【愚公系列】2023年12月 智能制造理论篇-MES系统的物料状态协调控制技术(流水与离散混合物料批次编码)

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愚公搬代码 发表于 2023/12/31 21:28:27 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

流水与离散生产的概念:

特征 流水生产 离散生产
生产方式 连续流转生产 分散离散生产
产品类型 大批量标准化产品 小批量或定制化产品
生产线 通常有高度专业化的生产线 每条生产线生产不同的产品
流程 生产过程不可逆,产品设计决定了生产方式 生产过程可逆,生产方式由生产订单决定
计划 生产计划产量较稳定 生产计划产量变化较大
库存 减少库存压力 增加库存以满足客户需求
优势 高效率,成本低 灵活性高,适应性强
缺点 产品种类单一,难以应对个性化需求 生产效率低,成本高

🚀一、流水与离散混合生产下的物料周转控制技术

在企业多品种、小批量的研制型生产模式下,柔性离散生产模式被视为提高生产能力的关键策略。然而,即使在少品种、大批量的批产型生产模式下,刚性流水线的高效率、高加工质量和稳定性特点也是值得追求的目标,这与柔性生产的目标并不矛盾。因此,在离散生产环境中,实现流水作业模式的同时,兼顾效率和柔性成为众多离散制造企业车间所追求的目标。物料协调在这一背景下显得尤为重要,因为它既要考虑多品种、小批量的情况,又要满足批产型生产的需求,这需要从属于和基于批次协调的关联特点得到

🔎1.流水与离散混合生产模式下的物料周转分析

物料作为生产加工的对象,在前后工序之间的加工和质检周转方式,是流水和离散生产模式所要控制的核心内容,也是它们之间的主要区别所在。在复杂的生产环境下,需要实现同时考虑流水生产和离散生产的模式,包括同一订单下的不同执行批次或者不同订单间的流水生产和离散生产的混合情况。同时,需要考虑到制造执行过程中的各种动态变化,这意味着流水和离散并不是一个执行批次在制造执行过程中始终保持的模式,可能会出现流水和离散动态交替的情况,从而产生过程流水和过程离散的情形。

具体而言:

1)纯粹流水:指在整个制造执行阶段,执行批次以接近于流水生产的方式在不同设备间实现单件连续周转。每一件物料在某道工序设备上加工完成后,直接周转进入下一道工序,无需等值。

2)完全离散:指在整个制造执行阶段,执行批次以批量处理的方式在不同设备间实现批量周转。在某道工序设备上,执行批次的所有物料全部加工完成后,才会通过周转进入下一道工序。

3)过程流水:指在制造执行过程中,执行批次在几道工序间以接近于流水线生产的方式在不同设备间实现单件连续周转。

4)过程离散:指在制造执行过程中,执行批次在某道工序间以批量处理的方式在不同设备间实现批量周转。批量的大小介于1和执行批次的批量之间。

在这里插入图片描述
批次的生产模式可能涵盖多种混合情况。从执行批次自身的角度来看,它可能表现为纯粹流水或完全离散两种情况之一。然而,从批次执行过程的角度来看,整个制造执行阶段可能涉及到多种混合生产模式,包括过程离散、过程流水或过程离散与过程流水的混合情况。以下是可能出现的批次生产模式混合情况:

1)纯粹流水与过程流水:这种情况可以归纳为纯粹流水模式。

2)完全离散与过程离散:在制造执行阶段,批次整体上采用完全离散的生产方式,但在某些工序之间采用过程离散的方式。

3)完全离散与过程流水:在制造执行阶段,批次整体上采用完全离散的生产方式,但在某个特定工序中采用过程流水的方式。

4)纯粹流水与过程离散:在制造执行阶段,批次整体上采用纯粹流水的生产方式,但在某些工序中,出于特殊要求,采用过程离散的方式。需要注意的是,这种生产模式在实际生产中较为罕见,通常是针对特定工序的周转采用过程离散的方式。

在这里插入图片描述

🔎2.混合生产模式下的物料周转控制技术

通过有效控制批次物料的周转,我们能够巧妙地区分和管理纯粹流水、完全离散以及各种流水与离散混合情况,将问题转化为批次执行层次的管理。物料在制造过程中扮演了重要的角色,也成为了批次管理的核心对象。鉴于批次执行中可能出现的物料动态随机组合,我们采用唯一编码为每个物料建立基码,同时,考虑到制造执行中离散与流水模式的混合情况,我们以物料基码为基础,通过不同的物料组合来创建执行小批次,还会生成相应的执行小批次衍生码。因此,在这种动态批次执行管理模式下,关注批次中的物料数量以及基于物料基码的执行小批次衍生码生成机制变得至关重要。

