如何布局智能工厂,包含哪些因素最影响智能工厂

2020-10-26 18:56:48

随着制造精益和制造数字化的不断发展,形成了包含11个模块的MES制造执行系统。

1、生产计划排放。

2、经营者管理。

3、生产单位分配。

4、资源状态管理。

5,产品跟踪管理。

6、质量管理。

7、文档图纸管理。

8、设备维护管理。

9、设备性能分析。

10、车间数据收集。

11、制造过程管理。

mes系统软件.jpg

MES是将前端产品设计、流程定义阶段产品数据管理与后端制造阶段的生产数据管理集成在一起,将产品设计、生产流程、维修服务闭环与整个生命周期管理集成在一起的智能工厂的核心。

APS是「进阶计划排程」。APS本来就是MES的模块,可能是因为优化排放太重要,技术门槛太高,单独用作功能软件。APS必须满足资源限制,在生产过程中平衡各种生产资源。

应在不同的生产瓶颈阶段提出最佳的生产日程计划。

要实现快速计划,迅速应对需求变化。

不能小看一个车间一个工厂的计划日程问题。在学术上,这是一个大型系统、复杂系统的优化问题。

日程是顺序,先做什么,然后做什么的问题。(阿尔伯特爱因斯坦的日程安排)但是你可以这样想象。可以想象,数百台设备和数百人需要同时执行各种任务。如何在各种限制(设备能力、人力、时间、场所、材料等)条件(或动态变化)下实现目标(交付时间、设备有效利用率、最低成本等)。

举个简单排序的例子。

假设计算机每秒可以处理

1,1,

000,000序列,我们想建立一个最佳的调度系统。9个jobs不到1秒就能完成,11个需要1分钟左右。如果给20个jobs,找到最佳日程需要77147年!

实际计划调度问题涉及数百台设备、数千个订单(jobs),可见大规模系统优化调度问题非常复杂。

当然,人们不会愚蠢地用手无寸铁方法来计算。协调员和计算机专家多年来一直在寻找解决大型系统优化的快速方法方法。

调整法、启发式法、规则法、模拟法、基因法等对特定需求有各自的特点,有些是“计算快”,但结果不是最优的解决方案,有些收敛非常慢,不实用。

就连学术理论界也曾怀疑是否有最佳解决方案。直到几年前,美国一位应用数学家(EYUAN  SHI)还发明了分割重叠(NP)算法,该算法产生了马克夫链,实现了全球收敛,并提供了提出最佳解决方案的置信区间。(威廉莎士比亚,Northern Exposure(美国电视),)这成为解决大型系统复杂系统优化问题的捷径。

目前,APS 行业状态APS在企业中有许多成功的应用程序,特别是与MES模块的集成应用程序。钢铁、化工等计划调度问题比较简单,所以优化的调度容易实施。由于离散制造业中调度问题的复杂性,APS几乎所有APS系统都采用规则或启发式算法。

规则或启发式算法的最大优点是可以快速获得可行的调度结果,但不能保证最佳解决方案或量化调度结果。对于简单的过程,任何算法都能得到几乎相似的结果的订单很少。复杂的调度问题根据是否具有优化功能,结果可能会有很大的不同。

高级计划日程(APS)的核心是“高级”一词。否则就只剩下计划日程了。很多研究数据显示:

用规则法或启发法获得的日程结果在最佳日程上可能会有30%-150%的差异。

APS在处理100个订单时,是否以最低延迟订单为目标进行优化,共累计30个订单,可能会对企业造成很大损失。由于优化算法的技术局限性,目前中国市场上的大部分“APS”产品以“无法计算”为由进行了大量的手动干预(例如:

人为地制定了很多规则,这些规则本身可能不好)或者忽视了一些问题。

价格到APS的价格从1万元到1200万元。

简单算法的低端产品对于一些过程简单的中小企业,从手动转向APS排放,可以说是一种进步,也起到了辅助决策的作用。(威廉莎士比亚、Northern Exposure(美国电视剧)、简单算法产品)很多企业的实际生产非常复杂。APS是企业管理软件中技术含量最高的产品应用程序,可以将企业生产力提高几到几十%。

具有最佳调度的APS 价格定位至少要有几十万个。这表明中国APS的市场和技术都不成熟。需要什么样的APS?

APS是一款具有高度智能的生产计划调度功能的企业管理软件,在多任务处理的复杂条件和制约因素较多的生产过程中,充分利用企业的资源条件,找到最佳的调度结果。

APS的核心是寻找最佳结果的优化计算引擎。在实际生产中,管制产业企业(小批量、多品种、订单变更)是一个任务、资源、工程过程复杂、制约性强、完全动态的过程。

企业需要的是在可接受的时间(如10分钟)内排出最佳日程计划。

而且,可以判断和量化该日程计划的优化程度,还可以预测未来的影响(例如,可以看到3个月后的情况)。APS要有很强的适应性。企业的实际经营运营在不同的时间会遇到不同的要求。例如,有时要求最短的交货期,有时要求最佳设备利用率,有时要求最低库存,有时遇到紧急插头,APS需要根据企业的需求,轻松地满足企业不同时期的需求。

APS的人机接口必须符合企业调度员的思维模式和调度习惯。经过非常复杂的培训适应计算机的需求是企业用户不能接受的。MES和APS为一体的APS和MES在排产功能上重叠。

但是目前,APS和MES合并为一个,实施4个闭环的趋势。

1、需求预测和订单承诺闭环

2、规划和排放闭环。

3、实施排放和闭环。

4、订单承诺及订单履约出货闭环。

形成系统自治、自我反馈、自我决定。


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