基于OPT技術的車間作業管理系統

1 引言
         輕武器柔性制造系統(SAFMS) 的提出是為了提高輕武器的開發、研究、 設計能力，縮短產品的研制周期，加速 科研成果迅速向生產力轉化和進行技術 儲備，滿足國防科研和國防動員任務的 需要。項目的總目標是以中國兵器工業 輕武器動員中心建設目標為基礎，采用 先進適用的技術和科學的管理方法，以 縮短研制高品質槍械周期和開發適于國 家經濟動員生產的制造工藝；利用先進 制造技術，通過對輕武器設計、開發、 制造、檢測、質量控制及管理等進行系 統集成建成輕武器設計制造一體化系 統。生產管理信息系統(PMIS)作為 SAFMS的一個子系統，其目標是為總 體目標的實現提供技術支持，即不僅要 實現生產信息管理，還要通過車間管理 信息系統將產品的研制開發與生產有機 地集成在一起。因此， PMIS的車間管 理主要用于產品的試制開發，其產品具 有類多、單件、小量的生產特點。最優 生產技術(OPT)是一種適合于這種情 況的生產計劃與控制技術。
2 OPT算法的基本原理
           OPT的基本思想就是找出產品生產 中影響生產進度的最薄弱的環節，集中 精力保證簿弱環節的滿負荷工作。其基 本原理可以歸納為以下幾點：
        (1)盡量保證關鍵資源的滿負荷工 作。因為關鍵資源是限制生產系統生產效 率的最薄弱的環節，它的使用狀況將影響 整個生產系統的生產效率和生產能力。因 此，應采取一切有效措施，以避免關鍵資 源做無效勞動或其他工序影響關鍵資源上 的工序。
         (2)以關鍵資源的能力決定非關鍵資 源的利用率和生產效率。生產系統中總的 物流量或出產量取決于系統中關鍵資源的 能力，不考慮關鍵資源的利用率和生產效 率，盲目提高非關鍵資源的利用率和生產 效率，只會生產出不配套的多余的工件和 產品。
          (3)對關鍵工序的前導工序和后續 工序采用不同的計劃方法。為增強計劃 的可實施性，在進行計劃編制時需要考 慮關鍵資源的約束和有限的生產能力。 為使工件不在關鍵工序前過多地積壓和 在關鍵工序后迅速成套， OPT系統對關 鍵工序的前導工序和后續工序分別采用 拉動和推動方式。
3 車間生產計劃管理系統的設計
          3.1 開發環境
          系統體系結構采用客戶／服務器模式。服務器端控制機選用HP NetServer LH PRO6／200(64M內存、6G SCSI 硬盤、17”彩顯)，操作系統選用 windows NT Server4．0，以 Oracle7 Workgroup Server for NT為數據庫支 撐平臺，為應用系統提供數據服務及相 關系統服務�？蛻舳艘� Windows95為 系統平臺，安裝有Oracle客戶端軟件。 開發工具則選用 Oracle公司的 Developer／2000。
         3.2 系統功能
          車間生產計劃管理模塊是 PMIS系 統的一個主要功能模塊，也是聯結工程 設計系統和制造集成系統的紐帶。計劃 部門可編制科研計劃并生成產品設計任 務書并下達給工程設計系統， PMIS系 統在取得相應的工藝后，按照物料與能 力的供應狀態，編制單元任務，提交單 元任務書給制造集成系統。而外協任務 書；外(采)購任務書的編制以及外(采) 購單的生成保證了輔助計劃的實施。
3.3 PMIS中生產計劃管理總體系結構
          工藝數據的存在是進行生產計劃安 排的前提，制造資源(包括物料、工具、 設備)的滿足是進行計劃安排的必要條 件。因此，系統首先查看計劃生產的零 件是否已有工藝數據，然后再計算零件 的物料需求、工藝需求以及設備能力需 求，在這些都滿足的基礎上，最后按OPT 原則對生產計劃數據進行排序。
3.4 基于OPT的生產計劃算法流程
          考慮到 SAFMS一期工程某些基礎 信息還不能準確提供，以及 PMIS在整 個系統中所處的位置，我們在生產計劃 中基本上采用 OFT的設計思想，而并 非完全按其要求進行。   
         (1)估算各工序的交貨期
         根據生產計劃中對零部件完工日期 的要求，以及工藝路線中提供的零部件 的加工時間、準備時間、檢驗時間以及 相關資源等條件，可估算出各工序的交 貨期。具體過程如下：
        a取一條零部件的生產計劃數據和 該零部件的最后一個生產批量；
        b計算該零部件計劃完工日期所對 應的時間：該批量零件的最后一道加工 工序的計劃完工時間＝零部件的計劃 完工時間，計算該批量零部件的最后一 道工序的加工時間；
        c該工序若有前置工序就繼續，沒有則轉e；
        d計算該批量零件前置工序的計劃 完工時間＝本道工序的計劃完工時間 —該批量本道工序的加工時間—兩工 序間的間隔時間，轉c；
        e若這是該零件的第一個批量就轉 g，不是則繼續；
        f取該零件的前一個生產批量：該 批量的零部件最后一道加工工序的計劃 完工時間＝該零件上一批量的最后一 道工序的計劃完工時間—上一批量最 后一道工序的加工時間，轉c；
        g若這是該批計劃的最末一條生產 計劃就轉i,不是則繼續；
        h取下一條零件生產計劃數據和該 零件最后一個生產批量，轉b 
        i結束。
        (2)平衡生產能力并確定關鍵資源
         將計劃投產的自制件根據工序要求 分配到各生產單元，對各單元中該批計 劃所涉及的設備分別作如下處理：a核算生產單元各設備計劃負荷；b計算該設備計劃期內的額定能 力；c根據各設備計劃負荷、實際負 荷、額定能力進行能力平衡分析，并確 定出關鍵資源；
         (3)編制關鍵件的生產計劃
         根據 OPT生產計劃的排定原則， 具體過程如下：a將關鍵設備按其上任務完工時間 的大小倒排序，取第一種關鍵設備；b找出在該設備上加工的各關鍵工 序中交貨期最晚的工序，確定該工序的 開工時間和完工時間；c若該關鍵工序所對應的零件還有 別的關鍵工序就繼續，否則轉e：d一次排定該零件兩關鍵工序間的 非關鍵工序；e若該設備上還有計劃完工時間≤ 該工序的計劃完工時間的工序就繼續， 無則轉g；f取計劃完工時間僅次于該工序的 計劃完工時間的下一工序，若該工序不 止一道，就將下一工序中加工時間長的 工序先排序，否則接著該工序排序; g 確定排好序的工序的時間和完工時間后，轉c；h 若這是最后一種關鍵設備就繼續，否則轉j ,i取下一種關鍵設備，轉b；j將每零件的最小關鍵工序排序，然后按從大到小的順序，將每零件的關鍵工序的前置工序按抖動方式排序；K將每零件的最大關鍵工序排序，然后按從小到大的順序，將每零件的關鍵工序的后續工序按推動方式排序；
I結束。
      （4）編制單元生產計劃
         把排定的零件生產計劃按工藝路線的要求分別下達到各單元。
        4 結束語
        采用基于OPT的思想，使關鍵資源得到充分的利用，編出的生產計劃行之有效，達到了縮短產品研制開發周期的目的。本系統采用模塊化結構，便于擴充；標準的圖形界面，豐富的信息提示，使用簡便。