论文总字数：22654字

摘 要

现当今，随着科技水平的进步，传统制造业也有了重大的革新，以往大批量的自动化流水线生产已经不能满足现在的业务需求，越来越多的车间开始增强自己生产流水线的柔性，满足顾客需求的同时并保证车间的生产效率。文章主要介绍了汽车工厂的生产制造车间的基础构建情况，以及企业现有信息系统的组成。先当今大多数的生产车间只停留在由ERP (Enterprise Resource Planning)系统和MES(Manufacturing Execution System)系统来控制着每日的生产，由ERP储存业务端的订单信息并做每日排产计划，再由MES控制着生产车间的一系列制造数据的管理，两者间相互配合完成工作。随着时代的发展，上述两个系统已经不能满足企业的需求，故随后的相继开发出了APS（Advanced Planning and Scheduling）排程系统，根据各种限制条件帮助企业制定每日的生产计划，一般嵌入原有的ERP系统中使用。

本文主要针对生产车间APS排程系统单独设计一个订单调序系统，当生产车间因特殊场景而需要打乱顺序计划实行时，订单调序系统将会为特殊场景的业务需求提供解决方案，达到既能够满足特殊需求又通过实时车间监控分析杜绝了乱序调整导致停产的风险。新系统需要与车间控制生产的一系列程序结合以满足各种操作的数据支持。

关键词：系统设计，顺序计划，订单调序

Abstract

Nowadays, with the progress of science and technology, the traditional manufacturing industry has also undergone a major innovation. The previous large-scale automated assembly line production can no longer meet the current business needs. More and more workshops begin to enhance the flexibility of their production lines to meet the needs of customers and ensure the production efficiency of workshops. This paper mainly introduces the basic construction of the manufacturing workshop of the automobile factory and the composition of the existing information system of the enterprise. At first, most of today's production workshops are only controlled by the ERP (Enterprise Resource Planning) and the MES(Manufacturing Execution System), ERP stores the order information of the business end and makes the daily production scheduling plan, and MES controls the management of a series of Manufacturing data in the production workshop. The two coordinate with each other to complete the work. With the development of The Times, the above two systems can no longer meet the needs of enterprises. Therefore, the APS (Advanced Planning and Scheduling) Scheduling system was developed successively to help enterprises make daily production plans according to various restrictions. It is generally embedded in the original ERP system.

This paper mainly designs a separate order scheduling system for APS scheduling system of production workshop. When the production workshop needs to disrupt the order planning for special scenarios, the order scheduling system will provide solutions for the business needs of special scenarios, so as to meet the special needs and monitor the real-time workshop. Analysis eliminates the risk of out-of-order adjustments leading to production shutdowns. The new system needs to be combined with a series of procedures to control production in the workshop to support data for various operations.

Key words: system design, order planning, order scheduling

目 录

第一章 绪论 1

1.1研究背景和意义 1

1.1.1研究背景 1

1.1.2研究意义 1

1.2国内外研究现状 2

1.2.1国外研究现状 2

1.2.2国内研究现状 3

1.2.3文献总结 3

1.3研究内容与结构框架 4

第二章 生产车间的现状与需求分析 5

2.1生产流程概述 5

2.1.1总装生产线 5

2.1.2 BDC缓冲区（立体库） 6

2.1.3涂装生产线 6

2.1.4 WBS缓冲区（平面库） 6

2.1.5焊装生产线 7

2.2车间生产数据传输流程 7

2.3需求分析 7

2.1.1业务需求 7

2.1.2用户需求 8

2.1.3功能需求 8

第三章 系统总体设计 9

3.1系统设计目标 9

3.2可行性分析 9

3.2.1经济可行性 9

3.2.2技术可行性 9

3.2.3运营可行性 10

3.3系统数据的导入 10

3.4系统数据的输出 11

3.5系统设计的方案 11

第四章 车间顺序监控板块设计及其逻辑 14

4.1各车间上下线时间计算板块 14

4.1.1 各车间上下线时间计算 14

4.1.2各车间车辆上下线时间调整 15

4.2 WBS调控板块 16

4.2.1 WBS平台混排方案设计 16

4.2.2 WBS平台调整模型 17

4.5 BDC平台调整模型 21

第五章 订单调序业务管理板块设计 23

5.1紧急插单管理 23

5.2订单变更管理 25

5.3订单取消管理 26

5.4订单顺序调整管理 27

5.5产能变化（增产）顺序调整 29

5.6产能变化（减产）顺序调整 30

第六章 结论 32

致谢 33

参考文献 34

第一章 绪论

1.1研究背景和意义

1.1.1研究背景

随着改革开放的深入和经济的持续增长，中国市场的政治环境稳定，汽车市场的需求不断增长。这促使从2000年以来我国汽车行业的生产能力大幅增长。物联网技术的发展也促进了车间建设的改革，在原有大作业量的基础上，对柔性化操作的渴望越来越明显。在原有设施性能的限制下，能够尽可能的加强其可柔性化操作成为当前国内的中小工厂的主要追求。N工厂以“科技，信赖，进取”为全新品牌价值，通过业务模式和商业模式创新，逐步转型为数字化C2B跨界车企。现当今率先探索的汽车制造“C2B理念”，就是通过互联网和云计算，实现企业与用户及伙伴的数字化直联，用户参与全价值链的数据化互动和决策，与用户建立终身相伴的有温度的关系，为消费者打造定制化的产品和服务。

