【愚公系列】2023年12月 智能制造理论篇-MES中三种排产计算方式

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愚公搬代码 发表于 2023/12/31 21:35:01 2023/12/31
【摘要】 🏆 作者简介,愚公搬代码🏆《头衔》:华为云特约编辑,华为云云享专家,华为开发者专家,华为产品云测专家,CSDN博客专家,阿里云专家博主,阿里云签约作者,腾讯云优秀博主,腾讯云内容共创官,掘金优秀博主,51CTO博客专家等。🏆《近期荣誉》:2022年CSDN博客之星TOP2,2022年华为云十佳博主等。🏆《博客内容》:.NET、Java、Python、Go、Node、前端、IOS、A...

🏆 作者简介,愚公搬代码
🏆《头衔》:华为云特约编辑,华为云云享专家,华为开发者专家,华为产品云测专家,CSDN博客专家,阿里云专家博主,阿里云签约作者,腾讯云优秀博主,腾讯云内容共创官,掘金优秀博主,51CTO博客专家等。
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🚀前言

一个制造企业内部潜能的三个关键因素就是“人、机、料”,生产计划决定的企业设备效率,物料控制决定的产品的制造成本。

生产排产是制造业中的一个重要环节,指的是在生产计划的基础上,通过对生产资料、生产工艺、生产设备、劳动力等资源的合理安排和分配,确定每个工序的生产数量、生产时间、生产步骤、生产方式和生产顺序,使生产过程能够高效、顺畅地进行,确保产品按时交付,并提高生产效率和产品质量。生产排产可以帮助企业优化生产过程,提高生产能力和效率,降低生产成本,提高产品质量和客户满意度。

🚀一、MES中三种排产计算方式

🔎1.常用的几种排产方式

MES中常用的三种排产计算方式是:

  1. 顺序移动方式:按照工序顺序进行排产,每一道工序的开始时间是上一道工序的结束时间。这种方式简单易懂,但工序之间的等待时间可能会很长,导致生产周期过长。

  2. 平行移动方式:同时安排多个工序进行加工,不需要等待上一道工序的完成。这种方式可以缩短生产周期,提高生产效率。但需要考虑设备和人力资源的限制,以及可能出现的工序冲突和瓶颈。

  3. 平行顺序移动方式:结合了前两种方式的优点,先同时安排多个工序进行加工,然后按照工序顺序进行调整和优化。这种方式可以在确保生产周期和生产效率的同时,更好地控制生产过程中的质量和风险。但需要一定的专业知识和技术支持。

🦋1.1 顺序移动方式

顺序移动方式是一种基本的排产计算方式,按照工序的顺序依次安排生产订单。其排产计算公式可以表示为:

开始时间 = 上一工序完成时间
结束时间 = 开始时间 + 生产时间

顺序移动方式的优点是简单易懂,适用于连续流程和相对稳定的生产环境。然而,缺点是无法充分利用并行资源,可能导致资源空闲等待。此外,顺序移动方式要求企业各个生产工序的产能一致性,尽量避免某个工序成为产能瓶颈,否则可能会出现待料停工的现象,需要通过库存生产来调节工序产能之间的流畅性。

为了优化顺序移动方式,可以考虑以下改进措施:

  1. 并行资源利用:在安排生产订单时,尽量考虑并行资源的利用,避免资源空闲等待。可以通过合理的任务分配和调度,将能够并行进行的工序同时进行,提高生产效率。

  2. 弹性调度:在顺序移动方式的基础上,引入一定的弹性调度机制。即在满足工序顺序的前提下,根据实际情况对生产订单进行灵活调整,以适应突发情况或资源变动。

  3. 产能平衡:确保各个生产工序的产能相对平衡,避免某个工序成为瓶颈。可以通过工序间的协调和优化,提高整体生产效率。

  4. 数据驱动决策:利用数据分析和预测技术,对生产订单进行优化和决策。通过对历史数据和实时数据的分析,可以更准确地预测生产时间和资源需求,提前做好调度和安排。

优化顺序移动方式可以考虑并行资源利用、弹性调度、产能平衡和数据驱动决策等措施。这些改进将有助于提高生产效率和资源利用率,使排产计划更加灵活和高效。

在这里插入图片描述

🦋1.2 平行移动方式

平行移动方式是一种考虑资源并行利用的排产计算方式,不同工序可以在同一时间段内同时进行。其排产计算公式可以表示为:

开始时间 = 各前置工序中最晚的结束时间
结束时间 = 开始时间 + 生产时间

平行移动方式的优点是充分利用了资源,提高了生产效率。然而,由于资源之间的相互影响,排产计算和协调较为复杂。

为了优化平行移动方式,可以考虑以下改进措施:

