基于自然时间的排产方法

技术领域

本发明涉及生产制造和计划排产领域，尤其涉及基于自然时间的排产方法。

背景技术

随着当前制造业变化速度不断加快，企业生产面临诸多挑战，在保证产品质量的同时，快速满足客户的个性化需求是现代制造业必须具备的能力。制造企业在应对小批量、多品种的市场需求时，采用人工进行排产已无法充分发挥企业的生产能力、严重的限制了产量上限。为解决制造业排产的瓶颈问题，学者们在对排产问题抽象简化的基础上提出了多种排产算法，为解决排产问题指明了方向。

但是，目前的已有排产算法会存在以下问题：现有的排产算法在运算时无法充分考虑午休时间、下班时间、节假日时间、设备维修时间对工单任务进度的影响，无法准确的给出工单任务的起止时间点。无法避免时间颗粒度的引起的诸多问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的基于自然时间的排产方法。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

基于自然时间的排产方法，包括维护系统，所述维护系统存储工作任务、排产序列表、设备信息和弹性班次时间的阈值；所述排产序列表包含了工单执行顺序和每个工序选用的设备；所述设备信息包括设备日历、设备名称、设备数量、设备编号、工序；通过维护系统自定义弹性班次时间的阈值；

包括以下步骤：

S1：筛选近期需要执行的工单，获得工单的优先执行顺序；

收到产品订单后，在维护系统中添加工作任务进行下发到车间的工单，获得所有工单的排序指标，根据排序指标对工单进行降序排列，获得工单的优先执行顺序；排序指标包括总持续时长dd

工单包含工单编号、产品名称、生产数量、优先级、就绪时间、交付时间；

S2：根据已有的排产序列表和设备日历获得所有工单及其工序的起止时间点；

定义获得的当前工单为工单i；当前工序为工序j；

S21：创建作业时间表；

S22：获得工单i、工序j的作业开始时间点和作业结束时间点；

S23：重复步骤S22，逐一获得出所有工单的所有工序的作业开始时间点和作业结束时间点；

S3：根据工单顺序创建新的排产序列表，获得工序的适配设备；

S4：根据步骤S3获得的排产序列表，重复步骤S2过程获得出所有工单及其工序的作业开始时间点和作业结束时间点获得最终的排产结果。

进一步的，步骤S1包括：

S11：获得工单i的总持续时长dd

获得工单i的所有工序所需的持续时长的总和为工单i的总持续时长dd

S12：获得最大持续时长dm

获得工单i中所有工序持续时长的最大值为该工单的最大持续时间；

S13：获得工单i的紧迫度du

根据公式：

获得工单i的紧迫度du

S14：排序获得工单的优先执行顺序；

根据实际情况选取步骤S11-S13中排序指标一种或多种的线性组合为依据，对所有工单进行降序排列，获得工单优先执行顺序。

进一步的，设备日历记录了一连串的时间段，其中每个时间段包含开始时间、结束时间以及时间段类型；所述时间段类型包括工作时段和非工作时段。

进一步的，步骤S22具体为：

S221：获得当前工序的最早可开始时间；

若工序j为首道工序，则工序j的最早可开始时间就为工单i的就绪时间；若工序j非首道工序，则最早可开始时间就为前一道工序的作业结束时间加工序j的静置时间；最早可开始时间记为bt0；

S222：根据设备日历，调整当前工序的最早可开始时间；

定义工单i、工序j所选用设备为m

S223：获取m

S224：弹性班次调整；

检查所有当前任务可开始时间点bt0、bt1、……，若某时间点bt

S225：获得可行安排；

根据所有可开始时间点和当前作业的持续时长d

进一步的，设可开始时间点为bt

S2251：令已进行时长pd=0，定义当前时间点ct等于某个可开始时间点ct=bt

S2252：根据设备m

S2253：重复执行步骤S2252直至已进行时长pd加上当前工作时段长大于当前作业的持续时长d

S2254：获得弹性班次；

判断作业完成时间点bte

S2255：判断当前选取的时间是否会和已安排作业时间冲突；

当满足可开始时间大于已排任务的结束时间或作业完成时间小于已排任务的开始时间，则当前作业安排与已排任务没有冲突，为可行安排；反之，则有冲突，重新获得新的可开始时间点；

