车间作业计划监控平台的设计与实现

!! 引言
*& ’ 一是作业计划 的 编 制 # 二 是 作 业 的 控 制# 整个过程是一个闭 车间作业计划主要包括两方面的内容 % 环的管理过程 ( 作业计划编制的粒度细化到工序 # 确定工 序的工 作地点 ) 工 作 时 间# 指导和驱动整个车间 生产活动的开展 ( 作业控制负责监控整个车间环境的作业状态 * 收集底层实时的加工信息 * 动态修正作业 计划 * 跟踪工件的进度 # 分析机器负荷和对物料清单进行管理 * 用当前准确的数据对车间发生的异常情况 # 如急件 ) 缺件 ) 返工 ) 超期等进行指导和处理 ( 对于企业的上层管理者 # 他们尤其关心的是按照当前这个作 业计划安排生产能否按时完成 ) 当前产品已完成多少以及设备的负荷情况 ) 设备状况等生产信息 ( 本文以 开发了一个 车间 作 广东工业大学中俄联合实验室开发的车间作业计划及调度监控系统 < < C D7 2 为基础 # 业计划监控平台 (
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其中 ! +* 为机器 * 每天可工作小时数 # " 为一天内加工的工序数 # , $* # 为在机器 * 上加工的工序的工时 # 为设备组的设备台数 # 为工作中心的设备组数 # 为车间的工作中心数 $ ( #! 作业监控平台的设计 ’" *! 工作基础 车间作业计划及调度监控系统 < 专利号’ 是面向车间底层的作业计划与调度 < C D7 2% ( ( # 2 ( * # B Q& 监控 " 利用此系统可建立和管理所有的生产工艺信息 " 快速 建立 或修正 作业 计 划 " 实现车间物流实时仿真 ’" N+ 及调度监控 " 最大限度的减少材料和劳动力的消耗 " 提高设备的利用率 " 从而降低产品的制造成本 * $ 该系统可实现的功能主要包括以下几个方面 ! % &设备管理 $ 该模块主要管理企业中相对静态的数据 $ * % &产品工艺路线管理 ) 物料清单管理 $ 该模块与设备管理模块共同为系统的运行提供基础数据 $ ’ % & 提供与其它 系统及 N : / E 7 M 系统连接整合的应用程序接口 $ % &生产作业计划及调度监控 $ 该模块是 整 个 系 统 的 核 心 " 它 根 据 设 备) 工 艺) 调度规则等信息进行 ? 高效的优化运算 " 为生产运作提供作业方案 " 所生成的作业计划以甘特图形式表现 $ % &报表编辑器 $ 可动态的产生各种企业所需的生产报表 " 如零件跟踪卡等 $ # % &车间远程控制 $ 它主要向车间工人传 达 由 作 业 计 划 及 调 度 监 控 生 成 的 任 务 指 令 " 并向主系统反 ) 馈设备运转状况 ) 生产计划实际执行情况等信息 " 形成一个闭环控制 $ 该系统将排产后产生的生产信息大多数数据存于后台数据库 2 " 这 样后续 模块在 对生 产数 J 02 F K L F K 万方数据 据调用时就不必再重新计算排产后的 生 产 数 据" 减 小 了 开 发 工 作 的 难 度" 保证了系统的一致性和可扩展
一是作业计划的编制二是作业的控制整个过程是一个闭环的管理过程作业计划编制的粒度细化到工序确定工序的工作地点工作时间指导和驱动整个车间生产活动的开展作业控制负责监控整个车间环境的作业状态收集底层实时的加工信息动态修正作业计划跟踪工件的进度分析机器负荷和对物料清单进行管理用当前准确的数据对车间发生的异常情况如急件缺件返工超期等进行指导和处理对于企业的上层管理者他们尤其关心的是按照当前这个作业计划安排生产能否按时完成当前产品已完成多少以及设备的负荷情况设备状况等生产信息本文以广东工业大学中俄联合实验室开发的车间作业计划及调度监控系统lt
陕西科技大学学报 第’ ** ?卷 ( ’* $$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$ 性!
