一、背景現(xiàn)狀

對于某卷煙廠，計劃排產(chǎn)目前存在問題是：卷包車間、制絲車間、嘴棒車間、能源車間、物流中心等計劃聯(lián)動存在弊端，計劃所需數(shù)據(jù)不完整，計劃調整頻繁，計劃員工作量大；生產(chǎn)排產(chǎn)由于缺少數(shù)據(jù)的支持，導致排產(chǎn)的準確性和異常響應能力不足。

二、解決方案

基于以上現(xiàn)狀，在滿足根本的要求下，即排產(chǎn)計劃需滿足連續(xù)生產(chǎn)，不能出現(xiàn)卷包停頓情況；同時要保證各車間生產(chǎn)順暢，盡量減少因換牌、設備等待等情況導致的生產(chǎn)停頓。高級排產(chǎn)充分發(fā)揮了計算機的計算和分析的長處，快速處理企業(yè)遇到的復雜多變的實際情況，在極短時間內為企業(yè)找到合理對的和優(yōu)質的生產(chǎn)計劃，并迅速處理擾動因素。

針對該卷煙廠生產(chǎn)特點,構建一套基于生產(chǎn)訂單的卷煙廠自動排產(chǎn)系統(tǒng),總體思路為由下游生產(chǎn)拉動上游備料,實現(xiàn)對瓶頸資源的合理分配?；诰頍煆S需求分析，設計包括卷包車間自動排產(chǎn)、制絲車間自動排產(chǎn)、濾棒生產(chǎn)計劃優(yōu)化、輔料組盤計劃優(yōu)化、原料香糖料配送計劃優(yōu)化、供能精準計劃、全廠綜合調度共六個功能模塊。

三、具體措施

1、高級排產(chǎn)處理流程

高級排產(chǎn)根據(jù)生產(chǎn)計劃、物料資源、設備能力、工藝要求等，實現(xiàn)作業(yè)排序、作業(yè)計劃來優(yōu)化生產(chǎn)過程，優(yōu)化排產(chǎn)系統(tǒng)依托APS技術、基于運籌規(guī)劃與排產(chǎn)策略集合或GA算法的數(shù)學模型，通過集成的方法使計劃和排產(chǎn)融為一體，對具有能力和物料的約束的計劃器模塊產(chǎn)生一個“可排產(chǎn)”的計劃。該計劃將數(shù)據(jù)內容提供給排產(chǎn)器模塊，排產(chǎn)器模塊生成一個詳細的工序清單表，顯示將如何使用能力，且將該信息返回給計劃器模塊用下一個計劃期間。

根據(jù)卷煙廠的實際情況，高級排產(chǎn)系統(tǒng)通過與MES系統(tǒng)做接口獲取主生產(chǎn)計劃，工藝要求信息；從物流系統(tǒng)煙葉高架庫、輔料高架庫獲取物料信息，根據(jù)設備實際生產(chǎn)能力、車間工作日歷等約束條件，生成作業(yè)排產(chǎn)計劃。

⑴ 全廠各部門車間實現(xiàn)排產(chǎn)業(yè)務

⑵ 各部門車間排產(chǎn)業(yè)務關系圖

⑶ 車間高級排產(chǎn)情況大致如下

1）卷接包車間計劃排產(chǎn)

以滿足中煙公司下發(fā)的月度成品需求計劃為目標，結合發(fā)射機、喂絲機、卷接機、包裝機、封箱機設備分組臺數(shù)和能力、卷包車間工作日歷等生產(chǎn)資源；品牌生產(chǎn)優(yōu)先級以及月度連續(xù)生產(chǎn)、齊開齊停、少換牌等策略要求，將月度成品需求計劃編排到卷包生產(chǎn)設備（嘴棒發(fā)射機、喂絲機、卷接機、包裝機、封箱機、打碼機）日班工單計劃。

2）嘴棒車間計劃排產(chǎn)

根據(jù)已編排的卷接機日班工單計劃、結合嘴棒規(guī)格、成型機臺數(shù)能力等資源編排成型機的日班工單計劃，保證卷接機嘴棒需求。

3）制絲車間計劃排產(chǎn)

根據(jù)卷包日班工單計劃，結合制絲車間產(chǎn)線、工藝路線、產(chǎn)品路線等資源；AB線均衡生產(chǎn)、同牌號連續(xù)生產(chǎn)、少換牌、卷包不斷絲、煙絲不超儲等策略要求編排制絲車間日班工單計劃保證卷包要絲需求。

4）物流車間計劃排產(chǎn)

物流車間為工廠的原輔料，煙葉等提供運輸、存儲、下架出庫供應等協(xié)同制造業(yè)務，根據(jù)卷包日進度計劃以及制絲日班工單計劃、成品牌號配方、煙絲膨絲梗絲配方、原輔料高架庫庫存、煙葉配方庫庫存情況編制物流車間的原輔料、煙葉調配供應計劃，保證卷包原輔料、制絲煙葉的需求。

5）能源車間計劃排產(chǎn)

根據(jù)卷接包車間、嘴棒車間、制絲車間的生產(chǎn)計劃、能源種類需求及使用率要求精準編排能源供應計劃，為車間生產(chǎn)精準供能保障生產(chǎn)。

6）香糖料車間計劃排產(chǎn)

根據(jù)制絲車間的日班工單計劃、煙絲牌號配方、香糖料工藝標準要求等精準編排香糖料配置（生產(chǎn)）計劃，防止香糖料配置（生產(chǎn)）日期過早或過晚、數(shù)量過少或過多。

