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小吉星PRM应用模具生产的APS功能解读

2011/4/8    来源:万方数据    专家:刘建平      
关键字:流程资源管理  模具  先进规划排程  
小吉星PRM(流程资源管理)软件包含了APS(先进规划排程)的基础理论和主要功能,可把模具生产计划编制形式,从“静态计划模式”向“动态优化排程”转换,解决模具生产日程计划与加工作业排程计划的无缝衔接;提供产能与已接模具业务负荷的平衡以及物料适时到位的计划保障;提供模具交货期计算与加工能力平衡的可视化决策支持;动态自动生成模具交货期紧迫系数,作为确保交货期的优先等级排序依据;用排产推演法验证插单模具是否可行。

1 引言

    小吉星PRM(流程资源管理)软件包含了APS(先进规划排程)的基础理论和主要功能,集成了当前最前沿的数学理论和管理学成就的“先进算法”,小吉星PRM中把20多条可用于模具生产管理的理论,集成创新应用到一个规划排程软件上,解决了模具生产人们难以解决的一些模具管理难题。以下择其主要十条功能,作一详细解读,供模具同行在选用模具生产规划排程软件时参考。

2 以最优计划理论。将模具生产从“静态计划模式"向“动态优化排程"模式转换

    模具生产排程,靠使用没有APS功能的ERP软件是无法有效进行的,因通用ERP不能解决有限资源约束条件下的时间进度控制问题。

    使用传统人工编排计划,不但效率低,而且对模具交货期也没有预测和监控的有效手段,人工编制的模具生产计划常被笑为不是“计划”而是“滑稽”,因常常计划刚下达,随即就被扰动因素所打乱,“计划”永远赶不上“变化”快。说实在的,人工编制的模具生产计划只能起到一个告知模具生产各环节计划进度目标而已。

    然而,当选用小吉星PRM X寸模具生产进行计划排程时,就会给人一种从“静态计划模式”转向“动态优化排程”(考虑时间进度、物料到位、能力平衡)的全新感觉,相比人工编排计划的静态模式来说,PRM可称得上是一个动态自动优化排程模式,其可以保证模具生产始终处于一个确保模具交货期的不断动态优化排程状态,无论出现设备、人员的任何扰动影响,PRM都会按模具企业设定的优先排程原则,自动进行加工排序优化调整。

    应用PRM的模具企业,只要把每副模具生产信息——模具生产工艺编制的各道加工工序和相应估工定额、企业现有资源产能状况(设备、人员)、物料选用的规格明细、加工工序的单位工缴成本、工序资源冲突的替代方案、加工工序前后对应的逻辑关系、前后工序之间的间隔时间设定等信息录入到计算机里,就形成了一个可供PRM调用的模具生产的工艺模型。工艺模型的作用,就是在一个复杂多变的模具生产系统内找到一个模具各T序最优的加工顺序方式,建立起与其他模具相互加工排序的优先原则,每副模具的丁艺模型中都含有排产所需的各种信息,让PRM系统了解不同模具将按怎样的先后顺序安排加工。

    PRM中“工艺模型”的定义,具体到模具生产中来说,就是一个从模具设计环节开始到试模环节结束、包括所有零件加工工序相互逻辑联系的一个加工工序网络,其中每道加工工序都设有估丁定额数据,标明本工序的前、后道工序,约定工序开工的逻辑关系,设有工序加工资源冲突的替代方案,等等。通过优化排程生成对物料的具体到位时间要求,得到确保最低库存资金占用又不耽误生产的物料供应计划。又自动生成动态变化的模具交货期紧迫性系数供优化排程运用。