’" ’! 开发工具的选用 为了与车 间 作 业 计 划 及 调 度 监 控 系 统 < 本监控平台同样以 E 以 < C D7 2 相 对 应" F > H I为 开 发 平 台 " G 2 J 02 F K L F K为后台数据库 ! ?% 面向对象的可视化快速应用程序 开发工 具 $ " 它 的最大 特 E F > H I是 T = K > U V W 公司推出的一种全新的 # G 点就是具有强大的数据库应用系统的开发能力 " 受到了越来越多的数据库应用系统开发者的青睐 ! #% 它易学易用 # 界面友好 # 功 能强大 $ " 因 2 J 02 F K L F K是 D I % K = X = Y &公司推出的关系型数据库管理系统 " 此深受广大用户的喜爱 " 特别是受到使用 Z 完美 I V W = [ X操作系统的 M : 机用户的喜爱 ! 它可以与 E F > H I G 的结合起来使用 " 因此 " 很多 E F > H I的 程 序 开 发 员 都 首 选 2 J 02 F K L F K作 为 其 系 统 的 后 台 数 据 库 管 理 系 G 统! ’" N! 实例 根据上述原 理 " 作者利用 E F > H I及 2 J 02 F K L F K 两 个工 具设计开 发了包 含生产 总体 进度分 析 和 设 备 G 负荷分析两个功能的车间作业计划监控平台 ! 下面以编号为 : ) * N ’ 的进给系统为例介绍本平台的功能 ! 假设对 : 排产的开 ) * N ’ 进给系统这个产品进行排产 " : ) * N ’ 进给系统的交货期为 ’ ( ( ) 年Q 月’ #日" 始时间为 ’ 结束时间为 ’ 当 前时刻 为 ’ ( ( )年Q月* ’日(点" ( ( )年A月N (日(点" ( ( )年A月A日* )\ ? A! 利用上述生产进度分析原理可以得到如图 * 的数据 ! 从图 * 可知 " : ) * N ’ 进 给系统 的计划 完成 时间 计划完成时间在交货期之后 " 因此不可按时完工 " 超期 * 为’ ( ( )年A月A日" ? 天 ! 由于目前已是 ’ ( ( )年 因此产品完成量为 * 有的零件可提前完成 " 有的零件存在超期情 A月A日" ( (O ! 从对应的零件进度可知 " 况!
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单台设备负荷率 !
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"! 作业监控原理 *" *! 生产总体进度分析 统计 ) 分析各产品及零部件的加工进度 # 对不能按期 完成的 产品 及 零 部 件 予 以 工 期 分 析 # 提示管理者 必须要采取措施 # 以保证交货期 # 包括以下几个方面的内容 ’ " $产品及零件完成量 ( 它反映当前时刻该产品或组成该产品的零件完成了多少 # 计算公式如下 ’ *
!" #!!!!!!!!!!!!!!! !!!! 陕西科技大学学报 !!!!!!!!!!!!!!!!!!$ % & " ’ ( ( ) !* $,./ 0$ 12 3//. 4 5,. 5 6 7 2 5 8 9$ 12 : 5 7 . : 7;8 7 :3.$ 0 $ < 9!!!!!6 = > " ’ ? ( (! !!!!!!+
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其中 ’ " 为加工 完 的 工序 数 * ( 为 零件 的总 工序 数 * * 为产 品的 总零件 数 * ’ $ % % "P* 为零 件 正 # 为工序 的工时 * 在加工工序已加工的时间 ( " $计划状态的判定 ( 生产总体进度分析 的 首 要 工 作 就 是 根 据 已 排 好 的 车 间 作 业 计 划 判 定 产 品 ) 零 ’ 件是否能按期完成 ( 判定该产品是否能按期完成 # 是将产品的交 货 期 与 产 品 的 计 划 完 工 时 间 作 比 较 ’ ! 如果产品的计划
万方数据