  1. 资源协调:在安排生产订单时,需要充分考虑资源之间的相互影响,确保资源的合理分配和协调。可以通过资源调度算法和优化模型,找到最优的资源分配方案,避免资源冲突和浪费。

  2. 弹性调度:在平行移动方式的基础上,引入一定的弹性调度机制。即在满足工序间关系的前提下,根据实际情况对生产订单进行灵活调整,以适应突发情况或资源变动。

  3. 数据驱动决策:利用数据分析和预测技术,对生产订单进行优化和决策。通过对历史数据和实时数据的分析,可以更准确地预测生产时间和资源需求,提前做好调度和安排。

  4. 自动化排产系统:引入自动化排产系统,利用先进的算法和技术,实现自动化的排产计算和协调。这样可以减少人工干预,提高排产效率和准确性。

优化平行移动方式可以考虑资源协调、弹性调度、数据驱动决策和自动化排产系统等措施。这些改进将有助于提高生产效率和资源利用率,使排产计划更加灵活和高效。
在这里插入图片描述

🦋1.3 平行顺序移动方式

平行顺序移动方式是一种综合了顺序移动方式和平行移动方式特点的排产计算方式。它通过考虑工序的顺序和充分利用并行资源来解决资源利用和工序顺序之间的矛盾。排产计算公式可以表示为:开始时间等于上一工序完成时间和各前置工序中最晚的结束时间中的较大值,结束时间等于开始时间加上生产时间。

平行顺序移动方式在实际应用中被广泛采用,它能够有效地解决排产计算的复杂度随着工序和资源增加而增加的问题。然而,选择适当的计算方式需要根据具体的生产环境和要求进行权衡。顺序移动方式、平行移动方式和平行顺序移动方式都有各自的优势和局限性。了解它们的区别和适用场景有助于优化生产排程并提高生产效率。

🔎2.影响排产模型常见因素

排产是一个复杂的过程,受多个因素的影响。以下是几个常见的影响排产的因素:

  1. 设备产能:设备的产能是决定生产能力的关键因素之一。不同设备具有不同的生产速度和处理能力,排产时需要考虑设备的可用性、产能限制以及任何维护或故障停机时间。合理评估设备产能可以确保排程的合理性和可行性。

  2. 产品规格:产品的规格包括尺寸、重量、工艺要求等方面的特定要求。不同规格的产品可能需要不同的生产线配置和特殊工艺步骤。在排产计划中,必须考虑到产品规格,以确保符合质量标准和客户需求。

  3. 工艺:工艺流程包括生产工序、工时和工作顺序等。每个工序的执行时间、资源需求以及前置后继关系都会对排产计划产生影响。了解和优化工艺流程可提高生产效率和资源利用率。

  4. 原材料供应:原材料的及时供应对于按计划进行生产至关重要。排产计划必须与供应链协调,确保所需原材料的准时交付,以避免生产中断和延误。

  5. 人力资源:人力资源是排产计划中一个重要的考虑因素。需要评估可用的员工数量、技能水平以及各个岗位的工作时间和配备情况,确保足够的劳动力来支持生产计划的执行。

  6. 订单优先级和交货期:不同订单可能具有不同的优先级和交货期要求。在排产过程中,需要根据订单的紧急程度和客户要求进行合理的优化和调整,以确保按时交付并满足客户需求。

设备产能、产品规格、工艺、原材料供应、人力资源和订单优先级等因素都对排产计划产生影响。在制定排产计划时,需要综合考虑这些因素,以实现最佳的生产效率、资源利用率和满足客户需求。

🔎3.分享几个常用的排产计算公式

以下是几个常用的生产排产计算公式:

  1. 生产周期(Production Cycle)= 总工时 / 完工率
    其中,总工时为完成一个产品所需的总时间,完工率为单位时间内完成的产品数量。

  2. 平均生产时间(Average Production Time)= 生产周期 / 单位时间内的产品数量
    这个公式用于计算每个产品的平均生产时间。

  3. 周转时间(Turnaround Time)= 等待时间 + 加工时间 + 检验时间 + 运输时间
    周转时间表示从订单进入生产系统到产品出货所经过的总时间。

  4. 设备利用率(Utilization Rate)= 实际加工时间 / 总可用时间
    设备利用率表示设备或资源在给定时间段内被充分利用的程度。

  5. 效率(Efficiency)= 实际产量 / 标准产量
    效率用于衡量实际产量与标准产量之间的比例关系。

这些公式可以帮助企业进行生产排产计划和绩效评估。请注意,实际的生产排产计算可能因不同行业、公司和生产环境而有所差异,因此应根据具体情况进行调整和适用。


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