的制件车间详细排产计划是根据MRP分解出来的生产订单计划进行，结合生产现场的实际情况，对各个专业组的工序所占用的设备做详细排产，生成每个工序设备上计划开工时间和计划完工时间的工单。车间的详细计划需要满足车间的总成件的预计交付时间。

3 系统功能描述

3.1 功能结构图

车间的详细计划主要任务是承接ERP系统下达的总成件交付时间的生产计划，以满足车间总成件交付需求时间为前提，根据车间的工作日历、工艺路径、BOM清单等基础信息进行总成件和组件的详细排产。最终生成每个工序计划开工时间和完工时间的工单，分发到各工序所在专业组，参照执行。根据实际的执行情况，通过扫描设备，将工单的实际开工时间和完工时间录入到系统。并通过实际的执行过程优化工艺，通过不断的闭环实践，提升整个加工过程的质量和效率。

详细排产系统主要包括如图1所示：

图1 系统功能结构图

ERP计划接收：系统接收ERP系统下达的生产订单，作为车间生产的主计划。

基础数据维护：主要是为排产模块提供基础数据，包括物料主数据、BOM清单、工艺路径、班组的工作日历、设备等信息。

车间计划排产：根据每天需要排产的生产订单的主计划，结合物料主数据及工艺路径，确定物料排产的先后及逻辑顺序。并结合物料加工的工艺路径，对每个物料在其工艺路径上的开完工时间，根据BOM清单获取依赖的二级物料，对二级物料按照一定的加工规则进行排序。

专业组模块化排序：各个专业组在对不同的生产订单加工的时候，对部分组件用到的型材需要按照一定的特殊规则进行合并，才能使加工效率最大化。

排产结果下达：排产完成后，车间计划员按日打印总成、组件的生产计划信息，用以指导工序生产。再通过系统排产结果的实际执行率，促进生产计划的不断优化调整。

3.2 排产算法

排产算法是整个排产系统的核心部分，采用的是倒序排产与正序排产相结合的方式，可以使总成件根据其计划完成时间和加工节拍确定其在加工队列的先后顺序。兼顾满足交付时间和加工时间长优先两个方面。

(1)从ERP获取当天计划排产的生产订单，根据提供的生产订单确定要排产的总成件和组件，对待排产的数据进行完整性检验。分别对物料主数据、BOM清单、物料工艺路径、资源能力和工作日历进行检查。对变更的计划，对已经下发的计划，系统作锁定。

(2)依据半成品总成的交付时间、生产周期进行倒排，算出流水线半成品总成的开工时间，需要按照优先级排定顺序，优先级越高，排定的顺序越靠前。

(3)根据半成品总成的BOM进行展开，找出组件物料号，进行组件的倒排，组件的开工时间一致，则生产周期长的组件优先进行加工。对组件的物料仍是半成品的则跳转到(2)，直到所有的半成品总成件都被分解成组件为止。

(4)依据设定总成的开工时间和前面形成的队列进行顺排，推算出每一个工序总成的开工时间、完工时间。

(5)根据展开的BOM，对组件部分进行倒序排产，依据其加工的特殊规则，按照特殊规则对部分加工物料进行合并。确定加工物料的先后顺序。

(6)排产完成后，得出排产结果的汇总信息，若排产结果不满意或计划有所变更可以调整参数，重新进行排产。详细执行的流程图如图2所示：

图2 系统流程图

4 系统实施效果

系统的实现采用SSI的架构，后台数据库是ORACLE。生产计划的参数维护、技术数据维护都基于java实现的。每天早上通过定时任务读取ERP发布的车间排程计划。

车间在本系统使用之前采用的是人工手动排产，由于涉及到的运算量大、约束较多，给出的排产结果与实际执行情况差异较大，实际参考意义不大。本文所提出的排产系统则弥补了上述的不足，满足了制成品在工厂内的物流配送目标，减轻了计划员的工作压力，为车间的有序生产提供了参考。根据实际反馈的执行覆盖率统计已经基本达到98%，一定程度上改变了车间生产无序的状态，也为下一车间的生产提供了保证。

[1]宋人选，张波，张晓煜．客车制造柔性涂装车间计划排产系统的研究[J]．科技广场，2012(01)：29-32．

[2]姜丽萍，史海波，彭慧．涂装装配车间计划排产建模与仿真[J]．信息与控制，2013，42(5)：652-656．

[3]饶运清，计春阳．车间作业计划中面向无限能力的排产方法[J]．机械设计与制造工程，2004，31(3)：74-76．

Research on the Production System of the Bus Product Shop

Gao Jing1Shen Chaoqun2
(1.Zhongyuan University of Technology,Zhengzhou 450007,Henan; 2.Henan Mechanical and Electrical Vocational College,Zhengzhou 450007,Henan)

In the product shop of a bus company,the semi-finished products or artificial product have a large quantity,various kinds,and complexity production process.According to the actual production process,this paper proposes an algorithm combining positive sequence and backward sequence based on several rules,to archive the distribution goal of the products.The scheduling algorithm obtains good results in practice.

positive sequence scheduling;backward scheduling;rule

U468.2

A

1008-6609(2015)10-0067-03

高静，女，河南郑州人，讲师，硕士研究生，研究方向：计算机应用。