一种精益生产高级计划排产系统及方法技术方案

本发明专利技术提出了一种精益生产高级计划排产系统及方法，包括：智能采集模块，智能模拟排产模块，智能调度模块，智能适应模块和模拟仿真模块；本发明专利技术有益效果：通过对产品组合、牌名切换、均衡生产等方面的优化应用，使得生产加工成本得到精细控制。实现了排产结果的高效化；提高了生产计划的及时性及准确性，有效协调生产物资的及时供应及物料投送安全；有效分配设备负载，大幅降低计划人员工作量。

A lean production advanced plan scheduling system and method

The invention provides a lean production advanced planning and scheduling system and method, including: intelligent acquisition module, intelligent scheduling module, intelligent scheduling module, intelligent adaptation module and simulation module; the invention has the beneficial effects through the optimization of application of product mix, brand switching, balanced production, making production the processing cost of fine control. The efficiency of production scheduling is achieved, the timeliness and accuracy of production plan is improved, the timely supply of production materials and the safety of material delivery are effectively coordinated, the load of equipment is effectively allocated, and the workload of planners is greatly reduced.

【技术实现步骤摘要】
一种精益生产高级计划排产系统及方法
本专利技术涉及卷烟企业精益生产高级计划排产(APS)
，尤其涉及一种精益生产高级计划排产系统及方法。
技术介绍
在烟草行业生产执行系统(MES)系统建设过程中，很多企业构建了企业精益生产高级计划排产(APS)模块，基于某种约束条件下，采用调度算法进行资源的优化配置，在考虑企业资源﹝物料与产能为主﹞限制条件与生产现场的控制和派工法则下，规划可行的物料需求计划与生产计划排程，实现“准时性”生产。然而因难于精准预测原、辅料供应、设备盈余能力、人员情况，导致排产计划的精确度较低。主要原因是很难精确预测软硬包平衡、各生产点之间及生产点内的机台平衡，导致计划变更、调整、管控困难，浪费产能。因此目前行业内APS的应用效果不太理想，仍主要靠人工经验估算，精确度低，计划的可行性低，做不到资源的优化配置。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了解决上述问题，提出了一种精益生产高级计划排产系统及方法，该系统及方法通过选择适合烟草制造企业的算法及技术路线，借助信息物理系统(CPS)平台，实现生产组织方式的智能感知、排产优化、快速响应、动态配置，以提升企业生产自适应能力。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种精益生产高级计划排产系统，包括：智能采集模块：用于实时访问生产线上的生产信息、质量信息，自动接收生产订单、生产规范信息，并对采集的数据信息进行预处理；智能模拟排产模块：用于以工厂模型为基础，建立全厂加工工艺模型和设备生产事件模型，通过设定排产策略及参数配置，实现原辅材料备料、制丝车间烟丝生产、卷包车间成品生产全过程的联动控制及统筹安排；智能调度模块：用于根据生产现场的生产变化，合理调度现场生产资源；智能适应模块：用于实时采集生产数据，包括订单执行状态，机台产量、消耗，设备运行信息数据，采用BP神经网络自适应学习算法，实现滚动排程、紧急插单、快速换线；模拟仿真模块：用于在现实生产环境中模拟计划方案，预先评估生产异常事件产生的后果。进一步地，所述智能模拟排产模块包括：备料计划模拟单元：用于根据卷包计划排产结果、烟丝库存、贮柜结存、卷包车间现场结存信息进行综合测算，采用排产引擎进行优化安排，使原料库或辅料库按品牌集中备料，保证车间卷包生产和制丝生产连续不断料；工单计划模拟单元：用于将卷包计划或制丝计划分解到到具体设备或工序的工单，关联相关的工艺标准和配方信息；并针对工单计划进行模拟仿真，进行工艺路线冲突，设备瓶颈资源分析；排产引擎单元：用于对各类生产计划进行优化和处理，将历史最优方案、经典配置方案、系统随机选择方案一起作为遗传算法的初始解；借助模拟退火处理，避免遗传算法陷入局部最优的情况；生产计划模拟单元：用于将销售订单借助排产引擎，根据工厂模型、加工模型、事件模型信息，进行分解和优化生成卷包生产计划；通过卷包计划拉动，借助排产引擎进行优化和安排生成制丝计划、嘴棒计划、备料计划；工厂模型单元：用于定义和维护排产所需要的各类工厂模型；加工模型单元：用于用户定义和维护设备生产能力、换牌时间、工艺路线信息；事件模型单元：用于定义排产过程各类控制事件，如插单、按开始时间锁定、按结束时间锁定、按订单量锁定、工艺路线冲突以及进柜冲突。