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網(wǎng)絡(luò)化制造的車(chē)間天車(chē)調(diào)度研究
論文關(guān)鍵詞:網(wǎng)絡(luò)化制造 天車(chē) 調(diào)度
論文摘要:本文分析了網(wǎng)絡(luò)化制造的車(chē)間中天車(chē)在響應(yīng)各工作地的任務(wù)請(qǐng)求時(shí)存在的問(wèn)題,提出了一種以提高車(chē)間設(shè)備利用率為目的,天車(chē)服務(wù)必須圍繞任務(wù)需求的天車(chē)優(yōu)化服務(wù)模型,并給出了硬件需求和軟件流程圖。
制造業(yè)正向著網(wǎng)絡(luò)化智能化、數(shù)字化、集成化、柔性化、和敏捷化方向發(fā)展。制造企業(yè)利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù),開(kāi)展產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、銷(xiāo)售、采購(gòu)和管理等一系列活動(dòng)的總稱(chēng)為網(wǎng)絡(luò)化制造。中國(guó)目前制造業(yè)特別是中小企業(yè),對(duì)現(xiàn)有制造資源進(jìn)行大規(guī)模更新的機(jī)會(huì)很小。中小企業(yè)要提高核心企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力,只有充分利用其現(xiàn)有資源和現(xiàn)代信息技術(shù),對(duì)現(xiàn)有制造系統(tǒng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化改造與性能提升,支持和實(shí)施網(wǎng)絡(luò)化制造,實(shí)現(xiàn)資源集成與共享。作為制造企業(yè)的物化中心,產(chǎn)品最終要通過(guò)車(chē)間制造出來(lái),車(chē)間制造資源的狀態(tài)最終決定了一個(gè)企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)能力。
車(chē)間制造資源主要包括三部分:硬件資源、軟件資源和人力資源。這三類(lèi)資源是相輔相成的。車(chē)間制造資源及制造過(guò)程的優(yōu)化管理,必須提高車(chē)間設(shè)備的利用效率[1]。隨著機(jī)床設(shè)備的自動(dòng)化程度提高,生產(chǎn)效率飛速提高,生產(chǎn)車(chē)間的物流量越來(lái)越大。天車(chē)(吊車(chē))成為車(chē)間三種資源調(diào)度的核心,天車(chē)(吊車(chē))的調(diào)度優(yōu)化為題日益突出。
美國(guó)麻省理工學(xué)院總結(jié)日本豐田汽車(chē)公司制造車(chē)間的生產(chǎn)模式而提出精益生產(chǎn)方式LP(1ean production)生產(chǎn)理念[2]。按照精益生產(chǎn)的思想,浪費(fèi)形式通常有以下7種:①過(guò)多制作造成的浪費(fèi);②等待造成的浪費(fèi);③搬運(yùn)造成的浪費(fèi);④加工造成的浪費(fèi);⑤庫(kù)存造成的浪費(fèi);⑥動(dòng)作中的浪費(fèi);⑦生產(chǎn)不良品產(chǎn)生的浪費(fèi)[3]。中國(guó)許多制造企業(yè)都存在上述部分甚至全部浪費(fèi),使企業(yè)在微利或無(wú)利狀態(tài)下掙扎。本文就車(chē)間內(nèi)等待和搬運(yùn)產(chǎn)生的浪費(fèi)進(jìn)行分析,改善作為車(chē)間物流核心的天車(chē)調(diào)度,從而促進(jìn)車(chē)間各項(xiàng)工作有序進(jìn)行,減小浪費(fèi),提高效率,響應(yīng)國(guó)家節(jié)能減排的號(hào)召。
一般情況l臺(tái)天車(chē)橫向行走電機(jī)、縱向行行走電機(jī)和有卷?yè)P(yáng)電機(jī),3臺(tái)電機(jī)總?cè)萘考s50 kW,天車(chē)主要用于大質(zhì)量、長(zhǎng)距離運(yùn)輸物品的轉(zhuǎn)移、搬運(yùn)和裝卸任務(wù)[4]。在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng),它更多的應(yīng)用于短周期轉(zhuǎn)運(yùn)和不足500 kg的物品,平均負(fù)荷率≤10%～15%,而且倒行、逆行及空程移動(dòng)較多,是重大的浪費(fèi)。
