提货时的模具生产调度筹备及软件实现分析

第一章 引言
 
1.1课题研究的意义
模具行业作为工业的基础，同样面临市场的激烈竞争。由于市场产品生命期的缩短，模具企业的客户就会要求模具企业能够在保证模具质量的前提下，缩短生产周期，按合同准时交货。放眼欧、美、日的模具企业，大多数已形成专业化生产，其产品品种是少而精，基本上实现了计算机集成信息管理。从生产计划、产品设计、工艺制定、质量检验、库存管理、统计，工序调度等，普遍使用了计算机，企业内部可以通过计算机网络共享数据，实现计算机集成化信息管理，生产周期短，效率高。然而，我国的模具行业，以中小型模具企业为主体(一般由30-100人组成)。尽管我国计算机在管理上的应用己十分广泛，很多企业已经研制出了适用于自己企业的MIS系统。但在我国的中小型模具企业管理中，很少采用计算机管理，基本停留在人工管理和人工调度的落后状态。在生产作业调度中以经验为主，造成效率低下，市场适应力差，延期交货现象普遍，客户不断走失，缺乏市场竞争力。
分析模具制造的过程，其中70%的时间用于工件的排队等待上，而加工制造所占用的时间仅有30%。从而造成大量的在制品占据了车间大量的空间，资金积压，设备利用率低下。由此可见，科学的合理的生产调度对于一个模具企业是非常重要的，它直接影响到生产的全过程，影响到产品能否按期交货。作业调度的优劣，一直是制造业生产过程的关键和核心。作业调度的的就是通过合理的组织，对生产过程进行优化，从而缩短生产周期，提高设备利用率。如果模具企业能够实现由人工调度向计算机辅助生产作业调度转变，并且在生产调度上进行优化，模具企业的潜力就会充分的发挥出来，大大缩短生产周期，保证交货期，适应市场变化，增加企业的信誉度，赢得更多的客户，提高经济效益。然而，我国模具企业生产的模具种类往往多而杂，而且订单的随机性又很大，这就大大的增加了模具企业作业调度优化的难度。一般人很难想象排序问题的复杂性，因为有关一个加工车间的的排序问题，其可能的排序方案竟可达(朋)，个之多!为寻求“10个工件经过6道工序加工”的最优排序，就必须考虑(101)0个方案。这项任务就是计算机也难以胜任。正如R.W.Conway等在TheoryScheduling一书中所说:“一般排序问题虽然结果比较简单，从直观上很容易看出它所要求的是什么，但在解决问题方面取得任何有意义的进展都是困难的。”所以至今没有一个切实可行的用于模具企业的计算机辅助优化作业调度的方法，这就是本研究课题的重要性和现实意义。
 
1.2排序问题研究的回顾
车间的作业排序或作业调度，也叫做生产作业计划，是企业生产计划编制工作的最终环节。它的任务是根据企业全局生产计划的要求，具体确定什么时间，在什么设备或工作位置上，由谁来进行什么样的操作。科学，合理的生产作业计划能把生产过程的各环节从时间，空间和数量上有机的衔接起来，对创造良好的生产次序，保证企业生产计划的实现，提高车间和企业的经济效益，具有十分积极和重要的作用。排序问题属于广泛的组合优化问题。并发展起来的计划审评法(PERT)，关键路线法(CPM)至今仍作为广泛使用的排序工具。S·M·Johnson在1954年首先提出了正规的排序数学模型:相同加工顺序的几个工件在两台机床上加工的最优顺序算法。由于排序问题在实际生产中的普遍性和重要性。排序问题引起了人们的重视，其研究也取得了许多富有意义的结果。但总的来说，进展不大。研究工作大致沿着以下几个方面进行:
 
1.3生产作业排序的一般分析
现代化的制造工业已经把工业企业的全部生产过程和全厂的生产管理作为一个整体来实现总的目标:降低成本、降低消耗、提高质量、提高劳动生产率、加快产品的更新换代等。因此，可以把它看成一个大系统，即生产系统。，物质和信息，系统科学称之为“物质流”和“信息流”，扮演着重要的作用。生产过程的原材料、毛坯、未成品、成品以及工具、设备等物质在企业各个场所流动而形成物质流。输入经过转换变为输出的过程主要是物质流。企业活动中的工作程序以及与此相适应的工艺标准，技术条件，生产计划等都是信息。这些信息在企业成员之间流动而形成信息流。这两种流相辅相成，每一方都以另一方的存在为前提。生产系统的物质流方面叫做生产过程系统，而生产系统的信息流方面叫做生产管理系统。从系统的观点看，计划和控制是生产管理过程的两个基本功能。计划是从很多比较方案中选择一个未来的行动方案。而控制则是对活动效果的测量修正，以保证管理目标的实现。生产作业计划是企业经常要进行的主要战术性生产管理计划之一。一般来说，它是根据企业年(季)生产计划规定的生产任务，同时考虑生产发展变化的实际情况，来具体规定企业内各个生产环节在单位时间内的生产任务，它具有以下特点
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第二章模具企业生产及作业调度特点
 
