模具MES软件如何解决生产自动排程？
时间：2020-11-17 17:26
生产排程是指将生产任务分配至生产资源的过程。在考虑能力和设备的前提下，在物料数量一定的情况下，安排各生产任务的生产顺序，优化生产顺序，优化选择生产设备，使得减少等待时间，平衡各机器和工人的生产负荷。从而优化产能，提高生产效率，缩短生产。
要注意的是虽然在ERP或MRPII里面的计划部分仍然会基于BOM和工艺路线，包括工艺路线中包括的工作中心各资源进行有资源约束的计划运算，并最终输出采购计划和生产计划或工单。而生产计划或工单到达了了生产线后，还需要进行详细的生产作业安排，这个一般不会再ERP系统里面去做。
那么现在的做法就存在几种方式，第一种就是企业实施了类似方天APS软件系统，那么在APS高级计划排程里面会包括了从DP，SCP再到FP生产计划的完整过程。在FP里面会去做详细的生产计划排程，包括基于订单优先级，交期，资源等各种约束进行详细的生产排程，通过提供What-if模拟分析的能力。
还有就是这部分功能会在MES制造执行系统里面完成，即ERP只是将生产计划或工单给到MES系统里面，但是相信的生产排程和生产作业安排则是在MES系统里面完成。
对于任何生产排程可以看到，涉及的核心输入信息包括了生产订单，BOM，原材料，工艺路线，其中工艺路线又包括了工作中心（设备资源和人工资源）这些关键信息。而生产排程要做的就是尽可能快速的满足产品交货期的要求，同时又能够最大化资源利用率，减少各种设备的闲置时间。
这个过程比我们做软件项目计划和进度安排要复杂的多，如果要类别一下的话可以理解为一个软件团队有10个人，涉及到美工，需求，开发，测试，工程诸多资源岗位。这个时候我们需要并行开发5个软件产品，每个软件产品的交付有些只需要美工需求参与，有些只需要需求，开发参与，而有些可能需要所有岗位角色的工作资源参与。那我们现在要做的事情就是如何最短时间内交付这5个软件产品并保证人员的利用率最高，同时也可能会考虑当某个软件产品的交期要求提前后，我们如何快速的调整作业计划满足关键产品的交付周期要求？
在这种模式下排产，可以看到行上基本是关键设备或资源，而横坐标则是时间轴，中间的内容则是具体的生产的产品或加工的原料。经过生产排产后可能的输出是如下方式的：
我们可以再回顾下方天APS中FP工厂计划解决方案的内容：
FP工厂计划解决方案提供智能决策支持，对主生产计划和排程，物料和能力需求计划，动态有限排程和CTP承诺交货期。主要目的是通过减少制造提前期，增加交货表现和减少在制品来提高赢利性。
另外，也可以快速响应客户需求和资源状态和物料可用的变化。有效的同步生产计划和排程。工厂计划解决方案支持ATO面向订单装配，CTO面向订单配置，MTO面向订单生产， MTF面向预测生产，MTS面向库存生产和复杂混合环境.
APS FP工厂计划的核心内容包括了：
1、用APS引擎产生每个物料的需求。
2、问题物料和受到影响的客户订单和预测单的监控。
3、执行库存重分配和解决例外情况。
4、评估不同情况的模拟和检查计划的可行性。
5、定义约束资源和平衡工厂负荷。
6、为计划的获得优化的工作顺序。
7、为客户订单获得交货期，同时考虑物料和能力约束。
8、也提供手工交互能力如手工重排计划，手工平衡或手工在一个资源的工作的排序。
约束资源的定义和约束驱动的优化CAO（Constraint Anchored Optimization)
方天APS的工厂计划用CAOTM 技术集中在约束驱动的计划. CAOTM 或约束驱动的优化是一种可以适应许多不同的制造排程问题的方法。这个方法包括决定制造目标的约束和采取一个战略减少这些约束的影响。因为从工厂到工厂的这些约束的变化非常重要 , 战略的最小化约束的影响所需要的战略是不同的。
一个工厂平衡算法的主要目标是:减少延迟发运或最大化交货表现。最小化再制品。最小化平均产出时间。CAO允许用户来建立系统裁剪来满足客户的需要。一些典型的制造约束是:
堵塞:这是一个过分排队和物料堆积的情形，类似交通堵塞。 CAO用在一个减少变化的方式里计划努力减少堵塞。它用在资源的预计时间段的负荷且根据需要平衡负荷来避免堵塞。这个方法类似看板系统控制物流。
饥饿:饥饿是重要引起堵塞。任何临时的瓶颈机器的饥饿具有一个较大的负面影响绩效。 CAO 提供各种技术来减少饥饿如当需要发生时，可以用替代机器。
顺序需求和准备: 在许多制造环境里，选择的资源需要有任务的顺序。由于换模时间的影响。 CAO 抵消了负面的影响，用最小化换模时间的方法来计划顺序需求。
装配协调:在主要装配点协调，对工厂的绩效来说可能是一个重要的约束。CAOTM 帮助在需要物料的到达进行协调，来减少在制品成本，满足完成日期。
