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变压器制造业生产计划排程的研究和应用

2021-08-31古延才

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在当前形势下如何利用信息技术改进传统生产管理模式,将生产管理做到制度化、程序化和标准化,在此基础构建基于约束理论的生产计划排产系统,该系统在一些大型变压器制造企业使用取得良好效果。
       对于制造业而言,生产制造过程是企业的核心,能够合理调配企业生产资源,发挥生产资源的最大效率,就能提高企业核心竞争力。

       面对全球化竞争,企业需要不断缩减产品的制造周期,准确预测和控制产品成本,这就要求生产计划与排程要足够精确,然而对于生产过程十分复杂的变压器设备制造业而言,建立准确合理并且能够快速应变的生产计划系统是很难的。

       本文将就此问题进行探讨,为变压器设备制造企业探索一条切实可行之“路”,彻底解决生产管理的难题。

1 变压器设备制造业生产制造特点分析

       产品结构复杂,明细数据多,标准化程度较低。尤其是高电压的电力变压器,产品结构比较复杂,产品明细数据较多,企业的非标设计任务量大,变更频繁,数据的准确性很难保障。

       多品种单件订单式生产,产品生产周期较长,工序繁杂,干扰因素较多。高电压电力变压器严格按销售订单组织生产,不允许有成品库存,是严格的单件小批量加工装配型生产模式。

       低电压的配电变压器、通用的干式变压器等属于批量生产模式,允许有一定成品库存,但由于变压器大、价值较高,成品的库存量不能太大。

       产品的生产计划具有多阶段性。产前技术准备计划、产前物料准备计划、生产作业计划、车间作业计划和零部件配套计划等计划之间相互衔接,互相影响。

       传统作业模式下缺乏系统性,管理较为粗放,一般采用调度制的生产模式,计划性较差。

       企业内设有主调度和各车间调度,开调度会是主要的生产协调方式,管理者整天陷于“救火”的境地,一旦规模变大、订单变多,就会出现各种问题,生产陷入混乱状况,生产准备和组织协调及生产指挥无法做到及时、快捷,信息不可追溯,影响生产和市场应变能力。

       准确成本的核算几乎是不可能实现的事情,更不能科学合理进行成本预测、分析及控制。

       传统变压器设备制造业的生产计划模式已不能满足日益增长的激烈的竞争需要。基于约束理论的计划与排程的发展,为变压器制造业生产管理模式的改进提供了理论基础。

       将企业的生产资源,比如生产设备、工位和时间等要素作为约束条件参与生产排产运算,能为企业构建具有精确管理和满意计划的生产计划系统。

2 基于约束理论的变压器生产计划与排程系统的解决方案

       2.1 排产原理图

       排产原理图如图1所示。

排产原理图

图1 排产原理图

       2.2 约束条件设计

       (1)排产日历

       建立企业排产日历。按部门或作业节点设定排产日历,如果双休日或节假日需要上班的在日历上进行设置,反之亦然。系统排产时将按设定的结果进行排产运算。

       (2)生产节点设计

       将变压器生产装配过程划分成一系列生产作业节点。按照产品结构,每个节点可以有多个前续节点,只能有一个后续节点,系统按照节点进行排产运算。

       节点作为比工序更小的生产作业单位,与工序之间有对应关系,要建立这种关系,物料将按所划分的工艺路线进行配送和转交。

       (3)工位设计

       根据生产加工特点和设备分布定义各生产作业节点的机台或工作区域信息。工位本身带有加工能力的信息,比如所加工产品最小电压等级、最大电压等级、最小容量和最大容量等,另外还要定义工位的节点信息,即哪些作业节点会使用该工位。

       在节点工位选择时要按照给定的这些条件选出最佳工位。

       (4)制造期量设计

       根据变压器生产的特点,系统按两种方式进行期量的编制。

       1)按产品规格型号确定期量的方式,如对总装配和铁心车间的生产作业节点,采用按产品规格型号确定期量的方式,需要确定这些节点的最小期量、标准期量等信息。

       2)按物料确定期量的方式,如线圈车间的生产作业节点,采用按线圈图号的方式确定这些节点工节点最小期量、标准期量等信息。

       排产计算时,对于铁心车间、总装车间的生产计划就按照产品的规格型号从期量库中提取期量进行计算,对于线圈车间的生产计划需要从BOM中先找到该产品的所有线圈和相数,然后按照线圈图号从期量库中提取期量进行计算。

