[发明专利]通过支持材料短缺的可视化来调度生产过程的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于调度生产过程的方法。

背景技术

组织制造活动的典型途径基于“工作订单(work order)”的概念。这是被结构化成包括管理生产的阶段所需的所有信息的逻辑实体。在这种信息之中，工作订单具有关于所生产的结果物品的细节(这些可以是完成的产品或中间材料)、关于要执行的操作的细节以及关于要使用的资源的细节。资源包括设备、人员和材料。

工作订单被发出以便符合由顾客或库存补充请求发起的需要。如果对于每个工作订单要执行的所有操作的所有资源需求都是满足的或能够符合的，则具有满足这样一组给定的生产请求的订单的生产计划是可行的。即使从全局来说足够量的资源是可用的，在没有适当的调度的情况下也不能保证所有操作的可行性，因为必须为每个操作考虑资源的暂时可用性。当建立生产调度时，许多不同的约束和目标被同时考虑，并且这通常使调度的整个过程不是简单的任务。该问题的复杂性随着要考虑的不同产品、资源和工作订单的数目而增加。通常，在基于计算机的调度系统的帮助下执行建立生产调度的任务。

这样的调度系统包括：数据库，其包含生产数据(这指关于要管理的所有订单和资源的信息)；计算引擎，其实施调度功能集；以及图形用户界面，其通常基于交互式甘特图(interactive Gantt－chart)。

甘特图是一种条形图，并且可以被用来说明工程调度。在图1中描绘了基于计算机的交互式甘特图的例子。该甘特图包括图形对象(其在下文中也被称为矩形或条(bar)，表示是生产调度的部分的任务。甘特图的每个行1到11在x轴上示出了特定机器的时间线(Timeline)。每个着色的矩形表示已被调度用于在机器上进行处理的任务。着色图式的意义对应于用户选择。每种不同的颜色可以表示不同的产品或不同的工具或不同的生产订单代码以便于用户和甘特图上的对象的交互。例如，在甘特图的行2中，时间线包括五个矩形，其中第一个是绿色G，第二个是蓝色B，第三个是绿色G，第四个是紫色P，以及第五个是黄色Y。

这向用户给出在甘特图上以图形的形式显示结果计划的能力，以及在一些情况下向用户给出对生产调度交互地引起变化的能力。这样的交互式工具向用户给出通过定点设备(例如鼠标、跟踪球或触摸屏)在屏幕上移动图形对象的能力。

调度中的普通问题是处理缺少的材料的问题。例如为了开始装配操作，需要一些组件(component)连同适当的工具、设备和人员资源一起在操作开始的时间点同时存在。如果供应这些组件中的一些组件的订单被延迟，则在组装操作中所涉及的所有其它资源将停留(stuck)等待缺少的组件。该问题在不连续的制造环境中是典型的，其由于停留等待某些缺少部分(原材料、组件或中间材料(例如相同的分组件(subassembly)))的订单而可能容易遭受干扰。在这种情况下，针对每个订单和操作的材料可用性的精确和及时调度在确保生产性能的可接受等级方面起主要的作用。

通常用在处理材料问题的生产调度中的方法是模拟与所调度的订单和操作有关的每种材料随时间的可用性。这基本上通过调度软件针对每种材料用“预计可用性平衡(projected availability balance)”的电子计算来完成。在图2中描绘了其例子。该平衡是表示对于所计算的材料的未来估计的可用性对生产或消耗给定材料的所有所调度的订单和操作的时间函数。在初始时间t0，这样的函数的存货值等于与给定材料的当前存货等级对应的“现有(on hand)”量。通过加或减由涉及这种材料的每个所调度的操作在那时所生产的或消耗的量来计算t＞t0的每个其它存货值。当存货值或可用量变成零以下时，该算法预测将发生给定材料的短缺。

对于由生产调度的订单和操作所请求的每种材料，不同的策略可能解决管理短缺的问题。

第一策略：

对于已经存在的生产调度，扫描(scan)预计可用性平衡函数从而查找短缺，并且当一些材料可用性变成零以下时发出警告。于是接收这样的警告的用户将试图通过交互地对调度引起某些变化来管理材料问题。

第二策略：

当建立新的生产调度或更新现有的调度时，通过将操作的材料需求与对应的预计可用性平衡进行比较来检查每个订单和操作的材料可用性。在一种或多种材料短缺的情况下，可以在调度上推迟和/或通过用于创建结果生产计划的调度算法加亮(highlight)(将被用户进一步认出(spot))该操作。利用这样的生产调度，用户可以考虑那些具有缺少的材料的订单或操作，然后在触发执行调度的部分或全局重建之前通过对调度数据引起某些变化来解决这些问题。