域特别约束:每一个行业具有重要的问题和特别的约束，它会引起在制品增加或错失完成日期。 如约束是对一个资源的返工或批量退回，它是优先加工的。这样约束对系统绩效具有不利的影响。CAO 能有效处理这样约束。
可以用很多变化的参数来适应组织的业务流程，包括全局的排程目标：JIT: CAO 用JIT的排程目标来完成所有任务，以准时化的方式或尽可能的接近完成日期。
最小化WIP: CAO 用这个目标对所有工厂的任务单来最小化加工过程的库存和定额时间。 最大化利用率，最小化WIP: CAO 用这个目标强化当最小化加工周期时间来最大化利用率。
CAO的最终结果是针对主要瓶颈资源建立一个计划。对所生产批在期间里下达日期的计划过程保证下达到工厂每个任务都是减少堵塞，减少饥饿，减少过多的换模时间的可能性等等。
当CAO处理合计的数量计划和较长时间范围协调整个供应和需求时，高级排程器排序独立的订单来满足高的特别的约束。它常常用于高水平的详细的高精确的排程，需要产生优化的生产操作。典型的应用包括装配线排顺序，车间任务型的排程调度，按单制造环境。
自动产生排程：高级排程可以产生一个全局的排程或仅仅对选择的机器，特别的时间段，基于用户的定义的目标。
范围广的约束建模: 高级排程使用极快约束计算引擎，用智能的全局或、本地启发式算法，人机交互排程，快速重排和模拟what-if 计划。
手工排程的智能支持: 高级排程使用交互，智能用户端来显示排程结果且交互排程,如果任何手工编辑创建了约束冲突.可以给用户快速的反馈。
快速的重排和再相应应对变化：高级排程对条件的变化快速的重排。如未计划的物料短缺或机器故障。
另外对生产排程中的一些关键点说明如下：
关键工艺路径－确定一个流程从开始到结束的实际时间，它是在所有可能要经过的流程单元所组成的路径之中最长的流程组合。
产品在工序间的移动方式一般分为顺序，平行和平行顺序三种，具体说明如下：
1.顺序移动：一批全部加工完再移动到后道工序，后续等待和总加工时间较长。
2.平行移动：每件产品完成后即移动到后道工序，时间最短，但是工序间运输频繁
3.平行顺序移动：保证工序中的每个设备能够连续加工产品，综合了1和2
节拍时间 （TAKT Time）-第二个成品下线与第一个成品下线之间的周期。节拍时间建立起了生产线的运行节奏。平衡生产节拍中一个重点就是平衡各个设备资源本身的工作负荷。
比如可以将大订单分割成若干“标准订单量”，其间插入中小订单，交错排程；从而均衡生产负荷，灵活适应市场变化，优化库存。
常用的生产进度控制方法，现场的生产作业看板，甘特图，生产日报周报等，而这些内容基本都会在类似模具MES系统中做完整的实现和统计。
要注意的是虽然在ERP或MRPII里面的计划部分仍然会基于BOM和工艺路线，包括工艺路线中包括的工作中心各资源进行有资源约束的计划运算，并最终输出采购计划和生产计划或工单。而生产计划或工单到达了了生产线后，还需要进行详细的生产作业安排，这个一般不会再ERP系统里面去做。
还有就是这部分功能会在MES制造执行系统里面完成，即ERP只是将生产计划或工单给到MES系统里面，但是相信的生产排程和生产作业安排则是在MES系统里面完成。
对于任何生产排程可以看到，涉及的核心输入信息包括了生产订单，BOM，原材料，工艺路线，其中工艺路线又包括了工作中心（设备资源和人工资源）这些关键信息。而生产排程要做的就是尽可能快速的满足产品交货期的要求，同时又能够最大化资源利用率，减少各种设备的闲置时间。
这个过程比我们做软件项目计划和进度安排要复杂的多，如果要类别一下的话可以理解为一个软件团队有10个人，涉及到美工，需求，开发，测试，工程诸多资源岗位。这个时候我们需要并行开发5个软件产品，每个软件产品的交付有些只需要美工需求参与，有些只需要需求，开发参与，而有些可能需要所有岗位角色的工作资源参与。那我们现在要做的事情就是如何最短时间内交付这5个软件产品并保证人员的利用率最高，同时也可能会考虑当某个软件产品的交期要求提前后，我们如何快速的调整作业计划满足关键产品的交付周期要求？
在这种模式下排产，可以看到行上基本是关键设备或资源，而横坐标则是时间轴，中间的内容则是具体的生产的产品或加工的原料。经过生产排产后可能的输出是如下方式的：
我们可以再回顾下方天APS中FP工厂计划解决方案的内容：
FP工厂计划解决方案提供智能决策支持，对主生产计划和排程，物料和能力需求计划，动态有限排程和CTP承诺交货期。主要目的是通过减少制造提前期，增加交货表现和减少在制品来提高赢利性。
另外，也可以快速响应客户需求和资源状态和物料可用的变化。有效的同步生产计划和排程。工厂计划解决方案支持ATO面向订单装配，CTO面向订单配置，MTO面向订单生产， MTF面向预测生产，MTS面向库存生产和复杂混合环境.
