一种复材零件智能排产算法制造技术

本发明专利技术涉及一种复材零件智能排产算法，属于本发明专利技术属于航空复材制造排产算法。通过对现有的工艺工序、流程进行梳理、划分，完善现有作业流程，并以先进的排产理念及算法进行科学分析，明确生产线上瓶颈点，并通过算法优化进行有效资源配置，实现生产作业计划的合理安排，重点工序（设备）产能达到最优。满足生产线多品种、小批量、计划变化频繁的需求，并通过实时分析生产计划和生产进度的匹配情况，在异常情况发生时进行自动运算模式，对当前的任务队列进行动态排产，最大程度地降低生产变化对复材生产计划的影响和冲击。产计划的影响和冲击。产计划的影响和冲击。

【技术实现步骤摘要】
一种复材零件智能排产算法


[0001]本专利技术涉及一种复材零件智能排产算法，属于本专利技术属于航空复材制造排产算法。

技术介绍

[0002]航空产品复合材料制造体现出其传统制造业的特性，手工作业成分多、工序长、粗放式管理，很难满足新时期发展需求。即便逐步实现信息化线上作业，但制造执行系统(MES)依然无法实现工序级别的排产工作，目前飞机制造公司复合材料厂的MES系统只能从生产管理部门接收全月计划，由计划员分发到各个工段，而无法实现工序级别的排产工作，工序级别的排产工作由工段口头进行调度。调度人员更多是靠经验、协商和简单工具进行排产管理。由此导致当周/月生产计划下达时，工厂计划人员需要人为依靠经验、协商和简单工具进行计划管理。当任务数量较少时，并不追求精益制造的条件下(资源无限假设)，依靠传统模式是可以适应生产需要的。当出现资源初步约束时，造成资源分配不均衡(稀缺或浪费)现象是不可避免的，并直接导致生产制造成本上升。当出现生产资源严重约束时，资源分配不均衡更加严重，生产堵塞在某几个瓶颈工序上，引起生产任务无法完成的结果。上述问题是依靠增加计划人员数量无法有效解决的问题，也不是增加管理成本可以解决的问题，其核心是整个工厂生产力水平收到管理模式和计划手段能力的制约问题。因此采用自动化的排产软件，弥补现有MES系统的不足是较为根本的解决方案。重点根据人、机、料、法、环五个要素方面分析目前的实际情况，并针对目前存在的不足和问题，提出了可以通过自动化手段解决的要素识别。

