一种索具产品多工序协同生产排程优化方法及系统与流程

本技术涉及智能制造与制造执行系统，更具体地说，涉及一种索具产品多工序协同生产排程优化方法及系统。

背景技术：

1、索具产品（如钢丝绳套、链条索具等）广泛应用于起重吊装、港口物流、建筑施工及船舶系泊等场合，其生产过程通常包括下料、绞股（编花）、接头压制、热处理、表面处理及检验包装等多道工序，各道工序对应的设备类型、加工能力及生产节拍存在较大差异，且订单普遍具有产品品类多、单笔批量小、规格差异大的特点，相邻工序之间通常设置在制品缓冲区进行衔接。上述生产特点对多工序协同生产排程提出了较高要求，但现有的排产方法仍存在以下不足：

2、其一，现有排产方法通常预先假定某一工序为固定不变的瓶颈工序，并据此制定生产计划，而索具产品各工序的实际有效产能受设备运行状态、换型换模、在制品不良返修等因素的动态影响，实际瓶颈工序可能随订单结构变化、设备状态波动而发生转移（即“瓶颈漂移”）。采用固定瓶颈假设难以适应生产现场的动态变化，容易导致排产方案与实际产能不匹配，造成工序间等待或产能浪费。

3、其二，现有排产方法在对瓶颈工序前缓冲区在制品进行批次划分时，通常仅按照订单先后顺序或单一规格分类进行简单组批，未充分考虑在制品之间在物料规格、工装夹具共用等方面的工艺兼容性，容易出现同一批次内工艺不兼容、频繁换型换模的情况，也可能导致部分在制品因批次长期无法凑满而滞留于缓冲区，影响生产效率与设备利用率。

4、其三，现有排产方法在确定候选生产批次的投产时机时，通常仅依据批次是否达到满员这一单一指标进行投产决策。未综合考虑在制品在缓冲区内的等待时长以及所属订单的交期紧急程度，难以在保证批次饱和度与保证订单按期交付之间取得平衡，容易造成部分紧急订单延误交付，或部分批次为凑满数量而过度等待。

5、其四，现有排产方法通常按照工艺路线顺序独立制定各工序的排产计划，未能充分考虑瓶颈工序的实际投产节奏对前道工序的反向牵引作用，也未考虑各前道工序自身存在的不良损耗对物料传递数量的影响，容易导致前道工序与瓶颈工序衔接不畅，出现瓶颈工序因来料不足而断料、或前道工序因产出过量而积压的情况。

6、其五，现有排产方法通常依赖人工经验对排产方案进行定期或不定期调整，缺乏对瓶颈工序漂移的自动检测机制，也缺乏基于生产执行反馈数据对排产参数进行闭环迭代修正的机制，导致排产方案难以随生产现场实际情况的变化及时、准确地自适应更新。长期运行后排产所依据的参数与实际生产状况可能产生较大偏差，进而影响排产方案的有效性。

7、综上所述，如何实现索具产品多工序生产过程中瓶颈工序的动态识别与有效调控，合理规划候选生产批次及投产时机，并根据实际生产状态变化对排产方案进行自适应优化，已经成为亟需解决的技术问题。