进一步地，所述智能调度模块包括：制丝计划模拟单元：用于根据卷包计划、贮柜结存、制丝计划、制丝生产反馈情况信息进行制丝计划的调整和重排，并针对排产结果进行仿真和验证；卷包计划模拟单元：用于根据卷包排产结果、卷包实际产量、辅料库存情况、烟丝库存情况对卷包计划进行模拟仿真，验证卷包计划的可行性，方便调度手工调整或系统滚动重排；嘴棒计划模拟单元：用于根据嘴棒排产结果、卷包计划、嘴棒实际产量、辅料库存情况、嘴棒库存情况对嘴棒计划进行模拟仿真，验证嘴棒计划的可行性。一种精益生产高级计划排产方法，包括以下步骤：(1)将卷包车间每个喂丝机对应的卷接包机组作为一个竞争通道；假设第一次的排产时间为掺配加香段的开始生产时间；掺配加香段间隔设定时间T排产一次，所述时间T为掺配加香段生产一批烟丝所需要的时间，包括换牌间隔时间；(2)根据每个喂丝机所对应烟丝柜/烟丝库里的烟丝结存以及每一个竞争通道所对应的开台面计算烟丝结存可维持的时间；(3)根据烟丝结存可维持的时间以及空柜数量，确定竞争通道的优先级；(4)根据竞争通道的优先级次序对掺配加香段排产一次；(5)将排产时间置为原初始时间+间隔时间T；重新计算烟丝结存，将掺配加香段所生产的烟丝加到所对应的竞争通道，减去该竞争通道在间隔时间T内卷包车间的耗丝量；(6)重复步骤(2)，直到卷接包生产结束。进一步地，所述步骤(1)中，间隔时间T的设定根据香烟品牌的不同而不同。进一步地，所述步骤(2)中，烟丝结存的确定方法为：烟丝结存＝上一次烟丝结存+新增烟丝–该通道上卷接包耗丝量。进一步地，所述步骤(3)中，根据竞争通道对应的卷接包机组的实际生产计算烟丝结存可维持的时间T，具体为：R(t)为平均耗丝率，为分段值，其中，T0为排产时的时间，M0为烟丝结存；rk为第k台机所对应香烟品牌的耗丝率，n为卷接包机组的开机台数；T1,T2……Ti分别为因平均耗丝率不同而划分的时段，Tend为卷接包计划结束时间。进一步地，所述步骤(3)中，根据烟丝结存可维持的时间T确定烟丝批次最晚进柜时间：T烟丝批次最晚进烟丝柜时间＝T0+T-T烟丝储存时间；其中，T0为排产时的时间。进一步地，设排产的初始时刻为掺配加香段当天的最早开始时间或开工时间，当掺配加香段有空闲时为排产时刻；在排产时刻，排产一次，将竞争通道优先级最高的安排生产。本专利技术有益效果：本专利技术采用数学科学支撑，实现了卷包线、制丝线的智能化排产计划。通过对产品组合、牌名切换、均衡生产等方面的优化应用，使得生产加工成本得到精细控制。实现了排产结果的高效化；提高了生产计划的及时性及准确性，有效协调生产物资的及时供应及物料投送安全；有效分配设备负载，大幅降低计划人员工作量。说明书附图图1为卷烟生产APS功能架构；图2为高级计划排产模型；图3为高级计划排产示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步介绍。本专利技术公开了一种精益生产高级计划排产系统，如图1所示，包括智能采集模块、智能模拟排产模块、智能调度模块、智能适应模块和模拟仿真模块等几个功能模块，以工厂模型为基础，通过修改排产参数，在加工模型支撑下自动生成排产计划，从而实现订单分解、计划下发的全过程自动化运行；实现生产任务合理分配、排产耗时大幅减小。智能模拟排产模块——系统采用“整体建模、分段排程、上游拉动、交互排程”的策略来实现智能排产。系统以工厂模型为基础，通过建立全厂工艺、设备等生产模型，固化多种排产策略，综合考虑销售需求、库存压力、品牌定点等因素，以公司生产计划为源头，通过设定多种排产策略及参数配置，将生产全过程统一为一个有机整体，提高生产计划的及时性和准确性。在排产过程中采用上游拉动、分段排程的策略，降低排产的复杂度，提高排产准确性和可行性。实现原辅料备料、制丝生产、卷包生产过程的联动控制及统筹安排，有效协调生产物资的及时供应和物料投送安全，缩短决策链。智能调度模块——从系统层面建立统一的调度指挥中心，智能调度是“智能排产”中敏捷执行的重要体现，智本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种精益生产高级计划排产系统，其特征在于，包括：智能采集模块：用于实时访问生产线上的生产信息、质量信息，自动接收生产订单、生产规范信息，并对采集的数据信息进行预处理；智能模拟排产模块：用于以工厂模型为基础，建立全厂加工工艺模型和设备生产事件模型，通过设定排产策略及参数配置，实现原辅材料备料、制丝车间烟丝生产、卷包车间成品生产全过程的联动控制及统筹安排；智能调度模块：用于根据生产现场的生产变化，合理调度现场生产资源；智能适应模块：用于实时采集生产数据，包括订单执行状态，机台产量、消耗，设备运行信息数据，采用BP神经网络自适应学习算法，实现滚动排程、紧急插单、快速换线；模拟仿真模块：用于在现实生产环境中模拟计划方案，预先评估生产异常事件产生的后果。

