王愛民:車間作業(yè)計劃的新特點
從企業(yè)計劃體系來說,一般包括長期經(jīng)營計劃、主生產(chǎn)計劃、物料需求計劃、車間作業(yè)計劃,其中車間作業(yè)計劃是最后一級。但隨著智能制造的發(fā)展,尤其在IT與OT融合發(fā)展的需求和技術(shù)推動下,車間作業(yè)計劃又呈現(xiàn)出繼續(xù)向下精細化延伸和一體化集成運行的局面。
在傳統(tǒng)的車間作業(yè)計劃排產(chǎn)范疇內(nèi),自動化產(chǎn)線或者單元是當做一個整體的黑盒子對待的,這種形式適合單一品種的生產(chǎn)形式。
但企業(yè)實際需求是要自動化與柔性的綜合生產(chǎn)局面,以應對多品種變批量的生產(chǎn)。這種情況下,其實是需要將自動化柔性產(chǎn)線透明化起來,就是將其內(nèi)部打開,實現(xiàn)精細化的過程執(zhí)行級排產(chǎn)調(diào)度,其本質(zhì)上也是一種過程及其資源配置的深度融合,仍然是一種非常典型的APS。
其實智能制造發(fā)展的一個非常關鍵的重點體現(xiàn)就是自動化+柔性,這也是很多企業(yè)都是這么實踐的,在硬件上面主要體現(xiàn)成兩種形式:一是核心制造資源之間的物流偏重于自動化連接傳輸?shù)娜嵝灾圃靻卧男问健6呛诵闹圃熨Y源之間的物流是通過柔性的AGV+機器人的方式來實現(xiàn)的柔性產(chǎn)線。這兩種形式的執(zhí)行過程以及資源配置的核心要點是將控制與資源配置融合起來。從思想上來說,這種方式的研究其實由來已久,其實這是10幾年前可重構(gòu)制造系統(tǒng)思想當中所體現(xiàn)的以控制層次的可重構(gòu)為主和以模塊化柔性生產(chǎn)切換裝置為輔的一種形式,這種方式在當時提出來的時候,其實技術(shù)條件還有很多限制,即使有實踐其實也偏重于理念驗證,而現(xiàn)在已經(jīng)具有很大的可行性了。
一般來說第1種方式偏重于通過底層的成套PLC來實現(xiàn)整個柔性制造單元的動作邏輯控制,但這種方式其實。是一種邏輯固化的方式。對于制造單元的柔性擴充和調(diào)整其實是非常不利的,應該通過采用APS的方式實現(xiàn)過程控制和資源配置的協(xié)調(diào)規(guī)劃與執(zhí)行,形成一種軟PLC的運行局面。甚至向軟件定義制造的方向發(fā)展,其實這是德國工業(yè)4.0非常提倡的一個運行效果。據(jù)筆者了解,德國是有這方面軟件的。筆者目前正在結(jié)合實際的結(jié)業(yè)需求項目,借鑒國外的軟件,正在開發(fā)這種型式的 APS系統(tǒng)。
而第2種方式也是一種新型的APS,其實其中蘊含著兩層:一是以工序級作業(yè)計劃為基礎的執(zhí)行級過程和資源調(diào)度配置,二是以AGV為代表的智能物流裝置的路徑規(guī)劃與控制。這種形式的APS及調(diào)度思想和策略,其實也是傳統(tǒng)的工序級APS具有很大的甚至是本質(zhì)上的不同。在這個方面,筆者采用了多智能體的排產(chǎn)調(diào)度方法的探索,也在科研項目中進行了技術(shù)驗證。(似乎圖文類公眾號文章手機編輯不能插入視頻,抓幾個過程圖片吧)。這種多智能體的排產(chǎn)方式實現(xiàn)了任務驅(qū)動的自適應自組織的高效優(yōu)化運行,效果還是非常不錯的,具有廣闊的應用前景甚至是一種顛覆性的APS機制。等再過段時間發(fā)展和完善一下,再專門發(fā)個視頻吧。
…………………………………
后續(xù)發(fā)展,敬請期待。
作者信息:王愛民,北京理工大學數(shù)字化制造研究所所長,長期從事MES、APS等技術(shù)研究、系統(tǒng)開發(fā)與實施應用。
筆者公眾號:智能制造隨筆,歡迎關注。
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