一、项目介绍

1.生产计划现状

        某PCBA企业的产品生产是典型的多品种、小批量、多变化的生产模式。其中产品种类有1000多种,主流的200多种,每个月数百个生产订单,分解到工序以后的工单达数千个。
该企业的计划采用了计划部、生产管理部、车间调度**模式。计划、排程、下达、报工、调度基本依赖于人工、会议、纸质方式,每周两次调度会;每天下达两次计划,计划、排程、调度工作异常繁重、粗放,对人的能力、经验要求极高。
生产管理部下达生产订单给每个车间以后,每个车间调度计划员根据车间原有计划执行情况、资源情况、关联车间的计划等进行详细计划排程。由于各个车间的计划有前后关联性,车间调度计划员根据需要进行沟通,对车间级计划进行排程和调整。

2.业务需求难点

       PCBA企业的生产标准工艺路线为:“(烧程)-SMT-(成型)-插件-波峰焊-压接-测试-老化”,通过需求调研,确定APS排程的工序模型为:“SMT-波峰焊-测试-老化”。排程的需求难点如下:
(1)SMT工序
          SMT称为表面贴装或表面安装技术。它是一种将无引脚或短引线表面组装元器件安装在印制电路板(PCB)的表面或其它基板的表面上,通过回流焊或浸焊等方法加以焊接组装的电路装连技术。
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SMT车间有多条生产线,每一条生产线可以生产多种不同类型的设备,排计划需要考虑如下因素:
  • 线体负荷均衡:综合考虑各线体之间的负载平衡生产,尽量保证各个线体最终的完工时间一致。
  • 连续生产:尽量保证生产线连续生产,设备充分利用,线体不能有较长时间的产能空闲。
  • 副资源-钢网限制:每种产品的生产都需要使用到对应的钢网资源,每个钢网可以配合不同的线生产,使用相同钢网的订单受钢网制约不能同时生产。
  • 减少换模时间:当天生产的订单,若使用相同的钢网副资源,尽量排在一起连续生产,减少钢网切换所需的时间。
  • 订单交货期:需要根据订单的需求交货期安排计划,保证交期。
  • SMT线体区别:生产线有快线和非快线之分,能在快线生产的订单需优先考虑安排在快线体生产。
  • 自动排程:固化排程约束规则后,计划的制定能一键智能排产,自动排程响应计划调整。
  • 生产异常:设备停机、维修、保养;生产延期、缺料、紧急插单都会影响订单的生产,在出现异常的情况应该保持之前已下发锁定的订单生产顺序的不变,快速响应异常调整计划。
  • 滚动排程:计划需考虑生产实绩的情况,滚动进行计划的调整。
  • 物料计划:能确定每个订单准确的开工时间,物流部门根据开工时间进行物料准备和配送,减少停机待料,降低在制品或线边库存。
(2)波峰焊工序
        波峰焊是指将熔化的软钎焊料(铅锡合金),经电动泵或电磁泵喷流成设计要求的焊料波峰,亦可通过向焊料池注入氮气来形成,使预先装有元器件的印制板通过焊料波峰,实现元器件焊端或引脚与印制板焊盘之间机械与电气连接的软钎焊。
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       波峰焊工序的载具为专用模具,每种产品的模具依据布板不同加开。由于模具的制造成本很高,考虑订单的成本约束不能制作足够的模具;另外大部分模具也不具备通用型,同一个产品的模具基本特定。所以在波峰焊生产上就有了混流需求:在同一生产线能够多种产品混合组合生产(如下图所示)。
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产品如果要能混流生产,必须符合以下一定的规则:
  • 工艺特性如温度等属性必须相同
  • 模具的宽度必须相同
  • 模具的数量不足才考虑混流
  • 一些特殊的产品不能混流
  • 当产品混流生产时,节拍时间取决于当前混流的模具数量,非固定值,需动态计算
在生产计划排产时,需要考虑如下因素:
  • 混流生产:当天能混流的订单尽量混流排程
  • 动态工时计算:混流因为模具的限制,订单的制造时间不能简单的以单个通过时间进行累加计算。
  • 委外最小:保证交期前提下,优先内制尽量不委外生产。
  • 资源均衡:优先满足快线;尽量保证线体均衡生产
  • 工序衔接:保证从上一道SMT先生产完的订单先进行波峰焊,减少等待时间
(3)测试工
1测试工序需同时考虑测试人员和测试平台的约束。在生产计划排程时,需要考虑测试人员的资源量,不同的产品对应不同的测试平台。
并且由于测试周期较长,因此需要按照当日的产能对订单进行进行拆分转序,分批完成后续的测试-老化的工序,分批入库。
(4)老化工序
      老化工序是该企业PCBA的最后一道工序,每个订单的老化需要在对应老化房的对应资源上进行老化;不同产品的老化方式基本相同,老化时间基本一致,老化房在老化过程中也可以加入新的产品进行老化,以A老化设备为例,其老化房资源与子框、槽位的对应关系描述如下图:
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老化生产排产需要考虑的问题点:
  • 产品组合生产:每个子框老化的时候需要有一定产品类别比例组合,如A设备的子框必须要有类别1(2)+类别2(2)+类别3(1)+类别4(1)才能进行老化,如果没有相应的订单可以从其他地方借对于的样品进行组合老化。
  • 不同的订单在按照老化要求组成一批订单老化的时候,是要求同时开始、同时结束,中间不能被打断
  • 成批拆分:老化设备运行,需要考虑不同老化设备N个子框成环组网进行老化。
  • 抽样生产:老化数量以订单的老化比例进行抽样老化
  • 可开工时间段限制:老化工序产品的上下架由老化员操作,需考虑老化员一般白天上班,但是老化设备24小时包括周末都可以老化。因此上架和老化是连续的,下架和老化可以间断。如周五下午上架,系统自动老化,周一上班的时候下板是可以执行的
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(5)分段排程和全工序排程

