基于有限資源的空閑設(shè)備調(diào)度研究

及沖沖 郭維家 盧艷楠 趙靜

(河北聯(lián)合大學(xué)遷安學(xué)院,河北遷安 064400)

基于有限資源的空閑設(shè)備調(diào)度研究

及沖沖 郭維家 盧艷楠 趙靜

(河北聯(lián)合大學(xué)遷安學(xué)院,河北遷安 064400)

考慮隨著現(xiàn)代市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇,定制化產(chǎn)品和服務(wù)令企業(yè)間的競(jìng)爭(zhēng)也逐漸加大,因此企業(yè)若要在競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)優(yōu)勢(shì),企業(yè)內(nèi)部如何最大柔性的發(fā)揮設(shè)備的資源利用率,縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期,對(duì)空閑設(shè)備以及設(shè)備資源池的理念管理和調(diào)配進(jìn)行了研究。

設(shè)備空閑時(shí)間 設(shè)備調(diào)度 資源池

為了滿足客戶的需求,企業(yè)進(jìn)行全方面的管理體系改善,車間資源規(guī)劃問題一直都是較為困難的問題,而設(shè)備作為企業(yè)管理的一個(gè)重要領(lǐng)域,如何充分發(fā)揮生產(chǎn)車間設(shè)備的資源潛力,在滿足交貨期的前提下,完成企業(yè)下達(dá)的生產(chǎn)任務(wù),成為企業(yè)關(guān)注的典型問題。因此,隨著客戶需求變化的不確定性與多樣性,以及市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日趨激烈,對(duì)設(shè)備能力進(jìn)行合理規(guī)劃已成為企業(yè)在競(jìng)爭(zhēng)中處于不敗之地的關(guān)鍵因素。

1 設(shè)備調(diào)度存在的問題

在多數(shù)柔性車間生產(chǎn)調(diào)度問題研究中,企業(yè)往往忽略對(duì)設(shè)備的合理規(guī)劃,簡(jiǎn)單的對(duì)設(shè)備進(jìn)行單一利用或閑置。但是,由于不同設(shè)備參與不同工序,而不同工序也會(huì)存在時(shí)間上的間隔,因此,在設(shè)備工作時(shí)間不連續(xù)的時(shí)間段、生產(chǎn)設(shè)備數(shù)量以及性能的差別或者設(shè)備出現(xiàn)故障等均會(huì)產(chǎn)生不同的設(shè)備能力。因此,為了提高設(shè)備使用率,支持大批量定制下的柔性生產(chǎn)計(jì)劃制定,針對(duì)如何最大柔性的發(fā)揮設(shè)備的資源潛力,對(duì)設(shè)備能力展開研究具有一定的理論意義和實(shí)際價(jià)值。

2 設(shè)備空閑時(shí)間調(diào)度

由于不同產(chǎn)品工序的加工工時(shí)不同,不可避免的會(huì)有設(shè)備等待工件或者工件等待設(shè)備的空閑狀況出現(xiàn),而充分利用設(shè)備空閑時(shí)間資源,減少設(shè)備空閑時(shí)間,是提高設(shè)備利用率的有效手段。因此,在現(xiàn)有生產(chǎn)約束條件下,如何提高設(shè)備利用效率,減少設(shè)備空閑時(shí)間,對(duì)提高企業(yè)生產(chǎn)效率是十分重要的。

2.1 調(diào)度方法一

假設(shè)某訂單 N個(gè)工件共有L道工序,每道工序的加工工時(shí)為tj,每個(gè)設(shè)備的空閑時(shí)間為 tm,設(shè)備總維護(hù)時(shí)間為 th,總的維修時(shí)間為 tx,標(biāo)準(zhǔn)交貨周期為 D。因此,在不拖期的前提下有表達(dá)式:即設(shè)備調(diào)度分配要滿足總工時(shí)在標(biāo)準(zhǔn)交貨周期范圍內(nèi)。

當(dāng)客戶下達(dá)訂單后,企業(yè)預(yù)完成生產(chǎn)的整個(gè)過程始末,準(zhǔn)備時(shí)間是必不可少的。如何將同一資源的準(zhǔn)備時(shí)間之外的空閑時(shí)間利用起來,是提高資源利用效率的有效手段。如不同工序切換設(shè)備時(shí)間,我們可以通過一個(gè)人員同時(shí)監(jiān)控若干設(shè)備,讓人員和設(shè)備的時(shí)間有效合理的利用。然而,從企業(yè)的計(jì)劃層面上要求設(shè)備利用率最大,即最大化利用設(shè)備現(xiàn)有的產(chǎn)能。當(dāng)對(duì)多個(gè)訂單任務(wù)安排時(shí),一個(gè)訂單工藝造成的空閑時(shí)間,可通過模擬能否完成其他一些短期訂單的插單,從而充分利用設(shè)備資源。