    这里要说明的是,每副模具可以编制一个以上的工艺模型。例如,对一副冲模的凹模、凸模、固定板、脱料板等主要零件,当选择不同的加工工艺手段时,会得到不同的工艺模型。如当凹模、凸模选择以线切割为加工工艺手段时,会得到一个线切割型的丁艺模型;而如选用成形磨床、电加工为加工工艺手段时,会得到另一个磨削、电加工型的工艺模型。这模具因选用加工工艺的不同,可得到两个不同的工艺模型,用它们分别参与生产排程,在生产流转中所占用的加工设备类型和时间资源会各有所不同。故可以从兼顾车间内工种工时平衡的角度出发,对模具选择适合当前加工设备负荷状况的工艺模型来组织生产。

    在PRM中,工艺模型的计算功能保证了排产计划的“内部最优性”,工艺模型建立后可以存储在计算机里待调用,在没有进入实际操作排程前,工艺模型的各工序没有具体的时间概念。而一旦对工艺模型的源头工序赋予开工时间,PRM会自动帮各工序寻找加工设备的空档进入排程安排,形成每道工序都有具体开工时间、具体完工时间的详细生产作业排程计划。

    对一副有20多个零件,每零件有10道左右加工工序的模具来说,会有200多道工序参与车间流转量中与其他模具工序发生有限资源条件下的谁先加工的排序问题。

    PRM开发的优化排程功能,在保证排程计划的“外部最优性”方面发挥了作用,自动优化排程功能会在充分兼顾有限资源产能、作业时间约束、前后逻辑关系、物料到位状况的条件下,动态计算各模具交货紧迫性系数(模具交货紧迫性系数=模具合同交货日期一排程计算完工日期,以差值最小为交货紧迫性系数最高,该系数是不断动态变化的,以此作为众多模具零件等待加工排序的优先等级依据)。在整体考虑模具交货期合同兑现率的前提下,PRM会选优安排各道工序的加工先后顺序,生成各工序计划开工时间的模具加工排程计划。

    模具企业在生产过程中突发影响优化排程的各种扰动因素很多,PRM会根据设置的优先等级排序原则处理资源冲突情况;按可行性自动向前或向后搜索允许开工的新节点时间;拆分长工序为短丁序、充分利用所有自由时间安排加工作业;在预期资源冲突不允许延迟开下时间时,寻找可替代资源的预设方案,启动人机互动机制定夺解决,等等。

    通过自动重新优化排程以及人机互动寻找解决冲突预案后,PRM能使模具生产优化排程满足以下特点:

    (1)使模具生产的丁艺模型与现有加工设备资源已接任务负荷相适应,在确保模具交货期的优化排程中,尽量避免发生资源能力的冲突,即使某些工序环节的有限产能不能满足加工负荷需求,也可通过再重新优化排程调整,通过人机互动机制来处理问题症结,如可临时采取开二班、开三班的措施,针对性增加瓶颈口加工工序的资源能力,可利用外协外包的替代方案解决资源能力的集中缺口问题,等等。

    (2)模具物料能随优化排程得到精确的供货时间要求,可在工序加工前准时送达加工地点,既可最大限度压缩库存资金,又避免了因物料供应不到位而放空生产能力的损失。

    (3)控制加工工序前后发生的逻辑关系,有的零件开工要等前道工序和其他相关零件工序都具备完工条件后方才可允许开工,如要进行凹模的电加工工序,必须同时满足电极、电极装夹板、凹模都到位的条件下,才能正常进行开工。

    (4)自动生成加工工序优化排程的优先等级系数,模具生产重点控制的是交货期,契约社会违约要赔偿经济损失。故优化排程首要关注的也是缩短制造周期问题,所以加工排程的优先等级设定,一定要以模具交货期紧迫性系数为首选优先原则。