天車(chē)響應(yīng)各工作地的任務(wù)請(qǐng)求時(shí),存在如下問(wèn)題:①高速運(yùn)行的天車(chē)頻繁無(wú)規(guī)律地往返搬運(yùn)物料是安全隱患。②天車(chē)通常按照服務(wù)請(qǐng)求的先后順序進(jìn)行響應(yīng),當(dāng)相鄰請(qǐng)求的工作地相距較遠(yuǎn),需要天車(chē)長(zhǎng)距離空程行走時(shí),導(dǎo)致巨大的電能浪費(fèi);③天車(chē)對(duì)工作地服務(wù)請(qǐng)求的響應(yīng)取決于天車(chē)操作者眼睛發(fā)現(xiàn)或耳朵聽(tīng)見(jiàn),造成請(qǐng)求天車(chē)服務(wù)得不到響應(yīng),工作地停工等待,造成時(shí)間、設(shè)備的浪費(fèi),④對(duì)所運(yùn)送物品數(shù)量、種類(lèi)不清楚,裝吊注意事項(xiàng)不清楚,進(jìn)而導(dǎo)致系統(tǒng)生產(chǎn)效率低下;⑤主觀決定是否響應(yīng)請(qǐng)求,當(dāng)多個(gè)工作地同時(shí)提出服務(wù)請(qǐng)求時(shí),天車(chē)操作者往往難以判斷應(yīng)該優(yōu)先響應(yīng)哪一請(qǐng)求,導(dǎo)致本該優(yōu)先響應(yīng)的服務(wù)請(qǐng)求卻排在了后面,進(jìn)而導(dǎo)致生產(chǎn)的不均衡,甚至高價(jià)值、高精密的機(jī)床等設(shè)備閑置,造成很大的浪費(fèi),影響最終的裝配進(jìn)程。對(duì)天車(chē)進(jìn)行科學(xué)調(diào)度,消除不科學(xué)調(diào)度引起的浪費(fèi),成為一個(gè)提高精益生產(chǎn)模式下的一個(gè)重要課題。盧曉紅等提出把天車(chē)服務(wù)問(wèn)題看成隊(duì)列問(wèn)題[5],不太符合車(chē)間實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)。
天車(chē)服務(wù)任務(wù)是臨時(shí)實(shí)體,天車(chē)服務(wù)必須圍繞任務(wù)需求。相對(duì)來(lái)說(shuō),機(jī)床等設(shè)備的閑置浪費(fèi)比天車(chē)閑置、空程浪費(fèi)造成的損失大得多,首先需要充分利用車(chē)間網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),構(gòu)建起科學(xué)的通信體系,防止出現(xiàn)服務(wù)請(qǐng)求不到位造成出現(xiàn)服務(wù)請(qǐng)求的誤報(bào)、漏報(bào),造成操作者的等待,同時(shí)便于操作人員輸入、管理。為了能夠滿(mǎn)足以上要求,本文認(rèn)為首先要對(duì)車(chē)間天車(chē)服務(wù)的范圍進(jìn)行科學(xué)的區(qū)域劃分并進(jìn)行標(biāo)號(hào),明確任務(wù)的始發(fā)地和目的地,各操作區(qū)域服務(wù)量大致相當(dāng),達(dá)到服務(wù)區(qū)域的均衡。各區(qū)域通過(guò)合適的網(wǎng)絡(luò)(可以是專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)也可以是搭載其他網(wǎng)絡(luò)信息傳輸系統(tǒng))系統(tǒng)連接到車(chē)間網(wǎng)絡(luò)中心,使其成為網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的子系統(tǒng)。由網(wǎng)絡(luò)中心的天車(chē)調(diào)度程序進(jìn)行天車(chē)服務(wù)的調(diào)度,將調(diào)度指令發(fā)送給天車(chē),天車(chē)實(shí)時(shí)將當(dāng)前調(diào)度情況實(shí)時(shí)的反饋給網(wǎng)絡(luò)中心。