技术实现思路

[0003]由于前期复合材料工厂的MES系统无法实现工序级别的排产工作，由此导致当周/月生产计划下达时，工厂计划人员需要人为依靠经验、协商和简单工具进行计划管理。当任务数量较少时，并不追求精益制造的条件下(资源无限假设)，依靠传统模式是可以适应生产需要的。当出现资源初步约束时，造成资源分配不均衡(稀缺或浪费)现象是不可避免的，并直接导致生产制造成本上升。当出现生产资源严重约束时，资源分配不均衡更加严重，生产堵塞在某几个瓶颈工序上，引起生产任务无法完成的结果。上述问题是依靠增加计划人员数量无法有效解决的问题，也不是增加管理成本可以解决的问题，其核心是整个工厂生产力水平收到管理模式和计划手段能力的制约问题。
[0004]本专利技术目的在于提供一种复材零件智能排产算法，弥补现有MES系统的不足是较为根本的解决方案。本方案的关键是对生产资源的时时调配，将现有的资源信息汇总到一个统一的平台上进行资源的有效分配调度。通过算法、数据积累使得这些资源产生协同效用，同时可根据生产现场的突发情况做出应变。
[0005]本专利技术为了实现上述目的，采用如下技术方案：
[0006]一种复材零件智能排产算法，其步骤如下：
[0007]S1、数学建模；
[0008]A:已知参数
[0009]t：计划期(天)序列，1，...，T；
[0010]i：零件序列，1，...，I；
[0011]k：零件和最终部件序列，{1，...，I}∪end
p
；
[0012]j：最终部件集合，end
p
；
[0013]m：材料序列，1，...，M；
[0014]g：热压罐序列，1，...，G；
[0015]η
k
：零件/部件k的直接子项；
[0016]θ
k
：零件/部件
k
的直接父项；
[0017]生产直接父项k，子项i需要的热处理次数；
[0018]lt
i
：i生产完毕，经过静置以及后序工序的加工之后，到父项k的间隔期；
[0019]r
ik
：零件/部件k当中零件i的个数，k是i的直接父项；
[0020]第t期，部件j对直接子项i的需求量；
[0021]b
imn
：0
‑
1系数，零件i属于材料m则为1；
[0022]v
i
：零件i对应工装的面积；
[0023]s
g
：罐g的面积/容积；
[0024]sc
i
：零件i的生产准备成本；
[0025]hc
i
：零件i的持货成本；
[0026]bc
i
：零件i的缺货成本；
[0027]pc
gm
：热压罐g加工材料m的一次运行成本；
[0028]f
i
：工装i的数量；
[0029]B：非常大的数；
[0030]S2、决策变量
[0031]第t期，为直接父项k生产的零件i的期末可用库存量，它们对应的最终部件是j；
[0032]第t期，为直接父项k生产的零件i的期末中间态库存量，它们对应的最终部件是j；
[0033]第t期，为直接父项，即为部件j生产的零件i的期末缺货量；
[0034]Z
mgt
：0
‑
1变量，若第t期，在g罐里，生产m材料，则为1，反之为0；
[0035]0‑
1变量，若第t期，在g罐里选择生产部件j里的零件，则为1，反之为0；
[0036]第t期，在g罐里，为直接父项k而热处理第l次的零件i的量；i和k对应的部件为j；
[0037]S3、目标函数
[0038]目标函数主要考虑：生产准备成本+热压罐运行成本+持货成本+缺货惩罚成本，并将其最小化；
[0039]S4、约束
[0040]主要考虑如下约束：可用库存流量守恒约束，中间态库存流量守恒约束，重入数量约束，热压罐加工材料种类约束，材料一热压罐匹配关系，工装数量约束，热压罐容量约束；详见下列数学描述；
[0041]S5、数学模型
[0042][0043]目标函数：min为：生产准备成本+热压罐运行成本+持货成本+缺货惩罚成本；
[0044]约束：
[0045][0046]......约束(1)，可用库存流量守恒；即，直接供给最终部件的各个组件，上一期期末库存
‑
上期期末缺货量+前lt
i
期生产出来的到本期可用了的量＝本期需求量+本期期末剩余库存
‑
本期期末缺货量；
[0047][0048]......约束(2)，可用库存流量守恒；供给最终部件j中的组件k的零件i，i的上一期期末库存量+前lt
i
期生产出来的到本期可用了的量＝(其祖父项新消耗的父项量*父子关联的量)+本期末剩余的库存量；
[0049][0050]......约束(3)，中间态库存流量守恒；
[0051][0052]......约束(4)，子父项之间当需要多次重入时，本约束生效；表示重入数量应不多于可重入数量；
[0053][0054]......约束(5)，每个热压罐每期最多生产一种材料的零件；
[本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复材零件智能排产算法，其步骤特征在于：S1、数学建模；A：已知参数t：计划期(天)序列，1，...，T；i：零件序列，1，...，I；k：零件和最终部件序列，{1，...，I}∪end
p
；j：最终部件集合，end
p
；m：材料序列，1，...，M；g：热压罐序列，1，...，G；η
k
：零件/部件k的直接子项；θ
l
：零件/部件k的直接父项；生产直接父项k，子项i需要的热处理次数；lt
i
：i生产完毕，经过静置以及后序工序的加工之后，到父项k的间隔期；r
il
：零件/部件k当中零件i的个数，k是i的直接父项；第t期，部件j对直接子项i的需求量；b
im
：0
‑
1系数，零件i属于材料m则为1；v
i
：零件i对应工装的面积；s
g
：罐g的面积/容积；sc
i
：零件i的生产准备成本；hc
i
：零件i的持货成本；bc
i
：零件i的缺货成本；pc
gm
：热压罐g加工材料m的一次运行成本；f
i
：工装i的数量；B：非常大的数；S2、决策变量第t期，为直接父项k生产的零件i的期末可用库存量，它们对应的最终部件是j；第t期，为直接父项k生产的零件i的期末中间态库存量，它们对应的最终部件是j；第t期，为直接父项，即为部件j生产的零件i的期末缺货量；Z
mgt
：0
‑
1变量，若第t期，在g罐里，生产m材料，则为1，反之为0；0
‑
1变量，若第t期，在g罐里选择生产部件j里的零件，则为1，反之为0；第t期，在g罐里，为直接父项k而热处理第1次的零件i的量；i和k对应的部件为j；S3、目标函数目标函数主要考虑：生产准备成本+热压罐运行成本+持货成本+缺货惩罚成本，并将其
最小化；S4、约束主要考虑如下约束：可用库存流量守恒约束，中间态库存流量守恒约束，重入数量约束，热压罐加工材料种类约束，材料一热压罐匹配关系，工装数量约束，热压罐容量约束；详见下列数学描述；S5、数学模型目标函数：min为：生产准备成本+热压罐运行成本+持货成本+缺货惩罚成本；约束：......约束(1)，可用库存流量守恒；即，直接供给最终部件的各个组件，上一期期末库存
‑
上期期末缺货量+前lt
i
期生产出来的到本期可用了的量＝本期需求量+本期期末剩余库存
‑
本期期末缺货量；......约束(2)，可用库存流量守恒；供给最终部件j中的组件k的零件i，i的上一期期末库存量+前lt
i
期生产出来的到本期可用了的量＝(其祖父项新消耗的父项量*父子关联的量)+本期末剩余的库存量；......约束(3)，中间态库存流量守恒；
......约...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙建军，廖杰，吴凌俊，吴薇薇，马军，
申请(专利权)人：江西洪都航空工业集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：