    (5)采用加班等扩充资源能力的措施,完全可以在符合企业作息时间和工作日历设定的时间范围内执行,对工种工时能力平衡的短期人力资源需求,也可有一个提前期准备。

    (6)可在不同批次、海量的模具零件加工流转量中,从企业整体考虑精确设定最优加工排序,确保企业已承接模具项目的整体最大的合同兑现率。

    PRM的建模计算,兼顾了有限资源产能、物料到达时间、相互逻辑关系、排解资源冲突、控制加工进度等多种因素,保证了它所产生的优化排程计划不仅具备可行性,而且一定是排程那时刻的排程最优解。有效解决了模具生产日程计划安排与设计工艺、物料准备、车间制造各分作业排程计划的无缝时间衔接,提供了模具交货期控制的可操作性手段,为模具企业树立了动态优化排程可达到向管理要效益的理念,使模具企业生产管理越上一个新的台阶。

3 以工艺模型与排程理论,给模具企业提供凭数据说话的经营决策支持

    客户来要求模具询价,最难把握的是模具交货期是否能满足,尤其是短交货期的插单模具。不能先拍胸脯承接下来,交不交得出做起来再讲,契约社会违约是要赔偿经济损失的。但是,现有管理手段中还真缺乏帮助经营者提供交货期决策支持的可操作性手段。

    生产组织形式为按工艺指挥生产的模具企业,一般都会拥有几十家客户,承接了许许多多副模具在各工序环节加工流转,车间里更是有成千上万个模具零件在等待加工。再要承接新的模具业务,尤其是交货期较短的插单模具,是否会与已承接模具的加工带来资源冲突影响,是否会因此拉后其他模具合同交货期,靠目前已有的技术手段,还真的没有凭数据说话的决策支持手段。

    而从模具企业成本盈亏平衡点和确保盈利目标角度看,必需继续再承接一定数量的模具业务,才能保证企业收支平衡和经营盈利,问题是从已接模具业务流转负荷来看,企业还有多少模具生产能力谁也难说,接什么类型模具、定多长时间的交货期才能与企业现有资源产能匹配。

    用人工编制模具计划、或用通用的ERP软件管理,都不能解决上述模具交货期的经营决策支持,是一个模具企业普遍遇到、但又缺乏有效措施的难题。

    然而,采用小吉星PRM后,就有望解决上述难题。小吉星PRM对将新承接的模具是否具有按时交货能力,可以用数据计算的方法、用可视化图表提供经营决策支持。具体实施方法如下:

    (1)对征询交货期的模具建立工艺模型,放到企业已承接的模具流转量中共同作次新的优化排程运作,就能马上得出是否能满足交货期、是否具有生产能力的可视化结论。

    其中,对新接模具要建立“工艺模型”是个前提条件。模具企业提倡专业化生产模式,所以,只要这种模具以前做过,或者有同类结构的模具参考,解决建立工艺模型的问题并非难事。信息基础建设好的企业,可以很快得到一个凭数据说话的是否能承接模具的决策支持信息。

    对模具企业所有模具再重新优化排程,可以做到模具企业所有承接模具的排程计划保持整体最优,如果试运算下来交货期标的可行,就得到了包括新承接模具在内的一个最优排程方案。但企业模具数量大时,整体重排要花费一定的时间,数据库可能会影响其他操作,为避免影响正常生产,可安排备用机先进行试运算,确认还具有正常接单能力后,再签单模具定单投入生产。

    (2)假如承接的模具以前没有做过,也没有具体可供参考的工艺模型数据,那就必须先建立工艺模型,再进行试排程。这时,有两种简化的操作方法:

    一是“粗略建模”。把模具生产工艺流程定位在部门大工序上建立一个粗略的工艺模型,其工序可简化成:日程计划、设计、校对、工艺、估工定额、标准件库存、外协件、外订购件、落料锻件配料、机加工配套、钳装、试模、检验等。根据企业各大工序环节制定的加工进度期量标准,评估各环节是否具有加工交货能力。“粗略建模”操作简单,如按部门生产能力期量标田准能满足交货需求,可粗定模具承接意向,再赶做工艺模型,投入做正式的优化排程。