2、全廠綜合調度

卷煙生產(chǎn)涉及多個生產(chǎn)車間、供料供能車間的協(xié)同生產(chǎn)，在統(tǒng)一編制了全廠各個車間的生產(chǎn)進度計劃并實際生產(chǎn)過程中突發(fā)的設備故障、產(chǎn)出煙絲或成品煙質量事故、煙葉霉變等引起生產(chǎn)節(jié)奏變化進而引起相關環(huán)節(jié)生產(chǎn)節(jié)奏，為保障整體各部門車間生產(chǎn)的協(xié)調需進行全廠綜合調度以發(fā)現(xiàn)問題環(huán)節(jié)并進行可行的生產(chǎn)調度。在綜合調度可站在全局的高度一屏觀全廠，一鍵調度協(xié)調全廠。

⑴ 生產(chǎn)仿真

通過高級排產(chǎn)的日班計劃輸入仿真模型模擬運行，通過仿真模型，對計劃進行模擬運行，通過模擬運行的結果，預測關鍵生產(chǎn)時間節(jié)點，驗證是否存在缺料、設備能否齊開齊停，嘴棒能否滿足需求，能源是否存在浪費，庫存不能容納等中途生產(chǎn)無法連續(xù)進行的情況，并評價該計劃。

模擬排產(chǎn)運行及分析模塊自動根據(jù)仿真模型中的工廠日歷、生產(chǎn)工藝路線、設備生產(chǎn)能力、生產(chǎn)波動、在制品存儲周期等模型及約束參數(shù)，模擬生產(chǎn)運行情況，提供仿真結果對比分析功能。

根據(jù)該卷煙廠高級排產(chǎn)計劃結合貯柜結存信息、設備停機保養(yǎng)信息、輔料庫存信息等，在生產(chǎn)執(zhí)行前進行模擬。通過一系列可重復、可變參數(shù)、可加速的仿真實驗，實現(xiàn)排產(chǎn)模型的迭代優(yōu)化，并能生成仿真分析結果數(shù)據(jù)，幫助計劃員進行計劃的合理性評估。

⑵ 應用場景

通過生產(chǎn)仿真系統(tǒng)建設，從而實現(xiàn)對生產(chǎn)計劃的合理性驗證，并在此基礎上對生產(chǎn)計劃進行優(yōu)化，確保車間的生產(chǎn)運行更加合理；同時該系統(tǒng)支持相關資源參數(shù)的動態(tài)調整，從而驗證和預測在不同的生產(chǎn)資源配置下生產(chǎn)計劃的執(zhí)行結果，通過不同版本的結果對比分析幫助用戶定位生產(chǎn)瓶頸并給出優(yōu)化方案。

1）仿真模型搭建

細化、柔性化管理依賴于精細化的模型支撐，基于國際智能制造行業(yè)標準ANSI/ISA-S95的工廠模型層次進行建立，充分考慮生產(chǎn)精細化、生產(chǎn)柔性化等管理要求。根據(jù)S95的設計思想，車間中的所有生產(chǎn)單元將會被分為三個層次：工藝路線、工藝段、設備。同時支持物理模型的3D展示。

2）生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)仿真

運用虛擬現(xiàn)實技術實現(xiàn)產(chǎn)前計劃模擬、產(chǎn)中實時監(jiān)控、產(chǎn)后效果評估的全生命周期的生產(chǎn)過程仿真。生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)仿真以數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)提供的實時過程數(shù)據(jù)信息數(shù)據(jù)為依據(jù)，實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)驅動可視化場景。仿真結果***終能參與實際生產(chǎn)執(zhí)行，通過系統(tǒng)仿真結果與實際生產(chǎn)執(zhí)行結果的對比，驗證其準確性。

目前該卷煙廠CPS系統(tǒng)通過制絲高級排產(chǎn)的生產(chǎn)工單輸入仿真模型模擬運行，通過仿真模型，對計劃進行模擬運行，通過模擬運行的結果，預測關鍵生產(chǎn)時間節(jié)點，驗證是否存在缺料、庫存不能容納等中途生產(chǎn)無法連續(xù)進行的情況，并評價該計劃。

基于以上仿真技術，我們會對卷包車間日班計劃進行模擬運行，通過模擬運行的結果，預測設備是否能齊開齊停，輔料是否夠用；通過對嘴棒車間日班計劃進行模擬運行，預測發(fā)射量是否滿足卷接機的需求；通過對物流車間日班計劃進行模擬運行，預測原輔料是否滿足制絲卷包生產(chǎn)，成品庫庫存是否滿足安全值；通過對能源車間的日班計劃進行模擬運行，防止供能短缺或浪費能源；通過對香糖料車間的日班計劃進行模擬運行，預測香糖料需求量，防止缺料，料過期。

3）排產(chǎn)結果效驗

通過一系列可重復、可變參數(shù)、可加速的仿真實驗，實現(xiàn)排產(chǎn)模型的迭代優(yōu)化，能生成仿真報告，幫助管理員進行計劃的合理性評估，對不合理的因素進行修正，避免人力、機器、物料資源和時間的浪費，同時為高級排產(chǎn)系統(tǒng)輸出結果的可用性、可執(zhí)行性提供有效保障。

4）仿真算法

目前基于大數(shù)據(jù)的分析挖掘方法有分類、回歸分析、聚類、關聯(lián)規(guī)則、神經(jīng)網(wǎng)絡方法。這些方法從不同的角度對數(shù)據(jù)進行分析、挖掘。