APS FP工厂计划的核心内容包括了：
1、用APS引擎产生每个物料的需求。
2、问题物料和受到影响的客户订单和预测单的监控。
3、执行库存重分配和解决例外情况。
4、评估不同情况的模拟和检查计划的可行性。
5、定义约束资源和平衡工厂负荷。
6、为计划的获得优化的工作顺序。
7、为客户订单获得交货期，同时考虑物料和能力约束。
8、也提供手工交互能力如手工重排计划，手工平衡或手工在一个资源的工作的排序。
约束资源的定义和约束驱动的优化CAO（Constraint Anchored Optimization)
方天APS的工厂计划用CAOTM 技术集中在约束驱动的计划. CAOTM 或约束驱动的优化是一种可以适应许多不同的制造排程问题的方法。这个方法包括决定制造目标的约束和采取一个战略减少这些约束的影响。因为从工厂到工厂的这些约束的变化非常重要 , 战略的最小化约束的影响所需要的战略是不同的。
一个工厂平衡算法的主要目标是:减少延迟发运或最大化交货表现。最小化再制品。最小化平均产出时间。CAO允许用户来建立系统裁剪来满足客户的需要。一些典型的制造约束是:
堵塞:这是一个过分排队和物料堆积的情形，类似交通堵塞。 CAO用在一个减少变化的方式里计划努力减少堵塞。它用在资源的预计时间段的负荷且根据需要平衡负荷来避免堵塞。这个方法类似看板系统控制物流。
饥饿:饥饿是重要引起堵塞。任何临时的瓶颈机器的饥饿具有一个较大的负面影响绩效。 CAO 提供各种技术来减少饥饿如当需要发生时，可以用替代机器。
顺序需求和准备: 在许多制造环境里，选择的资源需要有任务的顺序。由于换模时间的影响。 CAO 抵消了负面的影响，用最小化换模时间的方法来计划顺序需求。
装配协调:在主要装配点协调，对工厂的绩效来说可能是一个重要的约束。CAOTM 帮助在需要物料的到达进行协调，来减少在制品成本，满足完成日期。
域特别约束:每一个行业具有重要的问题和特别的约束，它会引起在制品增加或错失完成日期。 如约束是对一个资源的返工或批量退回，它是优先加工的。这样约束对系统绩效具有不利的影响。CAO 能有效处理这样约束。
可以用很多变化的参数来适应组织的业务流程，包括全局的排程目标：JIT: CAO 用JIT的排程目标来完成所有任务，以准时化的方式或尽可能的接近完成日期。
最小化WIP: CAO 用这个目标对所有工厂的任务单来最小化加工过程的库存和定额时间。 最大化利用率，最小化WIP: CAO 用这个目标强化当最小化加工周期时间来最大化利用率。
CAO的最终结果是针对主要瓶颈资源建立一个计划。对所生产批在期间里下达日期的计划过程保证下达到工厂每个任务都是减少堵塞，减少饥饿，减少过多的换模时间的可能性等等。
当CAO处理合计的数量计划和较长时间范围协调整个供应和需求时，高级排程器排序独立的订单来满足高的特别的约束。它常常用于高水平的详细的高精确的排程，需要产生优化的生产操作。典型的应用包括装配线排顺序，车间任务型的排程调度，按单制造环境。
自动产生排程：高级排程可以产生一个全局的排程或仅仅对选择的机器，特别的时间段，基于用户的定义的目标。
范围广的约束建模: 高级排程使用极快约束计算引擎，用智能的全局或、本地启发式算法，人机交互排程，快速重排和模拟what-if 计划。
手工排程的智能支持: 高级排程使用交互，智能用户端来显示排程结果且交互排程,如果任何手工编辑创建了约束冲突.可以给用户快速的反馈。
快速的重排和再相应应对变化：高级排程对条件的变化快速的重排。如未计划的物料短缺或机器故障。
另外对生产排程中的一些关键点说明如下：
关键工艺路径－确定一个流程从开始到结束的实际时间，它是在所有可能要经过的流程单元所组成的路径之中最长的流程组合。
产品在工序间的移动方式一般分为顺序，平行和平行顺序三种，具体说明如下：
1.顺序移动：一批全部加工完再移动到后道工序，后续等待和总加工时间较长。
2.平行移动：每件产品完成后即移动到后道工序，时间最短，但是工序间运输频繁
3.平行顺序移动：保证工序中的每个设备能够连续加工产品，综合了1和2
节拍时间 （TAKT Time）-第二个成品下线与第一个成品下线之间的周期。节拍时间建立起了生产线的运行节奏。平衡生产节拍中一个重点就是平衡各个设备资源本身的工作负荷。
比如可以将大订单分割成若干“标准订单量”，其间插入中小订单，交错排程；从而均衡生产负荷，灵活适应市场变化，优化库存。
常用的生产进度控制方法，现场的生产作业看板，甘特图，生产日报周报等，而这些内容基本都会在类似模具MES系统中做完整的实现和统计。
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