🔎3.纯粹流水/完全流水/流水离散混合模式下的物料组织与数据管理

假设某订单的工艺路线为P={P1,P2,P3,…,Pn},执行批次的物料总数量为N,物料周转发生的次数为T。我们可以将执行模式分为以下几种:

1)纯粹流水模式下,物料周转发生的次数为T1=N(n-1)。在每次周转发生前,每道工序加工的物料数量都为Pji=1,其中1≤i≤n,1≤j≤N。

2)完全离散模式下,物料周转发生的次数为T2=N(n-1)。在每次周转发生前,每道工序加工的物料数量都为Pji=N,其中1≤i≤n,j=1。

3)纯粹流水—过程离散模式下,物料周转发生的次数为n-1<T3<N(n-1)。在每次周转发生前,每道工序加工的物料数量为1≤Pji≤N,其中1≤i≤n,1<j≤N。

4)完全离散—过程离散模式下,物料周转发生的次数为n-1<T4<N(n-1)。在每次周转发生前,每道工序加工的物料数量为1<Pji≤N,其中1≤i≤n,1≤j<N。

5)完全离散—过程流水模式下,物料周转发生的次数为n-1<T5<N(n-1)。在每次周转发生前,每道工序加工的物料数量为1≤Pji≤N,其中1≤i≤n,1≤j≤N。

这样的分类可以更清晰地描述不同模式下的物料周转

🔎4.基于基码与衍生码的批次物料管理技术

物料基码是在执行批次进入制造执行后,以批次号为基础创建的物料唯一标识。它在制造执行过程中起到了生产加工控制和质量追溯的作用,并且是实现流水与离散混合生产模式的基础。通过不同物料基码的组合,可以实现混合生产模式下批次物料管理的目标。

批次物料衍生码分为两种类型。一种是管理执行批次下所有物料的默认衍生码,这种衍生码在执行批次创建时就被创建,用于管理所有批次物料和其他物料衍生码。另一种是在执行过程中通过组合产生的执行批次物料衍生码,用于管理执行小批次中的物料,作为执行小批次物料周转的依据。第二种衍生码只是制造过程中需要进行流水与离散模式混合时动态产生的标识。

1、根据不同的物料周转模式,物料基码和衍生码的应用策略如下:

1)在纯流水生产模式下,物料基码可以作为每件物料周转的依据。物料在不同工序之间周转时,通过获取物料基码,可以实现物料加工数据采集和批次加工状态控制。
2)在完全离散生产模式下,通过默认批次衍生码,可以获取执行批次中所有物料的加工信息。
3)在流水与离散混合生产模式下,当需要批量处理某些工序时,通过对选定的物料进行组合,创建执行小批次,并创建批次物料衍生码来管理选定物料。当执行小批次的批量处理结束后,需要重新回到纯流水模式时,可以去掉衍生码,使用物料基码进行物料周转控制。如果制造执行过程中存在多次流水与离散切换,动态衍生码的创建将提供巨大的柔性,使得批次的动态执行成为可能。

2、具体实施内容如下:

1)物料基码:例如,批次号为"DDH_0001_1_001",生产批量为10的批次,其物料基码范围为"DDH_0001_1_001_1"到"DDH_0001_1_001_10"。编码规则为基码=批次号+"_"+以1开始的递增数字。
2)批次物料默认衍生码:作为管理订单和执行批次下所有物料的标识。编码规则为衍生码=“J”+时间字符串,时间为执行批次创建的时间,时间字符串为不带连接符的年月日时分,例如"202208080808"。

3、对于不同的执行模式,物料基码和批次物料衍生码之间的关系控制如下:

1)在纯流水模式下,使用物料基码进行物料周转控制。
2)在完全离散模式下,使用默认衍生码进行物料周转控制。
3)在纯流水-过程离散模式下,执行小批次的物料是执行批次物料的动态组合。编码规划为衍生码=“FJ”+时间字符串,时间为执行小批次创建的时间,时间字符串为不带连接符的年月日时分秒。
4)在完全离散-过程离散模式下,执行小批次的物料是执行批次物料的动态组合。编码规则为衍生码=“JJ”+时间字符串,时间为执行小批次创建的时间,时间字符串为不带连接符的年月日时分秒。
5)在完全离散-过程流水模式下,当需要从离散切换到流水模式时,使用物料基码进行物料周转控制。


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