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MES生产调度任务模型

时间:2022-11-03 17:19:07  作者:曹海勇博士  来源: MES百科  查看:0  评论:0
内容摘要:导读“凡事预则立,不预则废。”计划是战略,制定行军任务和方向。调度是后勤保障,确保军事任务能够按战略计划得到执行。计划不如变化,应对之策就是能够控制变化。调度又是基于实际进程进行资源调整的过程,使执行尽可能贴近计划。作者:MPDV中国曹海勇博士文章来源曹海勇,同济大学工学博士,中...
导 读 

“凡事预则立,不预则废。”计划是战略,制定行军任务和方向。调度是后勤保障,确保军事任务能够按战略计划得到执行。计划不如变化,应对之策就是能够控制变化。调度又是基于实际进程进行资源调整的过程,使执行尽可能贴近计划。

作者:MPDV中国曹海勇博士


文章来源

曹海勇,同济大学工学博士,中国首批中德合作培养研究生。毕业后加入西门子德国,参与西门子德国安倍格工厂MES项目,2011年协助MPDV总部进入中国市场。深耕MES领域20余年,有着丰富的行业经验,拜访全球超过900家不同行业的制造企业,非常熟悉不同企业的最佳生产管理实践。


MES生产调度任务模型





理论和实践的统一这一原则一样可以指导我们的制造活动,计划和调度都是一个组织良好的制造企业不可替代的部分。计划(理论)是对调度(实践经验)的高度概括,使之上升为理论,并用来指导实践,而调度(实践经验)是检验计划(理论)的唯一标准。计划是基础和方向,而调度则是对计划的细节补充和对生产过程的控制。


Part 01

生产计划与生产调度基本概念

计划和调度往往看起来有很大的相似性。然而,这两个概念也有一些区别。计划的英文是Planning而调度是Scheduling。计划和调度的主要区别是,计划决定了需要做什么和做多少,而调度则定义了谁、何时和在哪进行操作。

生产计划是对整个制造过程的策略,制作一张由产品所需的所有过程组成的地图。生产调度组织了整个生产过程的独立部分,并根据实时工作流程进行调整。
计划是创建一个主生产进度计划(MPS-Master Production Schedule),说明需要哪些材料和资源来满足客户订单和市场预测的需求。这一步对于确保企业有足够的材料和资源能力来按时生产至关重要。

调度是创建了一个生产作业计划(OS-Operation Schedule),分配资源的使用时间以完成生产计划。在生产中,调度员制定工人、设备和材料的时间表。它反映了一个项目的“时间”,通过分配适当的资源,让生产计划在一段时间内完成。

一个与资源和材料调度过程一致的生产计划,才能帮助企业对变化做出快速反应。计划和调度过程之间的任何差异或分歧都会造成效率低下,从而使企业付出高昂的代价。分歧越大,成本就越高。


Part 02

主生产进度计划

计划涉及整个制造过程的高层次,计划的对象是产品,其目标是平衡资源和需求。计划是确定一个项目需要生产多少的过程。计划并不关心是否有可能生产某个数量。它只回答一个问题:根据实际的客户需求和预测的客户需求,需要生产多少产品。这个过程的结果是一个计划,通常被称为主生产进度计划。主生产进度计划只确定了 "什么 "和 "多少",在一个时间段内需要生产多少。主生产进度计划的时间范围是3个月以上。

主生产进度计划的负责人是工厂主计划员,可以预测需求和供应之间的关系,控制什么时候需要增加或减少生产。我们仍然以本系列讲座中的红酒瓶塞(如图1)为例,主计划员制定主生产计划需要考虑的要素:

  • 加工瓶塞的原料(材料清单或BOM)

  • 你已经有的原料或零件(手头的库存)

  • 生产将花费多少钱(资源成本)

  • 需要多少原料,什么时候需要(频率和批量)

  • 生产一个批次瓶塞需要多长时间(制造周期)


