模具生产管理系统在动态车间的应用

1、模具生产管理系统在动态车间的应用在模具生产管理系统方面，我国模具企业的管理水平普遍较低，尤其是在车间生产管理系统及组织方面还 存在许多问题。计划的不确定性、以及设计制造过程对人员经验的依赖性，使得模具企业尽管规模较小，生产管 理系统却非常复杂。近年来，我国模具行业取得了显著的进步，但与先进国家相比还存在较大差距，造成这种情况既有技术上的 因素，也有 生产管理系统 上的原因。许多研究者对模具生产 管理系统进行了研究。二汽集团标准件厂的丁以民等 设计了模具生产管理系统，包括工艺管理、计划管理、备料管理及统计等子系统，但其中的计划管理机制不适合 于独立模具制造企业，而且计划过于粗放，无法很好指导车间

2、的加工作业；毛宁等人在充分分析模具生产过程并 行基础上，进一步细化了模具生产典型过程，建立了模具并行制造过程网络图，但未涉及模具车间的作业调度问 题；哈尔滨工业大学的王延斌完整地提出了面向模具的制造执行系统，并且给出了考虑工艺相关性的调度算法， 但未涉及模具企业常见的批处理、配作、组合加工等细节问题，也未能从设计、采购、物料、质量等制造全流程 去考虑模具生产管理系统。因此，有必要建立完整的生产管理系统，在实现模具车间作业计划的基础上，构建面 向模具生产全流程的生产管理系统，最大程度的挖掘企业潜力，提升企业效率。针对目前模具生产管理系统的需求与特点，本文提出并设计实现了一种基于动态车间作业计划的

3、生产管理系统。系统运用启发式调度规则算法求解车间作业计划，并结合车间实时监控反馈数据进行动态调度，能为企业编 制一个可行的、满意的车间作业计划；同时充分考虑模具企业的特点和加工中的特殊情况，以满足企业对模具生 产的订单、设计、采购、加工、物料等全方位的管理需求。一：模具管理技术与车间作业计划模具先进制造技术极大促进了模具生产管理系统水平的提高，但大部分研究是针对企业较上层的管理信息系统，如针对模具敏捷制造、设计等的研究；或者是处于概念研究阶段，而系统地针对模具车间层管理信息系统的研究较少，现有的对车间层管理的研究也多是针对其中的某一具体问题的研究，如对车间动态作业计划的研究等,并未系统地提出解

4、决模具企业车间管理问题的方案。目前模具企业往往是靠管理人员，特别是车间调度员依靠经验处理以上问题。由于无法准确掌握在制模具所 有零件的加工进度，所以总是在某些模具将近交货期时，将制造资源集中地分配给这些模具。这样做最终导致模 具企业总是在不停地突击加工即将到期的模具，极易出现超期，严重影响模具企业的信誉和经济效益。模具生产 管理系统技术的产生为模具企业系统地解决车间层生产管理系统问题提供了有效的途径，可以帮助模具企业做出准确的生产计划、合理安排资源的使用、收集现场实时信息、掌握生产进度、了解资源的使用情况、迅速处理生 产中的不稳定因素和突发事件等。通过对模具企业生产特点的研究可知，模具企业生产

5、管理系统中所面临的一个突出的问题是车间级的生产管理系统。其中，面对几十副不同交货期的在制模具及其数以千计的不同工序的调度是问题的核心。为了缩短现有 研究与模具企业生产管理系统瓶颈之间所存在的差距，就必须针对模具企业加工车间的作业计划与调度进行深入的研究。二：关键技术分析1、动态车间作业计划建模考虑到问题的复杂性和多样性，进行了抽象、目前所研究的大多数车间作业计划模型都是以实际问题为基础, 简化和诸多的假设而建立的，其模型与实际问题域往往存在较大的差异。因此，从作业计划的实用性来考虑，在 认真细致分析实际问题域的前提下，建立与实际问题相吻合的车间作业计划模型，是进行车间作业计划算法选择 与设计必

6、须进行的基础工作。目前，车间作业计划的建模方法主要可分为以下两大类：(1)图与网络的方法。该类方法主要有：活动循环图法、关键路径法、组合网络法、Petri网法、GRAI网法等。其中，以 Petri网络法的应用最为广泛。Petri网络法具有直观易理解等优点，在小规模问题的离散事件动态系统建模方面有其突 出的优点，然而，对于实际生产系统的车间作业计划问题建模来说，节点数目多，图形复杂庞大，不适宜应用；(2)非图或非网络的建模方法。车间作业计划优化的目的是在现场监控数据、零件加工工艺数据和企业资源信息基础上，以模具交货期为 优化目标，快速生成车间的生产计划，并以此来组织或调整模具零件的加工过程，预测

7、可能出现的加工延期问题。它是实现模具企业生产过程优化生产管理系统的关键环节。2、基于调度规则引擎的启发式算法本文提出考虑组合加工的实际生产环境调度问题，是考虑到实际生产中各种复杂的因素，基于规则的启发式 算法是在实际环境目前应用最为广泛的有效调度算法。算法的设计有以下几个关键点：(1)处于不同模式时算法的处理。在试验模式下需要遍历计算所有规则，并保存每种规则的性能指标到历史数据库，在运行模式下则只需在历 史最优调度集中进行计算；(2)调度规则优先度的计算。算法中涉及到多种调度规则的使用，不同调度规则的优先度计算方法涉及的参数都不同，如MORE则涉及的参数为工序所在零件剩余的工序数，MWK规则涉

8、及的参数为工序剩余加工时间。为了实现不需更改代码就可实现新增、删除调度规则库中规则的功能，并尽量减少计算时间。在模具生产管理系统方面，我国模具企业的管理水平普遍较低，尤其是在车间生产管理系统及组织方面还 存在许多问题。计划的不确定性、以及设计制造过程对人员经验的依赖性，使得模具企业尽管规模较小，生产管 理系统却非常复杂。(3)考虑组合加工的调度。组合加工的特性增加了调度算法的复杂性，在算法设计时要考虑如何进行简化，在调度时算法遍历所有工序 关系，在调度过程中增加遇到非弹性组合加工关系中包含的工序，则进一步搜索相关工序，将这些工序合并为一 道“虚拟工序”，将复杂组合加工工序关系转换较为单一的工序

9、关系，便于计算。3、车间实时监控集成静态的车间作业计划无法适用于模具企业动态多变的生产系统。为了使得车间作业计划实用可行，必须采用 动态车间作业计划，并将动态车间作业计划与对执行过程的监控结合起来，形成动态车间作业计划和车间实时监 控集成的模具制造过程实时调度系统。三：面向模具企业的生产管理系统架构1、总体功能架构在分析和解决了模具企业车间作业计划问题的基础上，按照MES/ERPffi关理论和方法，结合模具企业的实际流程，将整个系统划分为系统服务、基础资源管理、过程优化和决策支持四个部分。2、总体技术架构本文提出了一种基于动态车间计划作业的模具生产管理系统，并利用启发式规则调度算法解决了车间级调度排程问题，突破了模具 企业管理瓶颈，实现了面向模具生产全流程的管理与监控。所提出的动态车间作业调度算 法不仅能够适应实际生产环境的复杂性，如批处理、配作及多机处理等实际加工情况，同时还可快速地产生优化 的调度结果，满足计算性能和优化的指