摘要:本文针对大规模定制企业在日常经营发展过程中生产计划调度存在的问题进行深入研究,将汽轮机生产作为案例对其进行分析。在这一基础上,构建具有实质性意义的规划模型,实现对生产数据的仿真验证,为模型的合理使用提供有效保障。
关键词:大规模;定制生产;生产调度;优化模型;仿真实例
大规模定制企业的客户需求多变,如何根据客户的定制需求制定出合适的生产计划,及时对客户需求做出反应是大规模定制企业需要解决的关键问题之一。大规模定制是大规模生产和定制生产的有机结合,其供应链是推式供应链与拉式供应链的结合,即推拉相结合的供应链。推拉供应链的分界点为客户订单分离点(customer order decoupling point,CODP)。CODP 分离的上游计划是基于预测,下游计划是基于订单。这就意味着上游的活动运作可通过主生产计划(master production schedule,MPS),而下游通过车间调度(job shop schedule)来管理和控制其生产活动。由于 MPS 调度问题通常存在众多的约束,使之成为非常难解的 NP 完全性复杂的优化问题。
1 大规模定制的生产调度模型
大规模定制供应链中,CODP定位处是基于预测与基于订单驱动生产的结合,在特定的时期内,产品种类、数量都是动态变化的,具有不确定性。但是,由于产品结构的模块化、 规范化,使得其生产在一定程度上呈现出工艺的相似性与产品的同质性,这样该节点的生产在一段时期具有一定的连续性及相关性,如生产主要集中在几种产品上,而其到达时间与需求量是不确定的。因此该节点的生产任务通常由两部分组成,一是基于预测的已有任务,二是随机到来的订单,但随机到来的订单产品又具有一定的规律性。因此,要根据大规模定制的特性来安排订单的生产[1]。大规模定制中,客户一旦下订单,就要在承诺的时间内提交产品和服务。交货时间的变动是按一定时间周期的,如交货时间是n天、n 周、n 月等,其变动周期为天、周、月。因此,必然有很多订单的交货期在同一周期内。如同一天,同一周,或同一月。由于在同一周期内交货,对这些订单的生产就可以按优化的生产顺序,而不是按下订单的先后顺序。把同一周期内的订单生产的优化,称为同一时间窗口的优化。而跨周期的生产订单,由于交货期的限制,因此,必须先下订单的先生产。下面针对同一时间窗口的订单进行调度分析[2]。
大规模定制生产商将同一时间窗口T 内接到的订单进行分类、合并,并对生产过程进行调度。调度过程包括企业任务排序及各子任务开工时间确定。这里调度的例子是某 MC机械厂汽轮机的生产过程。汽轮机是技术密集型产品,产品结构比较复杂,可靠性要求很高,
主要零部件要求耐高温、耐冲击和高精度。平均每台汽轮机有近5 000个零部件。汽轮机的BOM 有多层结构,这里主要分析两层。第一层主要由汽缸、油箱底盘、主汽门、前轴承座、 前轴承、汽封管路、调节阀、转子部套、隔板部套组成。第二层中汽缸主要由前汽缸、后汽缸、管接头组成;油箱底盘主要由滤网、通汽装置、盖板组成;主汽门主要由管接头、滤网组成;前轴承座主要由盖、除汽器组成;前轴承主要由轴承盖、前径向轴承瓦组成;汽封管路主要由前汽封 排汽管组成;转子部套核心是转子,由汽封环、白铜丝、接长轴、 螺钉、 螺栓、销等组成;隔板部套主要由隔板1A、隔板2A、隔板3A 组成。汽轮机采用了组合产品的设计原理,将产品分解成不同的标准模块,如同搭积木一样,可以根据客户的个性化需求,将有限数量的标准模块组合起来,形成不同的定制产品[3]。
调度模型的假设如下:在建立的模型中对于定制子任务,加工成本及加工时间固定且已知。由于所有调度方案的加工成本是相同的,所以在模型里不考虑加工成本。忽略企业之间的订货、运输时间及成本,仅考虑库存成本、加工时间、订单延迟损失与订单的优先级别。MC生产商的生产目标是,在尽可能满足各订单交货时间约束的条件下,尽量满足优先级顺序,之后尽早完成全部订单任务,并降低生产及在制品库存成本。
2仿真算例与结果分析
这里的算例,继续采用广州某MC机械厂的汽轮机生产的例子来说明。为了简化计算过程,便于调度结果优劣分析,这里抽取该机械厂汽轮机某一段定制生产过程数据,选择其中 6 个订单数据进行验证分析。这 6 个订单具有相同的订单分解结构,表1为订单子任务在各企业内的处理时间;表2 为生产能力表;每单位时间的库存成本以在制品生产成本的0.5%计啊。
表1 订单任务加工表
3结束语
大规模定制是综合提升客户个性化需求与企业生产或服务效率的有效生产模式,是 21 世纪的主流生产模式,其生产与调度是实现企业大规模定制能力相当重要的一环,基于定制点分离思想,结合大规模定制生产的应用实践,本文构建了大规模定制同一时间窗口的订单优化调度模型,并以汽轮机生产的算例对模型进行了验证。对今后进一步研究大规模定制生产调度问题的提供了一定的帮助,对企业实施大规模定制的可行性研究也有一定的借鉴意义。
参考文献:
[1]费晓璐. 大规模定制车间中生产调度算法研究与优化[D].合肥工业大学,2016.
[2]李玉光. 大规模定制供应链运作机制研究[D].河北工业大学,2014.
[3]饶凯. 大规模定制环境下供应链实施延迟生产的优化决策研究[D].重庆大学,2010.
论文作者:施红斌
论文发表刊物:《电力设备》2018年第18期
论文发表时间:2018/10/14
标签:订单论文; 汽轮机论文; 时间论文; 模型论文; 供应链论文; 隔板论文; 产品论文; 《电力设备》2018年第18期论文;