     项目过渡阶段,需要一级调度(生管理部)和二级调度(车间调度)并行:车间的二级调度负责某一工序的排程及异常问题维护处理,一级调度可以串排查看完整订单的排程结果且具备全工序排程权限,因此系统必须支持单工序独立排程,但排程结果能传递到下一序段完成串联。

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二、解决方案

    针对该企业的生产计划排程需求,易普优APS(高级计划排程系统)设计并提供了对应的解决方案:
  1.排程整体流程设计
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流程说明:
1)生产计划部生产订单计划员在ERP下达生产订单;
2)APS排程计划员在MES维护基础数据,通过数据导入模板(使用易普优APS的智能数据集成平台根据集成需求做好的模板)一键获取排程所需基础数据和订单数据;
3)进行APS一键排程,并评估排程结果,若不满意可调整排程参数进行重排,直到结果符合预期;
4)确定是否外协,如需外协在ERP下达外协订单;若不需要直接下达计划到车间,按计划生产;
5)收集生产实绩反馈到APS中进行滚动排程。
2.系统建模与排程结果
       易普优APS针对各个工序的约束和排程期望进行系统建模,分工序通过了业务的逻辑与功能验证,用真实的数据单工序滚动验证,然后全工序串联,确保计划实际指导生产。
(1)SMT工序排程
易普优APS同时考虑生产线和钢网限制等主副资源约束,进行建模,制造BOM举例如下:
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由于同一订单不同工序的排程约束和期望差异,易普优固化计划员的排程经验,使用易普优APS灵活的排程策略设置和资源评估参数设置,针对SMT工序的工作进行单独设置,定义对应的排程策略进行排程如:完工时间最小化、相同钢网优先、时间间隔最小化、资源优先度等等。
考虑插单、设备异常、生产延期实绩对计划的调整,确保已经计划的顺序不变
滚动排程,排程结果如下:
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备注说明:
①    同种颜色代表同一天下达订单,带红色下划线图块表示完工的工作,蓝色下划线表示开工的工作,无下划线表示计划完毕待开工的工作。
②    排程结果符合线体相对均衡,连续生产,设备不闲置的排程目标。且满足快线优先生产,紧急订单优先排产,同种钢网一起连续生产的约束。对于生产异常能响应同步调整,录入实绩后重排,不改变订单原有的计划生产顺序和对应的资源。
(2)波峰焊工序
      易普优APS考虑生产线和模具的主副资源制约,根据产品混流规则的参数,计算产品动态加工时长;根据混流需求,设计混流算法满足混流排程需求
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排程结果:能混流生产订单的都混流生产,资源负载均衡,优先满足了快线(THT4)生产的订单。
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(3)测试工序:
设置动态的拆分条件,按照测试工序不同设备的日产能进行拆分,设置EES接续方式,完成分批转序
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(4)老化工序
易普优APS,订单按照抽样老化需求设置工作数量表达式,按照槽位限制,按照槽位和子框成环组网需求进行拆分进行排程建模,且同时开始同时结束,完成老化。
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(5)分段排程与全工序排程:
根据工序设置分段排程策略和全工序联排策略,可一键进行全工序排程,也可以进行分工序排程,采取渐进方式逐渐完成计划模式的变更和过渡,保证项目实施效果。
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三、应用效果

1.通过易普优高级计划排程系统导入实施,计划制定从excel及现场会议沟通人工化转为信息化,计划员可一键进行自动排程,计划制定的时间缩短75%,通过系统进行计划的调整和响应,降低三层计划体系沟通成本,计划调度人员减少,提高了计划体系整体的效率。
2. 针对每个工序的差异性需求,固化计划员的排程经验,制定不同工段的排程策略和解决方案,排程结果能指导车间的生产和物流部门的物料准备和配送,减少对人员的经验依赖。
3. 通过APS系统生成的准确的工序级计划,指导物流部门根据准确的开工时间进行物料准备,减少停机待料,降低在制品或线边库存 
4通过与MES集成,获取MES实时采集的生产实绩信息,对计划进行滚动排程和异常调整,确保计划的准确性,指导生产,对车间的生产过程管控更加透明化。
5. 通过易普优高级计划排程系统的可视化及分析功能,实现了基于资源约束的排程,通过优化瓶颈资源,实现均衡生产,提高资源设备的利用率,减少了订单逾期。
6. 实现了波峰焊的混流生产,充分利用产能,提高了设备利用率,节省了现有产品的接近200W的开模成本和降低每年因为产品种类增加需开模的费用。
7. 在小批量、多品种、短交货期、多变化的生产环境中,利用APS高速运行排程工具来缩短制造提前期、提高了工厂对于交货期要求。

发表于: 2017-06-09 10:18 阅读(709) 评论(0) 收藏 好文推荐

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