S2256：重复步骤S2251- S2255，直至获得第一个可行安排为止，记录可行安排的当前作业起止时间。

进一步的，步骤S3包括：

S31：获得工单i工序j的适配设备；

根据已确定的排产序列表和工单i工序j的所有可用设备，生成多个临时排产序列表，重复步骤S2逐个获得出所有临时排产序列表的工序j的完成时间；选取工序j最早的完成的设备添加到排产序列表的工单i工序j的位置；

S32：重复步骤S31，逐个获得出工单i的所有工序的最佳选用设备，并记录到排产序列表中；

S33：重复步骤S31和步骤S32，逐个获得出所有工单及其工序的最佳选用设备，并记录到排产序列表中，最终完成所有工序设备的确定，形成完整的排产序列表。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

（1）本发明依据自然时间获得排产任务，相比于仅考虑工作时间的获得方法而言可以准确获得得出切实可行的工序开始、结束时间点，能够准确安排作业班次。能够获得时间准确的切实可行的工单任务安排，实现排产的自动化提升制造类企业的生成效率。

（2）在基于自然时间获得的基础上，本发明将针对整个工厂的统一的工作日历替换为针对每一台设备的设备日历。设备日历为工厂的排产提供了足够的灵活性，可以处理每个设备不同的上下班时间；可以处理因人员不足、设备维修导致的设备不可用；可处理已排任务对设备的状态锁定，实现滚动排产。

（3）本发明在获得任务的开始时间和完成时间时充分考虑了班次安排的合理性，通过弹性班次阈值的控制可以避免在一个班次中仅安排极少量工作内容的情况。当开始时间接近下班时，会自动安排任务开始时间到一个班次的上班时间。当下班时仅剩余少量任务会自动安排少量加班。

（4）静置时间与任务时间不同，静置时间无需占用设备和人员，可以被安排在非工作时间段内。基于自然时间的排产方法由于引入了非工作时间的概念，在获得工序的静置时间时可以综合考虑工作时间和非工作时间，排产算法会更趋向于利用非工作时间静置半成品，提高企业生产效率。

附图说明

图1为本发明基于自然时间的排产方法的步骤流程图。

实施方式

为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。

基于自然时间的排产方法，包括以下步骤：

S1：筛选近期需要执行的工单，获得工单的优先执行顺序；

收到产品订单后，在维护系统中添加工作任务进行下发到车间。工单是由管理人员下发到车间的需要被执行的工作任务，工单通常包含以下内容，工单编号、产品名称、生产数量、优先级、就绪时间、交付时间等。

维护系统中还存储有排产序列表、设备信息和弹性班次时间的阈值，所述排产序列表包含了工单执行顺序和每个工序选用的设备；所述设备信息包括设备日历、设备名称、设备数量、设备编号、工序等；弹性班次时间的阈值可进行自定义。

设备日历记录了一连串的时间段，其中每个时间段包含开始时间、结束时间以及时间段类型（工作、非工作）。根据设备日历可以准确获得该设备的可工作时间。相比与工厂日历（或称工作日历），设备日历允许为每个设备指定不同的工作时间段，能够充分灵活的分配设备时间。

