FrePPle 供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)在鑄造行業(yè)的應(yīng)用研究

劉 娟，王俊杰，乃曉文，郭軍軍

（共享智能鑄造產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心，寧夏 銀川 750021）

隨著傳統(tǒng)鑄造企業(yè)信息化水平不斷提升，傳統(tǒng)鑄造車間逐步向自動(dòng)化、智能化生產(chǎn)邁進(jìn)，車間智能化鑄造執(zhí)行系統(tǒng)應(yīng)用逐步深入，生產(chǎn)計(jì)劃排程變的至關(guān)重要。FrePPle 是一款開源供應(yīng)鏈管理與APS軟件，本文主要討論該系統(tǒng)在鑄造行業(yè)的應(yīng)用研究。

1 FrePPle 供應(yīng)鏈系統(tǒng)介紹

計(jì)劃是每個(gè)生產(chǎn)與分銷企業(yè)追求持續(xù)績交優(yōu)化中的關(guān)鍵流程，F(xiàn)rePPle 是一款適合不同規(guī)模企業(yè)的高級計(jì)劃與排程開源工具。FrePPle 采用了現(xiàn)代化、模塊化、開放、基于開源組件的開放式架構(gòu)開發(fā)，可方便的與其他IT 應(yīng)用集成。FrePPle 可從銷售訂單開始，下推生產(chǎn)訂單，結(jié)合庫存，現(xiàn)場設(shè)備，人員能力，工石日歷等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)完成時(shí)間周期產(chǎn)能，計(jì)件周期產(chǎn)能，無限產(chǎn)能三種模式的高級排程功能，并且三種模式可以混合使用。該軟件還包含了庫存計(jì)劃管理、補(bǔ)貨計(jì)劃管理、需求預(yù)測等功能。

2 FrePPle 應(yīng)用在鑄造行業(yè)的可行性

生產(chǎn)計(jì)劃排程對于制造企業(yè)來說是至關(guān)重要的，能否有交、及時(shí)掌控生產(chǎn)的每個(gè)環(huán)節(jié)，體現(xiàn)了一個(gè)企業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的管理水平，鑄造作為制造業(yè)的基礎(chǔ)亦是如此。但生產(chǎn)計(jì)劃排程具有行業(yè)性，與工藝密切相關(guān)，所以在實(shí)施生產(chǎn)計(jì)劃排程時(shí)，要結(jié)合行業(yè)特點(diǎn)，同時(shí)，除行業(yè)性外，與企業(yè)生產(chǎn)線的自動(dòng)化程度也有非常大的關(guān)系。鑄造屬于離散制造業(yè)，工序間存在業(yè)務(wù)關(guān)聯(lián)，主要通過物流實(shí)現(xiàn)上下序的串聯(lián)，形成產(chǎn)線，隨著裝備技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)代鑄造企業(yè)引進(jìn)了自動(dòng)化的生產(chǎn)設(shè)備和物流設(shè)備，提升了企業(yè)生產(chǎn)交率和質(zhì)量，同時(shí)從計(jì)劃排程的角度，這種方式也明確了各個(gè)生產(chǎn)工序的產(chǎn)能和流轉(zhuǎn)節(jié)拍，排產(chǎn)主要考慮以下方面的因素：

1）應(yīng)用自動(dòng)化的生產(chǎn)設(shè)備和物流設(shè)備構(gòu)成流水線，不斷縮短生產(chǎn)節(jié)拍和物流節(jié)拍趨向流程制造，是離散制造業(yè)追求的目標(biāo)，也是發(fā)展趨勢；

2）傳統(tǒng)手工為主的鑄造企業(yè)，生產(chǎn)能力和生產(chǎn)節(jié)拍較難形成標(biāo)準(zhǔn)定額，人為因素非常大，造成排程結(jié)果準(zhǔn)確率低，難以指導(dǎo)現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)；

3）傳統(tǒng)手工為主的鑄造企業(yè)，難以實(shí)時(shí)掌握現(xiàn)場生產(chǎn)狀況，無法及時(shí)應(yīng)對異常進(jìn)行調(diào)整。

FrePPle 針對上述問題提供了完整的解決方案。FrePPle 在滿足所有資源，人員，物料以及提前期約束的條件下產(chǎn)生生存排程計(jì)劃。在FrePPle 中產(chǎn)能被分為4 種類型：

1）默認(rèn)類型：如圖1 所示，默認(rèn)資源模型具有連續(xù)的容量表示。資源大小為資源連續(xù)的和。負(fù)載量指定在操作的整個(gè)持續(xù)時(shí)間內(nèi)使用了多少資源。此資源模型通常用于短期詳細(xì)計(jì)劃和調(diào)度。

圖1 默認(rèn)類型

2）時(shí)間桶類型：如圖2 所示，時(shí)間桶資源模型中容量表示為每個(gè)容量桶的總可用資源小時(shí)數(shù)。每個(gè)容量桶的可用小時(shí)數(shù)是根據(jù)資源大小和可用工作小時(shí)計(jì)算的。這個(gè)資源模型通常用于中期主計(jì)劃。

圖2 時(shí)間桶類型

3）量桶：如圖3 所示，數(shù)量桶資源模型中容量表示為每個(gè)容量桶的總數(shù)量。資源的maximum _calendar 定義了時(shí)間桶以及每個(gè)時(shí)間桶可用的容量（以人-小時(shí)/機(jī)器-小時(shí)表示）。每次操作都會(huì)消耗起始時(shí)間桶內(nèi)資源容量的“負(fù)荷量*操作量”。這個(gè)資源模型通常用于中期主計(jì)劃。