第#期 习小英等 ! 车间作业计划监控平台的设计与实现 ** ( N* $$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$
图 ’! 设备负荷分析 $! 结束语 通过该监控平台 " 生产管理者可以轻易的知道该生产 任务 能否按 时 完 成 # 目 前 完 成 了 多 少# 提前了多 少天或延后了多少天 " 从而可以知道设备的负荷是否均衡 " 为生产管理者及时发现问题 # 调整任务 # 合理改 进排产提供了一个重要的参考依据 $ 参 考 文 献
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车间作业计划监控平台的设计与实现
习小英 !姜莉莉 !刘作毅
" 广东工业大学机电工程学院 #广东 广州 !# $ * ( ( B (
摘!要! 对企业管理者关心的车间作业监控中的生产进度分析 " 设备负荷分析的原理进行了论 述# 并以广东工业大学中 俄 联 合 实 验 室 研 制 的 车 间 作 业 计 划 及 调 度 监 控 系 统 < < C D7 2为基 础# 运用 E 设备 负荷分 析的 作业监 控平 F > H I和 2 J 02 F K L F K设计并实现了涵盖生产进度分析 " G 台$ 关键词 ! 调度系统 %作业计划 %监控平台 中图分类号 ! 83 * A )$ 8 M N * #!!! 文献标识码 ! /
*" ’! 设备负荷分析 对某一时段内的机器利用率进行统计分析 $ 生产中 往往 存在 ’ 瓶颈 ( 机 器" 它的利用率会对整个作业 进度有很大的影响 " 对此种机器应重点管理 $ 一般而言 " 大多 数制 造企 业 都 包 含 一 个 或 多 个 车 间 " 一个车 间包含了多个工作中心 " 一个工作中心包含了多个 设备 组 " 一个 设备组 包 含 了 多 台 设 备 $ 因 此 " 对设备的 工作中心的全部设备负荷分析 ) 设备组的全部设备负荷分析及 负荷分析就包括车间的全部设备负荷分析 ) 单台设备负荷分析 $ 计算公式如下 !
图 *! 生产总体进度分析 根据公式 & ’ ’ " 可以得到单台设备 # 设备组 # 工作 中心 及车间 每天 的 负 荷 率 ! 图 ’ 为 所 选 单 台 设 # A $& 备( 立式升降台 铣床 ) 在排产时间 段 ’ 设备( 立式 ( ( ) C ( Q C * ’至’ ( ( ) C ( A C ( A 的设备 负荷 情况 ! 从 图 ’ 可 知 " 升降台铣床 ) 有时设备负荷很重 " 有时负荷较轻 ! 根据设备负荷直方图 " 可以直观的对比设备的负荷情况 " 从而为进一步分析设备负荷情况提供依据 !
第#期 习小英等 ! 车间作业计划监控平台的设计与实现 ,* ( *, $$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$ 完工时间与产品的交货期相同 " 则刚好能够按时完成 # " 如果产品的计划完工时间 在产 品的交 货期之 前 " 则提前完工 # 则超期 $ # 如果产品的计划完工时间在产品的交货期之后 " % & 提前或超期天数的计算 $ 每个产品都 是 由 多 个 零 件 组 装 而 成 的" 产品能否按时完成任务实际上 N 就是各个零件是否都按时完工的问题 $ 精确地给出产 品及 零件提 前或超 期 的 天 数 " 将为企业合理调整作 业计划提供一个重要的依据 $ 计算公式如下 ! 产品提前或延后时间 RS 产品交货期 @ 产品计划完工时间 S % & N 零件提前或延后时间 RS 零件最迟完工时间 @ 零件计划完工时间 S % & ?
’ ( ( )@( #@( B " 收稿日期 ’ 作者简介 ’ 习小英 " # 女# 江西省吉安市人 # 助教 # 硕士 # 研究方向 ’ 制造信息工程 ) 机械制造 * B Q Q@ $
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万方数据 基金项目 ’ 科技部国际科技合作重点项目 + 基于 : 制造与商务过程信息集成 , " / 0 2 技术的企业产品设计 ) . = " ’ ( ( ? E 1 ( ? ’ ( ( ($