【技术特征摘要】
1.一种精益生产高级计划排产系统，其特征在于，包括：智能采集模块：用于实时访问生产线上的生产信息、质量信息，自动接收生产订单、生产规范信息，并对采集的数据信息进行预处理；智能模拟排产模块：用于以工厂模型为基础，建立全厂加工工艺模型和设备生产事件模型，通过设定排产策略及参数配置，实现原辅材料备料、制丝车间烟丝生产、卷包车间成品生产全过程的联动控制及统筹安排；智能调度模块：用于根据生产现场的生产变化，合理调度现场生产资源；智能适应模块：用于实时采集生产数据，包括订单执行状态，机台产量、消耗，设备运行信息数据，采用BP神经网络自适应学习算法，实现滚动排程、紧急插单、快速换线；模拟仿真模块：用于在现实生产环境中模拟计划方案，预先评估生产异常事件产生的后果。2.如权利要求1所述的一种精益生产高级计划排产系统，其特征在于，所述智能模拟排产模块包括：备料计划模拟单元：用于根据卷包计划排产结果、烟丝库存、贮柜结存、卷包车间现场结存信息进行综合测算，采用排产引擎进行优化安排，使原料库或辅料库按品牌集中备料，保证车间卷包生产和制丝生产连续不断料；工单计划模拟单元：用于将卷包计划或制丝计划分解到到具体设备或工序的工单，关联相关的工艺标准和配方信息；并针对工单计划进行模拟仿真，进行工艺路线冲突，设备瓶颈资源分析；排产引擎单元：用于对各类生产计划进行优化和处理，将历史最优方案、经典配置方案、系统随机选择方案一起作为遗传算法的初始解；借助模拟退火处理，避免遗传算法陷入局部最优的情况；生产计划模拟单元：用于将销售订单借助排产引擎，根据工厂模型、加工模型、事件模型信息，进行分解和优化生成卷包生产计划；通过卷包计划拉动，借助排产引擎进行优化和安排生成制丝计划、嘴棒计划、备料计划；工厂模型单元：用于定义和维护排产所需要的各类工厂模型；加工模型单元：用于用户定义和维护设备生产能力、换牌时间、工艺路线信息；事件模型单元：用于定义排产过程各类控制事件，如插单、按开始时间锁定、按结束时间锁定、按订单量锁定、工艺路线冲突以及进柜冲突。3.如权利要求1所述的一种精益生产高级计划排产系统，其特征在于，所述智能调度模块包括：制丝计划模拟单元：用于根据卷包计划、贮柜结存、制丝计划、制丝生产反馈情况信息进行制丝计划的调整和重排，并针对排产结果进行仿真和验证；卷包计划模拟单元：用于根据卷包排产结果、卷包实际产量、辅料库存情况、烟丝库存情况对卷包计划进行模拟仿真，验证卷...

【专利技术属性】
技术研发人员：王文智，李琳，何心芹，黄秀，高阳，王彬彬，张莎莎，王广超，万云飞，
申请(专利权)人：山东中烟工业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：山东,37