    二是直接“精细建模”:对询盘模具按标准技术协议书圈定模具结构,即可得到模具结构总图,分解成零件图后就可参照估出模具零件各工序的估工定额数据,将这工艺模型,放到已承接模具流转量一起进行优化排程,就可看到是否满足模具交货期的条件。

    模具企业专业化分工的工艺模型积累多了,具体估工定额数据不断修正精确了,再接到同类型模具询价时,再进行优化排程运算就更迅速、更精确了。

4 以关键路径理论,提供确保模具交货期的自动优化排程和实时监控手段

    人工编制模具计划时,对关键路线的定义为——在整个模具加工流程中,延长工序完工时间会影响模具交货期的所有工序,都是模具关键路线工序。主要针对设计、物料、制造等各工序环节的时间进度控制上,以计划进度时间要求,作为设计、物料、制造等分作业计划的加工进度编排依据。

    优点:可以用此分析一副模具哪些工序将是影响模具交货期的关键工序,不允许有拖延加工进度的时间问题,作为监控模具交货期实现的各监控点。

    缺点:用网络技术计算分析各工序的最早开工完工时间、最迟开工完工时间的计算工作量太大,而且只是针对一副模具来考虑优化方案,在模具企业实际生产中,有几十副或几百副模具在加工流转中发生资源占用的冲突,难免会产生有限资源约束的干扰影响,靠人工排程的计算,无法将所有模具动态放在一起考虑优化方案。

    PRM对控制模具交货期的关键线路理论作了关键路径理论的改进,对关键路径定义为——工序时间增加将导致整个流程的最短时间延长的所有工序、以及这些工序组成的工作流程。

    在小吉星PRM中,优化排程已不是单独针对一副模具考虑,而是要兼顾针对所有加工流转中相互影响的全部模具的交货期来考虑。

    由于PRM应用多种逻辑关系和强制连接理论,加上现有计算机的计算能力,使PRM用于模具排程的关键路径理论,可以有如下确保模具交货期的操作措施:

    (1)PRM中的每副模具都具有满足自己合同交货期的关键路径排产计划。

    (2)每副模具的关键路径不仅受本模具工序的影响,而且还受加工流转中其他模具工序的影响。PRM的自动排程功能会全盘兼顾流转中所有模具的交货期紧迫性系数,不断作出优化排程调整,使模具发生交货期脱期项目的可能性降到最低限度。即使真的存在有限产能不能满足资源需求的情况,也会提前发现通过人际交互采取替代资源等措施解决。

    (3)某些设备会是许多模具排产计划的关键工序,虽然这道工序的加工时间推迟,还不至于影响这副模具的排产进度,但很有可能会影响其他模具的排产进度。所以,PRM提供监控关键路径工序是否会脱期的决策支持数据,不只监控单副模具的工序进度,而是同时监控分析关键路径工序所有模具的工序加工进度情况。

    (4)除了整体考虑模具流转量进度和整副模具的加工进度外,关键路径理论还会细化考虑每个模具零件的关键路径,即某零件某道加工工序的时间推迟,将导致这个零件乃至整副模具的加工进度推迟,该工序为这零件以及这模具的关键工序,PRM软件会把模具主要型腔件、凹模、凸模等需提前配套钳装的零件,提前一个时间节点列入模具交货期重点监控对象。

    (5)由于因新承接模具的插单排产操作、或因加工中报废零件需重新投料赶上出产、或因设备人员因素造成意外加工进度延误等情况,会使模具排产计划的关键路径,处于不断动态变化之中,PRM软件会根据用户设定,自动进行确保模具交货期的动态优化调整。

    总之,PRM的关键路径理论提供了确保模具交货期的自动优化排程和实时监控手段。

    有效解决了模具交货期估算和实施动态进度控制的难题,可提供企业目前可再承接模具生产能力的决策支持,帮助分析短交货期插单模具是否具有承接能力,PRM软件是一种确保模具交货期的优化排程和监控手段。