       2.3 排产计算方法

       (1)产品排产优先级的计算方法

       主计划下达产品预计投产日期Dt和产品入库日期Dr,排产系统计算产品的最短制造周期Ts(Ts是由产品所有生产节点标准期量按照递归计算求出的产品最短制造周期),那么产品的最迟开工日期
Dk=Dr-Ts

       在排产产品中比较Dk的大小,Dk值越小的优先级越高,也可以人工调整产品排产优先级,以满足更复杂的排产要求。

       (2)工位选择的计算方法

       在进行节点工位选择时,系统将该节点可用工位依次存入内存表中,包括工位标识Wid,最早可用时间De,工位最高能生产多大电压等级的产品Vmax。在这些可用工位中查找一个Vmax最小并且De尽可能早的工位作为最优工位Wbest,再从Vmax不等于最小的工位中查找一个De尽可能早的工位作为次优工位Wother。

       然后比较Wbest和Wother,如果该节点使用Wother进行生产,生产完成时Wbest依然不能使用,则选择Wother工位,否则使用Wbest工位。

       (3)工位计划的确定

       排产系统按产品排产优先级顺序进行排产运算,计算节点工位计划时,要进行节点间的配合。也就是说,如果某一节点有多个前续节点,则前续节点的完工时间是一致的,经过以上的这些处理后,排产系统按照生产日历和制造期量生成节点的工位计划。

3 基于约束理论的变压器生产计划与排程系统的开发

       3.1 数据库设计

       系统采用关系数据库存储排产过程中的产品信息、约束条件信息和排产结果信息。

       主要表名及用途如表1所示。
表1 主要表名及用途
主要表名及用途
       3.2 系统的程序实现

       (1)排产操作界面

       用户可以对排产产品的优先级、状态和时间进行人工干预,然后进行排产操作,进行节点工位计划的计算。

       操作界面如图2所示。

排产操作界面

图2 排产操作界面

       (2)排产计算程序编码

       为了提高程序的执行速度,减少用户排产计算的等待时间,系统采用执行数据库存储过程的方式进行排产的运算。

       主要存储过程和功能如表2所示。
表2 主要存储过程和功能
主要存储过程和功能
       (3)计算完成后的计划显示

       排产计算完成后,系统按车间展现工位计划,用户可以手动确定工位计划,并进行调整后的排产,系统会按照确定好的计划,进行后续节点的排产计算,直至形成满意的计划下发到车间去执行。

       截图如图3所示。

计算完成后的计划显示

图3 计算完成后的计划显示

4 生产排产系统在企业管理中的作用和与其他系统的关系

       生产管理是制造业的核心,生产管理又是围绕生产计划展开的,所以生产排产系统在企业的管理当中发挥着举足轻重的作用。

       一方面,在生产排产系统的运行需要大量的数据作支撑。

       排产系统需要从主计划系统中取得排产产品的入库日期、最早投产日期等产品信息,需要从采购、库存系统中取得关键物料的可用日期信息,需要从设备管理系统中获取工位的可用信息,还要从生产系统中获取产品的生产节点路线、节点期量等信息。各系统提供的数据能否做到准确、及时和完整是生产排产系统正常运行的基础。

       另一方面,排产的结果数据即产品工位计划要经过车间任务管理系统进行计划任务的派工、任务执行,成本管理系统要把生产计划执行过程中的数据进行成本的归集和分配,最终形成产品的生产成本。

       所以说生产计划目标是实现企业理想的价值流动,保证生产作业的连续性。

       基于约束理论的排产系统能够实现计划的快速变更,及时响应客户需求和生产过程中出现的异常情况,也就成为了控制和调节企业各业务活动的神经中枢。

5 结束语

       基于约束理论的生产排程系统,弥补了ERP系统对生产作业计划管理的不足,让制造企业摆脱了车间生产混乱的局面。

       该系统是针对某一大型电力变压器制造企业开发的,己成功投入运行。

       在实际应用过程中,它能够实现生产计划的生成和随时的变更,改变了传统排产方式,取得了较好的效益。
 
责任编辑:程玥
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