技术实现思路

1、为了克服现有技术存在的一系列缺陷，本技术的目的在于针对上述问题，提供一种索具产品多工序协同生产排程优化方法，包括如下步骤：

2、基于索具产品的工艺路线信息、工序兼容性规则及在制品状态数据确定各工序的生产约束关系；

3、采集各工序实时运行状态，并结合生产约束关系确定当前瓶颈工序，计算瓶颈工序的动态有效产能；

4、基于生产约束关系及瓶颈工序的动态有效产能，对瓶颈工序前缓冲区的在制品进行兼容性聚类，生成候选生产批次；

5、获取候选生产批次的批次饱和度、在制品等待时长及订单交期，并根据批次饱和度、在制品等待时长及订单交期确定候选生产批次的投产时机；

6、结合生产约束关系及瓶颈工序的动态有效产能，由候选生产批次的投产时机反向确定前道工序投产节奏，生成多工序协同生产排程方案。

7、在一些实施例中，索具产品工艺路线信息的获取方法为：

8、获取待排产订单的产品品类及规格参数；

9、根据产品品类匹配对应的工艺路线模板，并基于规格参数对工艺路线模板进行修正，生成待排产订单对应的工艺路线；

10、根据工艺路线确定各工序的加工顺序、设备配置、工装夹具配置、工时定额及物料对应关系，得到索具产品工艺路线信息。

11、在一些实施例中，确定当前瓶颈工序的方法为：

12、获取各工序在预设监测周期内的运行状态数据；

13、对运行状态数据进行归一化处理，并基于预设权重系数进行融合计算，得到各工序对应的综合瓶颈评分；

14、基于综合瓶颈评分，筛选出评分最高且超过预设瓶颈判定阈值的工序作为候选瓶颈工序；

15、当存在多个候选瓶颈工序时，基于产能约束条件，对各候选瓶颈工序的生产节拍影响程度进行评估；

16、将对整体生产节拍影响程度最大的候选瓶颈工序确定为当前瓶颈工序。

17、在一些实施例中，动态有效产能的获取方法为：

18、获取瓶颈工序在当前监测周期内的理论产能、历史设备综合效率以及与产能变化相关的动态扰动信息；

19、根据历史运行数据对历史设备综合效率进行滚动更新，并根据候选生产批次的在制品规格差异确定换型换模时间；

20、基于更新后的历史设备综合效率、换型换模时间及在制品不良品返修比例，计算瓶颈工序对应的产能损失量；

21、根据理论产能及产能损失量，确定瓶颈工序在当前时间窗口内的动态有效产能。

22、在一些实施例中，对瓶颈工序前缓冲区的在制品进行兼容性聚类的方法为：

23、获取瓶颈工序前缓冲区内各在制品的多维属性数据，多维属性数据至少包括物料规格属性、订单优先级属性及工装共用属性；

24、基于多维属性数据，构建各在制品对应的聚类特征向量；

25、基于聚类特征向量构建兼容性约束空间，并在兼容性约束空间内进行聚类划分，得到候选生产批次；

26、基于预设批量约束规则对候选生产批次进行校验与调整，得到满足批量约束的候选生产批次。

27、在一些实施例中，获取候选生产批次的批次饱和度、在制品等待时长及订单交期的方法为：

28、获取候选生产批次中已聚类的在制品数量以及瓶颈工序的单次最优加工批量，并基于所述已聚类的在制品数量和所述单次最优加工批量确定批次饱和度；

29、将所述批次饱和度与预设饱和度阈值进行比较，并基于比较结果确定候选生产批次的基础投产条件；

30、当所述批次饱和度未达到所述预设饱和度阈值时，获取候选生产批次内各在制品的等待时长及对应订单交期，并基于所述等待时长和所述订单交期对投产时机进行补充评估；

31、基于在制品到达缓冲区的时间戳与当前时刻之间的时间差计算所述在制品等待时长，并将所述等待时长与预设等待时长上限进行比较；

32、当任一在制品的等待时长超过所述等待时长上限时，触发强制并入机制，将该在制品并入工艺兼容且距离最近的候选生产批次；

33、基于订单交期与当前日期之间的时间差、历史延误记录及客户等级确定订单交期紧急度系数，并基于所述紧急度系数调整候选生产批次的投产优先级。

34、在一些实施例中，确定候选生产批次的投产时机的方法为：

35、获取候选生产批次的批次饱和度、在制品等待时长及订单交期信息，并构建投产评价指标集；

36、对投产评价指标集中的各指标进行归一化及加权融合，得到各候选生产批次的综合投产优先级得分；

37、根据综合投产优先级得分确定候选生产批次的投产排序；

38、结合当前时刻与预设投产窗口，确定投产时点，并在投产时点触发投产。

39、在一些实施例中，反向确定前道工序投产节奏的方法为：

40、根据投产时机及动态有效产能确定瓶颈工序对应的目标投产时间点及目标生产节拍；

41、根据工艺路线信息确定各前道工序对应的单件工时定额及相邻工序间的安全库存需求；

42、以目标投产时间点为基准，结合单件工时定额及安全库存需求，采用节拍倒推方式逐级确定各前道工序对应的投产时间点及投产数量；

43、当存在多条并行前道工序汇入瓶颈工序时，对各并行前道工序分别执行节拍倒推计算；

44、基于各前道工序的产能约束对节拍倒推结果进行可行性校验，并在不满足节拍约束时对对应前道工序的投产时间点和投产数量进行调整。

45、在一些实施例中，还包括：

46、持续采集各工序实时运行状态，并基于工序实时运行状态及生产约束关系检测瓶颈工序是否发生漂移；

47、若检测到瓶颈工序发生漂移，则重新确定当前瓶颈工序，并依次重新执行瓶颈工序动态有效产能计算、候选生产批次生成及前道工序投产节奏确定，更新多工序协同生产排程方案；

48、若未检测到瓶颈工序发生漂移，则维持当前的多工序协同生产排程方案；

49、获取生产执行反馈数据，并基于生产执行反馈数据对生产约束关系中的工序运行参数、瓶颈工序动态有效产能计算参数及候选生产批次投产参数进行迭代修正，得到优化后的多工序协同生产排程方案。

50、本技术目的还在于提供一种索具产品多工序协同生产排程优化系统，用于实现上述的索具产品多工序协同生产排程优化方法，包括：

51、约束关系确定模块，用于基于索具产品的工艺路线信息、工序兼容性规则及在制品状态数据确定各工序的生产约束关系；

52、瓶颈产能计算模块，用于采集各工序实时运行状态，结合生产约束关系确定当前瓶颈工序，并计算其动态有效产能；

53、批次调度模块，用于基于生产约束关系及瓶颈工序动态有效产能，对瓶颈工序前缓冲区在制品进行兼容性聚类生成候选生产批次，结合批次饱和度、在制品等待时长及订单交期确定投产时机，并反向确定前道工序投产节奏，生成多工序协同生产排程方案。

54、与现有技术相比，本技术具有以下有益效果：

55、本技术通过动态识别生产瓶颈、优化批次投产时机并反向协调前后工序节拍，实现索具产品多工序生产资源的协同调度，降低瓶颈工序等待与产能浪费，提高生产排程的灵活性、稳定性及整体生产效率。