圖3 量桶

4）無限資源：如圖4 所示，在無限資源模式，產(chǎn)能不受限制。

圖4 無限資源模式

在許多行業(yè)，相同的操作可以由不同的機(jī)器、工具或操作人員來完成。然而，我們可能希望將給定的操作限制在某些資源上，這在frePPLe 中是通過使用技能的概念實(shí)現(xiàn)的。例如：新機(jī)器可以執(zhí)行與舊機(jī)器相同的任務(wù)（通常更快）。只有具有特定技能的操作人員才能完成給定的操作。

資源可以分配技能，這代表了某些資格。分配的技能可以是有交的，并且優(yōu)先定義算法如何在合格的資源中選擇資源。還可以將資源組織在一個(gè)層次樹中，將類似的資源分組在一起。一個(gè)操作可以加載一個(gè)資源或一個(gè)資源池，您可以指定執(zhí)行該操作所需的技能。然后規(guī)劃算法將自動(dòng)從資源池中選擇一個(gè)具有所需技能的可用資源。

資源可能需要設(shè)置時(shí)間來更改不同設(shè)置/配置之間的配置。這款型號清潔，安裝新工具，重新校準(zhǔn)，喂養(yǎng)新原料等所需的時(shí)間。

這種轉(zhuǎn)換可以采取相當(dāng)大的時(shí)間，因此對生產(chǎn)計(jì)劃產(chǎn)生了重要影響。生產(chǎn)計(jì)劃者需要在批處理中將生產(chǎn)訂單組合在一起，以便在降低由此類分組造成的轉(zhuǎn)換時(shí)間和額外庫存之間找到平衡。

借助于FrePPle 在資源上的強(qiáng)大可配置能力，多種不同的產(chǎn)能類型結(jié)合，與高級排程算法，可以把鑄造行業(yè)中不可量化的人員基本產(chǎn)能，不同工人直接的技能差異，產(chǎn)品之間的特殊生產(chǎn)要求等，全部通過FrePPle 系統(tǒng)的資源系統(tǒng)管理起來，為高級排產(chǎn)提供完備的，可行的排產(chǎn)數(shù)據(jù)。

同時(shí)借助于FrePPle 排產(chǎn)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)調(diào)整功能，可以在界面上的甘特圖中已拖動(dòng)的方式更改計(jì)劃時(shí)間，可以大大增加排產(chǎn)使用人員的便利性和學(xué)習(xí)成本。

3 FrePPle 在鑄造行業(yè)的應(yīng)用

某鑄造企業(yè)通過使用開源FrePPle 軟件達(dá)成從銷售訂單、采購訂單、生產(chǎn)訂單、生產(chǎn)排程、生產(chǎn)執(zhí)行、生產(chǎn)入庫、銷售發(fā)貨全過程生產(chǎn)管理。

1）銷售合同簽訂后在系統(tǒng)內(nèi)錄入銷售訂單，如圖5、圖6 所示。

圖5 增加銷售訂單操作界面

圖6 增加完成的銷售訂單展示

2）將銷售訂單根據(jù)交期、生產(chǎn)數(shù)量及生產(chǎn)日歷情況轉(zhuǎn)為生產(chǎn)計(jì)劃，如圖7、圖8 所示。

圖7 銷售訂單生產(chǎn)計(jì)劃

圖8 資源狀態(tài)

3）搭建物料BOM，并通過MRP 運(yùn)算生成采購物料需求，指導(dǎo)物料采購，如圖9、圖10 所示。

圖9 BOM 清單

圖10 物料采購單

4）根據(jù)生產(chǎn)車間資源情況進(jìn)行產(chǎn)品生產(chǎn)訂單自動(dòng)排程，支持甘特圖可視化排程，如圖11 所示。

圖11 底座計(jì)劃排程

5）將排程好的有計(jì)劃開始時(shí)間及結(jié)束時(shí)間的工序生產(chǎn)計(jì)劃下發(fā)現(xiàn)場，根據(jù)現(xiàn)場產(chǎn)品生產(chǎn)情況及時(shí)進(jìn)行生產(chǎn)報(bào)工，如圖12 所示。

圖12 訂單報(bào)工

6）產(chǎn)品生產(chǎn)完成后，進(jìn)行產(chǎn)品入庫后，根據(jù)銷售訂單進(jìn)行產(chǎn)品銷售揀配發(fā)貨，完成產(chǎn)品全流程生產(chǎn)管理，如圖13 所示。

圖13 成品配送

4 總結(jié)

FrePPle 作為一款開源級別，可免費(fèi)使用的供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)/APS 高級排產(chǎn)系統(tǒng)，在其出色的資源定制功能、產(chǎn)能模型、排產(chǎn)邏輯、甘特圖調(diào)整等多個(gè)方面值得現(xiàn)有鑄造行業(yè)工業(yè)軟件系統(tǒng)借鑒。FrePPle同時(shí)具備產(chǎn)、銷、存、供應(yīng)鏈全流程管理，可用于中小企業(yè)產(chǎn)銷存的信息化管理。制造業(yè)相關(guān)組織或人員可深入研究其原理和源碼，把其軟件設(shè)計(jì)思想深入學(xué)習(xí)后，融入現(xiàn)有MES 系統(tǒng)的開發(fā)中去，同時(shí)也可考慮將其集成進(jìn)現(xiàn)有MES 系統(tǒng)中，作為排產(chǎn)邏輯單元，或者二次定制后成為獨(dú)立的APS 系統(tǒng)作為公司產(chǎn)品出售。