MES生产调度任务模型
图1:红酒瓶塞示例

主生产进度计划是依据销售订单和销售预测的时间、制造提前期和原材料采购提前期、库存等来计算,按无限产能计划生产订单的最早开始时间和最晚结束时间。


Part 03

生产作业计划

红酒瓶塞有多个加工零件组成,主生产进度计划要拆解到零件生产计划,才能下达到车间。对于车间来说,需要更详细的生产作业计划,因为车间通常是以工序为单元组织生产。生产作业计划是调度工作的产出,调度的对象是设备,通常由车间调度员负责,要逐周、逐日、甚至逐小时地进行排产。其目的是在日历中的某个时间安排每一项操作,分配资源和工人,并计划所有的详细步骤。

生产作业计划不是一个预测,但它需要看到未来,并让适当的资源在他们需要的时候出现在他们需要的地方。它是主生产进度计划和实际生产之间的桥梁,它有助于及时地分配必要的资源。

车间调度员需要确定:

  • 哪些生产订单应该先安排生产

  • 应该安排到哪台机器上生产

  • 哪台机器将在每个班次、每天和每周运行

  • 每个班次、每天和每周由谁来操作每台机器

  • 必要的原料和零件数量是多少,何时必须到达


生产调度安排对于精益生产或及时生产尤其重要,它是基于灵活的适应和巧妙的时间“见缝插针”安排生产计划,以充分利用材料和人力资源。


Part 04

MES生产调度的任务模型

MES任务“生产调度”支持从“工单管理”中收到的作业队列,根据生产目标(时间和数量),必须考虑到资源和材料的可用性等限制和生产过程的各种中断,产生一个作业时间表,即生产作业计划。MES“生产调度”的任务模型如图2所示。

“生产调度”一方面是前瞻性分析,基于当前产能安排生产任务。另一个方面是对突发事件作出反应的需要,这种实时能力是MES的核心特征。它形成一个控制回路,允许对生产计划进行持续修改和对生产过程干预。

这份计划可能包含冲突,需要反复评估和解决。计划中的冲突由系统自动程序或调度员干预来解决。生产过程中的意外事件(如设备故障停机,前工序因为不良率过高延迟结束等)会导致进一步的冲突,必须按照同样的方法找到解决方案。

MES生产调度任务模型
图2:MES生产调度任务模型

生产目标是更高层次的生产控制数据,如遵守最后期限、制造周期、利用率和在制品数量等。

生产调度最初基础是一个作业队列,取决于制造业的类型和规模。例如,离散制造业的作业队列经常是由许多不同大小的订单组成的,需要以最符合时间安排的方式和最优化的顺序分配给多台机器。连续生产的作业队列可能只由一个或几个机器的几个订单组成,在某些情况下,可以以定期订单的形式出现。无论哪种类型的生产,这些订单可以被分解为工序作业。通常情况下,多工序工单、单工序工单和装配工单的工序设置、加工和运输时间是有区别的,需要在工艺建模时建立工序的时间模型。

生产调度考虑执行生产任务所需的设备:设备应该在特定时段需要时可用,并且应该安排维护,使其处于良好的工作状态。如果设备在不同的部门之间共享,或用于生产不同的产品系列,调度员应该进行沟通,以确保没有重叠或竞争资源的情况。

生产调度协调制造过程的物流,使工作如期完成,同时尽可能地减少资源的浪费。为了有效地安排生产,需要确保所有需要加工的材料在开始生产前可用。如果缺少工序所需的材料,将会导致生产作业中断。

生产调度必须有效地安排人员,使生产能够顺利进行。在这个过程中的每个阶段都应该有足够的工作人员,他们必须经过培训后具备必要的技能,熟练地完成需要完成的工作。

排产是生产调度的重要环节,目的是:

① 制定一个可行的生产作业计划
 解决与能力有关的冲突
● 对计划中的交货期进行长期监控,确保遵守最后期限

② 生产优化
● 在资源方面优化订单顺序,减少设置时间
 减少周期时间,提高产量
 减少在制品库存
 提高资源的使用和利用率

生产调度的结果是一个时间表,提供给生产人员或其他MES任务,包括设备作业队列、物料配送时间表、运输订单等。

经过排产后得到的作业队列往往产生冲突,即排产结果确认的时间与要求时间产生冲突。显然,这是资源能力和材料供应方面的瓶颈。因此,已经创建的日程表通常被冲突所困扰。MES任务“生产调度”必须指出这些冲突,并制定可能的解决方案。然而,在任何时候,生产经理都应该有可能通过决定来发布有冲突的计划。

未完待续…...

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