制造企業熱處理過程智能排產系統構建

胡曉松 王婷婷

【摘要】本項目實現了制造企業熱處理車間生產計劃的科學管理，提高了熱處理車間生產能力，穩定了熱處理周期，促進了零部件制造車間準時配套。同時，通過實施智能排產系統，改變了熱處理車間依靠經驗進行排產，實現了智能化的資源統籌和優化配置，為企業和零部件制造車間生產決策提供有力支持。

【關鍵詞】航空制造 熱處理 排產

在航空制造業企業中，熱處理車間大多屬于中轉協作車間，承擔零部件制造過程中的高溫、真空、化學等熱處理工序。因此，熱處理車間的生產計劃管理需同時協調多個零部件制造車間的生產需求。而且，由于熱處理工藝制度、經濟批量的不同，熱處理車間還需進行精細排產，增大裝爐數量，提高生產資源整體利用率，縮短任務周期。促進零部件準時配套。

一、項目建設內容

（一）熱處理管理流程優化。針對熱處理過程建立“虛擬服務中心”，驅動零部件制造車間提前發送生產訂單，熱處理車間按周期承諾零部件返回時間。企業綜合考評熱處理車間的服務水平（即在規定時間內準時完成服務訂單的比例）。將原有的被動接收生產任務、緊急插單多、無法進行生產任務預測的模式，改變為“以訂單驅動的熱處理服務系統”模式。重點梳理熱處理過程的生產計劃管理，統一企業、熱處理車間及各零部件制造車間對“以訂單驅動的熱處理服務系統”模式的認識，使管理目標達成一致，并設計有效的考評機制，逐漸實現熱處理周期的固化。同時，收集完善熱處理排產所需數據。為系統開發做準備。

（二）企業級智能排產系統開發。基于“以訂單驅動的熱處理服務系統”模式，研發企業級智能排產系統，以支持企業的熱處理訂單收集、任務優先級排序、熱處理服務水平統計、熱處理周期收集及分析的功能，為企業協調中轉計劃、熱處理標準周期、服務水平等指標的管理做決策支持。另外，以熱處理車間試點設備組為對象，針對該設備組所有任務訂單，開發基于生產資源優化利用、提高熱處理服務水平的設備資源及排產算法。為車間級智能排產系統開發做提前研究。

（三）車間級智能排產系統開發。開發車間級智能排產系統，指導熱處理車間優化自身資源，在有限設備資源的前提下。提高生產能力，更好地為各零部件制造車間的訂單服務。為實現精細化排產，需對每個班組構建適用的排產模型，定制開發相應的排產算法，并與熱處理車間已有MES系統進行有效銜接和數據交互。

二、智能排產系統架構

智能排產系統由企業級智能排產系統和車間級智能排產系統兩部分構成。

（一）企業級智能排產系統

企業級智能排產系統支持各零部件制造車間熱處理需求的統一排產，為企業生產決策做支持。該系統主要功能如下：

1.將各零部件制造車間熱處理訂單統一收集、整理，依據生產任務優先級、緊急度等因素對緊急訂單進行標識，提高其熱處理優先級，明確緊急訂單的開始日期和最晚交付日期；

2.考察各零部件制造車間的任務實際周轉至熱處理車間的時間，衡量其與訂單預定時間的一致度，對一致度較高和較低的制造車間，建立提高和降低其車間整體優先級、考核生產計劃踩點率等管理機制：

3.進行粗能力分析，預測熱處理訂單按時交付率，對熱處理訂單過多、能力不足的情況。通過可視化界面對熱處理能力缺口進行警示，為企業統一調配生產資源提供用戶交互界面：

4.向熱處理車間下發生產訂單，對訂單完成時間、準時完成率進行統計，考察熱處理車間實際水平，進行生產任務評價考核；

5.通過歷史數據分析，校正不同類型熱處理訂單的標準周期，用于合理下達熱處理車間的標準周期指標，拉動熱處理車間不斷提升生產能力，降低標準周期。

（二）車間級智能排產系統

車間級智能排產系統與熱處理車間MES系統進行數據交互。實現熱處理車間內各班組的只能排產，為熱處理車間生產管理人員提供決策支持。該系統主要功能如下：

1.匯總企業級智能排產系統輸出的、各零部件制造車間的熱處理訂單以及緊急生產任務訂單。進行統一的生產訂單排隊和粗能力分析等預處理工作；

2.以準時完成企業級智能排產系統輸出的、各零部件制造車間的熱處理訂單、提高熱處理服務水平為目標，優化資源配置，自動生成車間級工序排產計劃，明確各工序開工和完成時間以及相應的資源：

3.可視化展示生產排產結果，提供交互功能，車間計劃管理人員可基于臨時變動信息和實際情況，手工調整排產結果，人為干預排產決策；

4.根據生產任務當前完成狀態和未來熱處理訂單。智能分析和預測交付風險，并通過可視化界面警示管理者關注。

三、項目實施計劃

為完成項目建設內容，制定各階段項目實施計劃內容如下：

第一階段（2016.4-2016.10）

1.梳理中轉協作計劃管理流程現狀：2.收集中轉任務基礎數據（如標準周期、設備資源信息、工藝信息等）；3.收集分析歷史中轉任務特點（如任務量、生產任務分布規律等）；4.設計中轉寫作計劃管理優化方案（計劃管理流程、績效評價機制等）；5.選定設備組，進行優化方案的試點實施；6.研究新的中轉協作計劃管理模式。設計企業級熱處理智能排產系統的功能結構、系統方案；7.開發企業級熱處理能力分析及排產優化算法；8.收集整理排產所需基礎數據。

第二階段（2016，11-2017，4）

1.企業級智能排產系統開發：2.企業級智能排產系統有效性測試并評審：3.企業級智能排產系統與生產管控系統的集成；4.企業級智能排產系統與生產管控系統聯合調試；5.企業級智能排產系統上線并正式運行；6.企業級智能排產系統使用培訓；7.企業級智能排產系統使用跟蹤并持續進行優化更新不少于3個月：8.典型工段智能排產算法研究。

第三階段（2017.5-2017.10）

1.車間級智能排產系統開發：2車間排產系統有效性測試并評審；3.車間級智能排產系統與MES系統的集成：4.車間級智能排產系統與MES系統聯合調試；5.車間級智能排產系統逐步上線并正式運行；6.車間級智能排產系統使用培訓；7.車間級智能排產系統使用跟蹤并持續進行優化更新不少于3個月。