[发明专利]一种基于设备故障调度模型的车间调度仿真方法

说明书

技术领域

本发明属于车间调度仿真方法的技术领域，尤其涉及一种基于设备故障调度模型的车间调度仿真方法。

背景技术

随着科学技术的发展，生产规模越来越大，复杂性越来越高，市场竞争也越来越激烈，因此对企业的管理和对生产过程的监控都提出了更高的要求，面对不同客户的多品种小批量产品需求，要求制造车间能够应对这种动态的多样性要求，企业管理者和IE工程师们面临的问题是:如何针对车间设备发生故障时，分析动态作业车间调度的特点，分析车间设备发生故障对Job-Shop调度结果的影响；如何在订单批量计划改变的情况下对生产过程进行控制，以便最大限度地发挥生产的柔性；如何在订单工期改变的情况下进行管理、决策，使企业产生最大的综合经济效益等。对制造企业来说，为了能够在竞争中立于不败，降低成本是不得不面临的问题，而确保生产车间较高的生产能力和效率，是当务之急。生产调度的目标是：提高生产设备的利用率、提高员工利用率、最大利润、最小化运行费用、最小投资、最大收益，缩短产品的生产周期，使工厂生产能力最大，而设备发生故障必然会对调度结果产生负影响。好的车间调度能使车间在较短时间内接受和处理大量的加工和制造资源等信息，合理调度和配置生产资源，以较短的时间，较高的质量，较低的成本及优质的服务，即在TQCS 上取得成功来使企业在市场竞争中处于优势。设备故障率对于生产加工非常重要，当生产设备发生故障，如何更合理的使用机器设备，摆在了工业工程师的面前。目前，传统的车间调度仿真方法存在设备发生故障的概率大、制品更换设备的重新加工产生缺陷率高、重新装夹浪费时间多、积压浪费的库存成本和延时交货的违约金高的问题。

随着科学技术的发展，生产规模越来越大，复杂性越来越高，市场竞争也越来越激烈，因此对企业的管理和对生产过程的监控都提出了更高的要求，面对不同客户的多品种小批量产品需求，要求制造车间能够应对这种动态的多样性要求，针对车间设备发生故障时，分析动态作业车间调度的特点，分析车间设备发生故障对Job-Shop调度结果的影响，使企业产生最大的综合经济效益等。

车间调度主要是针对一项可分解的工作(如产品制造)，探讨在尽可能满足约束条件(如交货期、工艺路线、资源情况)的前提下，通过下达生产指令，安排其组成部分(操作)使用哪些资源、其加工时间及加工的先后顺序，以获得产品制造时间或成本的最优化。在理论研究中，车间作业调度问题常被称为排序问题或资源分配问题或组合优化问题。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种基于设备故障调度模型的车间调度仿真方法，旨在解决传统的车间调度仿真方法存在设备发生故障的概率大、制品更换设备的重新加工产生缺陷率高、重新装夹浪费时间多、积压浪费的库存成本和延时交货的违约金高的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种基于设备故障调度模型的车间调度仿真方法，该方法通过对车间生产任务进行规划、任务分解、过程融合、过程优化，将生产任务动态分解成不同层次、相互联系的若干个具有逻辑时序的不同粒度的任务，基于每一类设备的故障模型，每一生产任务通过设备选择与匹配，分配给最合适的设备，这样车间调度也就动态形成。

进一步，该方法步骤流程包括建立设备故障调度模型、运行模型进行数据分析、修改模型、实施试验、更换数据进行二次仿真、分析瓶颈、分析仿真结果；

所述的建立设备故障调度模型是指打开Plant Simulation 8.1软件，建立一个Frame，在模型层中插入研究对象，设置仿真时间，仿真时间为连续的100h,即4d4h，然后设置模型全局变量，通过Method编程，最终确定参数，完成建模过程；

所述的运行模型进行数据分析是指打开EventController，运行模型，并对加工时间、单次仿真的运行产出数量和产出率等数据进行分析；。

所述的修改模型是指以最后一个工站为例，讨论工站故障率变化如何来影响产出率，通过单击模型层主菜单Toos，在下拉菜单中选择Custom Attribute，增加两个变量:Availability5和MTTR5，均为实数类型，同时更改Availability的值，修改Reset，运行EventController，最后显示运行结果；

所述的实施试验是指以第二生产线的产出率OutRate_Line2作为系统指标y，设备故障率Availability5是影响y的一个x，通过讨论x和y之间的关系，生成设备故障率与产能之间的关系与回归方程；