2.1模具企业的生产特点
为适应模具生产的特征，只能按单件生产模式规划模具企业生产。但模具生产又不同于一般的单件生产，因为模具不是用户的最终产品，它具有很强的时效性。用户总是希望模具的交货时间越短越好，以尽快响应市场的需求，满足日益个性化的产品消费。因此缩短模具产品生产周期是提高模具企业竞争力的关键。模具生产与一般的单件订货生产不同，模具生产有以下几个特占.模具完全按订单生产，无一相同，且要经过反复试模修模，直到用模具生产出的产品合格后才能交付给用户。模具交货期的先后直接影响到用户市场的占有程度，只准提前，不准拖后。模具的制造周期要短，是为满足客户的要求，提高企业的竞争力。这主要取决于制模技术和生产管理水平的高低。模具的形状越来越复杂，往往把多道加工工序在一次模具成型中完成，型腔的复杂程度高，要求的加工精度也高。其产品性能和结构特点由用户在生产过程中逐步提出和完善，故生产过程也是由粗加工到细加工的循序渐进过程。模具制造要求严格，精确，同时对模具的结构强度，刚度，表面硬度和加工精度都有很高的要求，所采用的都是高精密的加工设备，与模具成型制品的大批量生产相比，其投入大，产出低，因而制约了模具企业的大发展。
 
2.2模具车间作业调度特点及研究现状
2.2.1模具车间作业调度特点
准时生产准时交货成为企业在市场中取胜的必要条件。模具制造企业的生产计划特点是主要依据客户的订货合同来制定。其制造的产品种类多，制造周期长短不同，产品重复机会少，产品结构复杂度不同，在产品制造过程中随时都可能插入急件等，造成车间调度难度增大。与模具企业相类似的生产企业都要与客户协商确定产品的交货期。产品按时交货客户将无条件的接收，如果托期，企业将受到托期的惩罚。模具生产专为使用者制造其最终产品而设计开发的，所以通常情况下，模具制作一套(或两套)即可。由于模具处于产品设计的下游和制成品大量生产的上游。因此生产周期急迫，除品质和价格外，交货期成为交易和决策的关键，即模具生产周期及交货期影响委托者的推出新产品的商机，因此买主对设计开发制造周期极为注重。这就迫使模具企业不断提高车间的加工效率和做好车间调度规划，来缩短模具制造周期。在通常的企业作业调度中，都尽量使车间各设备能力达到平衡，但这只是一个理想的状态，在模具生产车间追求各设备能力平衡就更难。因为模具车间波动随时存在，而且要比其它单件生产的企业大，要达到设备能力平衡，在实际中实现极为困难，也可以说是达不到的。在模具生产过程中必然会出现有的设备负荷过多。
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第三章MRP、JIT和OPT技术比较……………20
3.1MRP简介及存在问题…………………20
3.2JIT简介及存在问题…………………22
3.3OPT技术及规则…………………23
第四章基于OPT技术的模具作业调度方法……28
4.1作业调度常用的调度规则…………………28
4.2滚动计划…………………30
4.3基于OPT的调度算法…………………31
第五章作业调度软件实现方法和软件结构……40
5.1软件结构与功能…………………40
5.2数据结构与算法流程…………………42
5.3软件流程…………………44
5.4程序运行界面…………………46
 
第五章作业调度软件实现方法和软件结构
 
5.1软件结构与功能
订单信息模块可以为此系统加入新订单以及对已存入的订单进行查询、修改、删除和打印，便于模具企业可以随时了解到所有订单情况。此模块也要为模具车间调度模块提供计算每套模具的各零件交货期所需的必要数据。如果在订单信息模块中修改了某模具的交货期，或新增加了订单，它会给出重新进行可用设备负荷计算和作业调度的信息，以此来提示调度员。可用设备的可用能力。根据设备可用能力，可以决定在本计划期内是否还可以接受新的订单。如果接受新订单，会重新计算设备能力。同时提供员工管理功能，在此模块中可以添加新员工，删除员工和修改员工信息。由于每个工人均有操作机床，如果某个工人资料被删除，他所操作的机床将不列入零件加工的生产能力中，即该机床将被停置，除非增加新工人或替补人员并将其安排到该机床工作。车间调度模块依据生产信息和工艺文件估算的零件需求日期来对工序进行排序，也可对模具零件的各工序进行加工工时录入和修改，工序重排序或对已排工序直接进行修改，发放工票和急件的插入。在关键设备上各工序按完工期的先后，由后往前倒排，完工晚的工序排在后，早的排在先，即EDD规则，这有利之处在于能与工序的完工期限密切配合。资源信息包括模具企业在执行计划期内的人力
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结论
本文的研究主要在以下几个方面取得了一定的进展。1、由于模具企业是客户订单驱动式生产，车间生产随时都有可能受到新定单的影响，因此用设备能力平衡的方法无法解决模具生产中的调度优化问题。所以本文中提出在模具车间的生产作业调度中引入最优生产技术(OPT)。把车间的设备根据负荷的轻重分为关键设备和非关键设备，注重解决车间的主要矛盾，而不追求车间各设备能力的平衡，即提高瓶颈设备的出产率。2、在模具生产车间作业调度中引入OPT技术的同时，提出基于OPT技术的作业排序算法，并与SPT和EDD调度规则相结合，以此来减少车间在制品和保证模具按期交货。3、在本文提出算法的基础上，我们用软件实现了该算法，并给出了作业排序所用到的数据结构。验证了该算法和数据结构的正确性和可行性。
 
参考文献（略）