定义获得的当前工单为工单i；当前工序为工序j；获得所有工单的排序指标；根据排序指标对工单进行降序排列，获得工单的优先执行顺序；排序指标包括总持续时长dd

S11：获得工单i的总持续时长dd

获得所有工序所需的持续时长的总和为该工单的总持续时长dd

公式为：

其中， d

工序是制造、生产某种产品或达到某一特定结果的特定步骤；

S12：获得最大持续时长dm

获得工单i中所有工序持续时长的最大值为该工单的最大持续时间；

即：

其中，dij表示工单i的工序j的持续时长。

S13：获得工单i的紧迫度du

根据公式：

获得工单i的紧迫度du

S14：排序获得工单的优先执行顺序；

根据实际情况选取步骤S11-S13中排序指标一种或多种的线性组合为依据，对所有工单进行降序排列，获得工单优先执行顺序。

S2：根据已有的排产序列表和设备日历获得所有工单及其工序的起止时间点；

已有的排产序列表中包含已安排的作业。

S21：创建作业时间表，用于记录每项作业任务的起止时间点。

S22：获得工单i、工序j的作业开始时间点ts

S221：获得当前工序的最早可开始时间bt0。

若工序j为首道工序，则

静置时间是指在完成某些工序后半成品需要静置摆放一段时间后才能开展接下来的工序任务，如喷漆后需要一定时间等待油漆风干。静置时间不同于工序任务之处在于，静置时间无需设备或人员进行任何操作，无需占用工作时间。

相较于现有的为了减少获得量，简化获得排产，只获得工作时间相比，在获得最早可开始时间bt0是按照自然时间算的，已经考虑了非工作时间。通过获得了工作时间和非工作时间，当我们排产时，将最早可能开始的时间bt0向班次后面时间排，让静置时间尽可能的处在非工作时间，静置时间是不需要工作的、不需要占用设备的，充分利用非工作时间静置半成品，提高企业的生产效率。

S222：根据设备日历，调整当前工序的最早可开始时间bt0；

定义工单i、工序j所选用设备为m

S223：获取m

S224：弹性班次调整；

检查所有当前任务可开始时间点bt0、bt1、……。若某时间点bt

S225：获得可行安排；

根据所有可开始时间点bt

S2251：令已进行时长pd=0，定义当前时间点ct等于某个可开始时间点ct=bt

S2252：根据设备m

S2253：重复执行步骤S2252直至已进行时长pd加上当前工作时段长大于当前作业的持续时长d

S2254：获得弹性班次；

如果作业完成时间点bte

S2255：判断当前选取的时间是否会和已安排作业时间冲突；

当满足可开始时间大于已排任务的结束时间或作业完成时间小于已排任务的开始时间，则当前作业安排与已排任务没有冲突，为可行安排，反之则有冲突，重新获得可开始时间点。

S2256：重复步骤S2251- S2255，直至获得第一个可行安排为止。得到当前作业起止时间ts

S23：重复步骤S22，逐一获得出所有工单的所有工序的作业开始时间点和作业结束时间点。

S3：根据工单顺序创建新的排产序列表，获得工序的适配设备；

创建新的排产序列表，其中，排产序列表的第一行为工单的执行顺序，由步骤S1获得获得；在每列中从第二行往后记录每道工序选用设备，为所有工单的工序获得选择适当的设备。

S31：获得工单i工序j的适配设备；

根据已确定的排产序列表和工单i工序j的所有可用设备，生成多个临时排产序列表，重复步骤S2逐个获得出所有临时排产序列表的工序j的完成时间。选取能使工序j最早的完成的设备添加到排产序列表的工单i工序j的位置。

S32：重复步骤S31，逐个获得出工单i的所有工序的最佳选用设备，并记录到排产序列表中。

S33：重复步骤S31和步骤S32，逐个获得出所有工单及其工序的最佳选用设备，并记录到排产序列表中。最终完成所有工序设备的确定，形成完整的排产序列表。

S4：根据步骤S3获得的排产序列表，重复步骤S2过程获得出所有工单及其工序的起止时间点获得最终的排产结果。

本发明在已有排产算法的基础上以自然时间为基础进行运算，在运算时会充分考虑午休时间、下班时间、节假日时间、设备维修时间对工单任务进度的影响，能够准确的给出工单任务的起止时间点。算法采用连续时间获得方法避免了时间颗粒度的引起的诸多问题。基于自然时间的获得方法为考虑多设备日历、工序静置时间、弹性班次等问题提供了保障。

本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。