于是,提出了資源池的概念,它將企業(yè)所有可用資源集中到一起進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度分配。如上述空閑時(shí)間調(diào)度中,可將不參與工作的設(shè)備空閑時(shí)間段的資源數(shù)據(jù)回歸到資源池里等待下一任務(wù)的調(diào)用。應(yīng)用資源池概念后可以從系統(tǒng)層面上整體考慮問題,全面衡量企業(yè)當(dāng)前狀態(tài)下的資源利用與空閑狀況,從而對(duì)加單進(jìn)行恰當(dāng)?shù)奶幚?而面對(duì)臨時(shí)的撤單,企業(yè)快速對(duì)已加工完成的零部件以及在加工的零部件做出適當(dāng)分析處理。既提高了設(shè)備的利用率,又增加了應(yīng)對(duì)訂單變化的響應(yīng)能力。

2.2 調(diào)度方法二

通過對(duì)訂單產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹的分解,裝配加工工序可分類為相關(guān)工序和獨(dú)立工序兩種,如何對(duì)相關(guān)工序和獨(dú)立工序進(jìn)行合理調(diào)度,是縮短設(shè)備空閑時(shí)間,充分提高設(shè)備利用率的關(guān)鍵。此調(diào)度問題主要解決了在某一產(chǎn)品正在生產(chǎn)的過程中又有新產(chǎn)品加入的情況。這時(shí),只需將該產(chǎn)品的剩余工序與新產(chǎn)品的加工工序假設(shè)成一整體樹狀工藝圖,再進(jìn)行工藝分類。由于獨(dú)立工序具有可并行、加工時(shí)間短、沒有工序開始加工時(shí)間約束的特點(diǎn),因此直接比較工時(shí)長(zhǎng)短,如果存在比獨(dú)立工序大的空閑時(shí)間段,則將獨(dú)立工序插入到與其長(zhǎng)短最接近的空閑時(shí)間段中,或者是可將最大空閑時(shí)間段進(jìn)行必要的分段。

具體調(diào)度內(nèi)容:

同上述問題描述,某訂單個(gè)工件總工序數(shù)為,通過臺(tái)不同設(shè)備進(jìn)行加工,每道工序之間都存在著一定的先后順序約束關(guān)系,其中基本約束要求:(1)一臺(tái)設(shè)備在某一時(shí)刻只能裝配一道工序,一道工序在某一時(shí)刻只能被一臺(tái)設(shè)備裝配。(2)一臺(tái)設(shè)備一旦裝配某道工序則直到該工序裝配完畢后這臺(tái)設(shè)備才能裝配其他工序。(3)前道工序完工后,后道工序才能開工;并行兩道工序都完工后,后道工序才能開工等。

按最短加工時(shí)間優(yōu)先以及工序之間的加工裝配約束原則,同時(shí)考慮生產(chǎn)計(jì)劃的柔性,根據(jù)交貨期逆向遞推思想,主要針對(duì)獨(dú)立工序在空閑時(shí)間段上進(jìn)行調(diào)度,從而解決空閑時(shí)間的利用問題。

(1)將分出的獨(dú)立工序在不同設(shè)備上的加工工時(shí)按大小排序。(2)將設(shè)備的空閑時(shí)間段按時(shí)間大小排序。(3)將設(shè)備空閑時(shí)間與獨(dú)立工序的加工工時(shí)進(jìn)行比較,最終將獨(dú)立工序插入到適合的空閑時(shí)間段內(nèi),縮短了設(shè)備的空閑時(shí)間,提高了設(shè)備的利用率。

3 結(jié)語

通過對(duì)設(shè)備空閑時(shí)間的研究,提出了合理利用設(shè)備空閑時(shí)間的方法,對(duì)加單、撤單等臨時(shí)狀況的處理提供了依據(jù),提高了設(shè)備利用率,充分調(diào)度設(shè)備空閑時(shí)間的資源能力,實(shí)現(xiàn)了機(jī)械加工設(shè)備的合理布局,提高了生產(chǎn)效率,使得企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)地位得到了加固,從而提高企業(yè)響應(yīng)市場(chǎng)需求變化的能力。

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