天車(chē)接受工作區(qū)域或網(wǎng)絡(luò)調(diào)度中心任務(wù)時(shí)主要需要如下參數(shù)(由天車(chē)區(qū)域根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)需要實(shí)時(shí)提供,通過(guò)網(wǎng)絡(luò)輸送給網(wǎng)絡(luò)中心。也可由網(wǎng)絡(luò)中心根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)提前輸入):
(1)任務(wù)請(qǐng)求地點(diǎn)代碼與時(shí)間worktime
(2)目的地代碼reach code
(3)等待時(shí)間(待運(yùn)物品裝載和卸載所需時(shí)間)waittime
(4)最早響應(yīng)時(shí)間(任務(wù)能夠執(zhí)行的最早時(shí)間)firsttime
(5)最遲響應(yīng)時(shí)間(不影響生產(chǎn)的最遲時(shí)間)lasttime
(6)任務(wù)特征(待運(yùn)物品的編號(hào)(numbe)重量(weight)、次數(shù)(frequency)以及其他特殊要求如設(shè)備編號(hào)等
(7)任務(wù)的重要程度(優(yōu)先級(jí))level
(8)任務(wù)的撤銷(xiāo)。cancel
天車(chē)在運(yùn)行過(guò)程中需要處理如下參數(shù)(這些參數(shù)由天車(chē)實(shí)時(shí)輸入網(wǎng)絡(luò)中心):
天車(chē)當(dāng)前位置坐標(biāo)ablen、天車(chē)正在響應(yīng)的任務(wù)present、天車(chē)當(dāng)前服務(wù)的目的地reachtime
網(wǎng)絡(luò)中心通過(guò)設(shè)計(jì),需要完成如下工作:
服務(wù)的提出lodge、服務(wù)的撤銷(xiāo)或完成cancel、計(jì)算完成當(dāng)前任務(wù)所需要時(shí)間complettime
把天車(chē)響應(yīng)工作地請(qǐng)求問(wèn)題轉(zhuǎn)化為響應(yīng)各工作地的請(qǐng)求任務(wù)的服務(wù)系統(tǒng),該系統(tǒng)不應(yīng)是先來(lái)先服務(wù)的排隊(duì)系統(tǒng),而應(yīng)是根據(jù)任務(wù)優(yōu)先級(jí)組成的在時(shí)間允許下的路線(xiàn)最短優(yōu)化服務(wù)系統(tǒng)。為了減少空程,把最短路線(xiàn)問(wèn)題轉(zhuǎn)換為求任務(wù)請(qǐng)求地點(diǎn)代碼最接近數(shù)問(wèn)題,通過(guò)尋求上一任務(wù)目的地編碼的最接近數(shù)為下一任務(wù)的始發(fā)地代碼,使路徑和最小,執(zhí)行時(shí)間最短,從而求路徑長(zhǎng)度總和,時(shí)間總和最短,尋求天車(chē)最佳路線(xiàn)。系統(tǒng)的流程如圖1。同時(shí),由于天車(chē)任務(wù)中加入了轉(zhuǎn)運(yùn)物品的特征(見(jiàn)任務(wù)特征),車(chē)間物流實(shí)施的輸入到網(wǎng)絡(luò)管理總系統(tǒng),使得車(chē)間物流在控制室里可以很清晰的看到。
本文提出了一種在保證車(chē)間設(shè)備不閑置的情況下,天車(chē)服務(wù)時(shí)間和路程最短的調(diào)度系統(tǒng),為車(chē)間網(wǎng)絡(luò)化管理走向?qū)嶋H應(yīng)用給出了參考。但本文沒(méi)有給出具體的物流優(yōu)先級(jí)劃分原則,和區(qū)域劃分辦法以及相關(guān)的編碼方法,這些需要車(chē)間根據(jù)自身情況去編碼。同時(shí)本文沒(méi)有考慮實(shí)際應(yīng)用時(shí)的人為因素。
通過(guò)設(shè)計(jì)該系統(tǒng),促進(jìn)車(chē)間硬件資源、軟件資源和人力資源優(yōu)化調(diào)度,可以作為網(wǎng)絡(luò)化車(chē)間的一個(gè)子系統(tǒng)。通過(guò)該系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)管理人員可以清晰的看到車(chē)間內(nèi)的物流,為車(chē)間總體網(wǎng)絡(luò)化、智能化支持。
參考文獻(xiàn)
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