5 以二级工艺流程理论,解决模具生产日程计划与部门作业排产计划之间的无缝衔接

    现有模具企业各部门之间,因制定计划和业绩考核因素常被无理割裂,在业务流程上各部门之间呈松散联系。其结果,在资源合理占用方面、在交货期进度配合方面、在物料供应适时到位方面等,常常发生矛盾和冲突,调度会上争论不休,难以确保模具生产过程的协调一致。

    小吉星PRM可把所有工序按照逻辑关系连接在一起,形成一个工序网络,其中每道工序都包括了物料、时间、资源等相关信息。这样的工序网络称为“一级工艺流程”,特点就是组成工艺流程的基本构成要素是“工序”。例如,在车间制造的“一级工艺流程”中,拥有各加工机床设备、各工种操作人员的各道生产工序。

    为了优化排程的编制方便,在总体控制时间进度的模具生产日程计划上,我们把具有“一级工艺流程”的各部门,都如同车间制造那样都看成是一个大工序,形成如设计工艺、物料准备、外购外协、车间制造、试模检验等等。以一个个大工序组成的网络来考虑模具交货期的进度控制,这时大工序网络组成的基本要素不再是工序,而是“一级工艺流程”,相当于把“一级工艺流程”组合成更高一级新的工艺流程,称为“二级工艺流程”。

    在PRM系统内,强大的计算功能可以将一个三级工艺模型包含无限制数量的二级模型,每个二级模型包含无限制数量的一般工艺模型,而每个一般工艺模型包含设计所需的任意N道工序。从技术手段上保证了可以实行整体决策与分散决策相结合的技术手段保证措施,即把模具生产日程计划;设计、物料、车间制造分作业排产计划;钳工班组、关键瓶颈口设备的个性化专题计划连接成一个整体。在一次模具优化排程计划中针对多个相对独立的生产工艺模型进行时间上的协调和控制,有利于宏观管理、局部优化,分工协作。

    小吉星PRM可以通过一次排程完成模具生产日程计划、车间制造排程计划、钳装试模专题计划等。加强了模具各级生产计划的无缝衔接。不仅可以在每个计划层面完成复杂的排产,还可以在各计划之间保持精确的时间衔接和逻辑关系联系。

    模具生产日程计划可以分解到各部门的大工序上,部门大工序可再有下属工序的详细作业排程计划,如:

    设计部门大工序可分解成:设计、校对、工艺编制、估工定额、数控编程、晒图复印等具体工序。由此制定一个分作业排程计划——技术准备计划,其含括设计、工艺、估工定额、加工编程、晒图等工序,设计任务有难、中、易较大差别时,对设计任务按排也要针对设计人员技术水平的高、中、低有所选择。需要再细列各个设计人员的科室设计计划。

    物料供应部门大工序也可分解成:标准件仓库配料、外协、外购、锻加工、热处理、毛坯落料等具体工序。由此制定一个分作业排程计划——物料准备计划,其包括外购件采购、外协件发包、内制件订货、低值易耗品仓库最低数量备货、锻件、落料等工序,视需要再具体编制内制件订货计划、外协采购计划等。

    车间制造部门大工序可分解成:加工设备各工序、钳装工序、试模工序、检验工序、等,由此制定一个分作业计划——车间制造排程计划,其包括各机加工设备的精细作业排程计划、出产模具的机加工先期配套计划、钳工装配任务分配计划、试模设备安排计划、检验验收和收款计划,等等。

    作业排程计划,计量单位为以分钟计算,这是模具企业可以达到的计划精度模式。

    PRM的排产功能提高了模具交货期按合同标的实现的可行性,保证了最大限度提高模具企业生产资源的有效利用率。密切了模具生产大日程计划与各详细作业计划之间的衔接精度,保证了从企业整体考虑各客户、各批次模具定单进度控制的合理性,支持企业把宏观模具交货期日程计划与微观生产作业排程计划紧密联系起来,使模具生产管理能真正——抓到实处。

责任编辑:梁曦
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