在汽车的整条供应链上，利用无所不在的电子网络使得企业的供应链管理从原料供应、工程设计到零件制造和最后的组装、分销，最终到消费者实现有效的合作，加快整个物流的速度。从而企业之间实现了动态交易，实现了个性化响应，是满足需求的能力大大加强。从需求的角度看，由于订单和市场的信息可以不断地从销售点逆流回上游生产商，同时企业供货状况和库存水平数据又可以由生产商向下游六道销售点，这就实现了协同需求计划。这种不断的数据流动循环，大大消除了供应链中数据出现的信息误差和时差，极大提高了企业进行生产计划和日程安排的能力，从而得以更好地满足实际市场需求，避免了多余的库存和资产浪费。

1.1.2研究意义

目前汽车制造企业一般都只运用ERP与MES系统控制车间的日常生产，现在大多数的工厂车间都是由焊装、涂装、总装三个加工车间组成，每个车间都有相应的缓冲区与存储区。现当今越来越多的制造企业开始引入APS系统来满足日常顺序计划的计算，一般企业都是选择将APS嵌入到现有ERP系统中。而在流水线上量化生产的同时，最难实现的却是增加一些例如订单调序的特殊场景，意味着对顺序计划执行的中断，在不可能变动或改进设备的前提下，利用原有的条件做出一套合适却简易的调序系统可以尽可能地去实现调序目的。调序的主要目的是为了尽可能将紧急订单对应的车辆提前，或在某时段下车。因为各车间流水线作业不能停止，所以不能无条件调序将调序车辆提前，通过对原先各缓冲轨道上的车序监控以及乱序的报警，再结合后台订单数据的修改将尽可能的为车间实现订单调序的操作。

1.2国内外研究现状

1.2.1国外研究现状

Jiang, P., Ding, J. L. and Guo, Y. (2018)重点研究基于遗传算法的生产车间调度仿真。首先分析了生产车间调度的概念和特点，提出了生产车间调度的目标函数和调度规则;研究还引入遗传算法将调度规则结合起来，将其视为遗传基因，通过仿真计算实现生产调度的优化;此外，为了满足制造企业的动态生产环境，本研究提出了一个动态调度模型;最后，通过Matlab和VC的混合编程实现了生产车间调度系统的动态仿真。仿真结果表明，该动态模型能够减少调度时间，提高动态调度的稳定性，对制造企业生产车间调度具有积极的指导意义。Mati, Y., Lahlou, C. and Dauzère-Pérès, S. (2011)在帮助某公司设计新生产车间时，模拟并求解的一个实际车间作业调度问题。该问题的主要特点是某些资源是灵活的，必须考虑阻塞约束。详细说明了问题和解决问题的动机。描述了问题的建模过程和提出的求解方法——遗传算法。利用实际数据进行了数值实验，并进行了分析。Shafaei, R. and Brunn, P. (2000)对预测调度系统在动态随机环境下的鲁棒性进行了全面的仿真研究。结果表明，为了提高调度系统的鲁棒性，除了使用具有频繁重调度策略的鲁棒调度方法外，还需要对车间负荷进行良好的控制和均衡。讨论了作业发布路由规划和调度函数在生成鲁棒调度中的作用，提出了一个集成上述功能的框架。 ‘The Research of Workshop Scheduling for Job Production’ (2010)以作业生产为模型研究车间调度问题，主要考虑工件装配关系和最优完工时间。首先，根据提取的产品装配子树，得到所有工件的权值，利用作业车间的有向图，保证加工过程中各零件之间的约束关系。然后，通过粗糙调度得到所有可能的过程链。最后，通过详细的调度，可以快速得到最优的过程链。

1.2.2国内研究现状

任丽（2017）以线缆生产车间为研究对象,开展柔性流水车间调度问题的方法研究工作。基于线缆生产特性的车间调度问题建立数学模型。分析线缆产品基本工艺及线缆生产车间调度问题的特点,针对线缆生产车间的机台柔性、产品需求柔性、调度问题多样性,设计出适用于求解线缆生产车间的调度方法,该方法也应通用于求解多种类型的流水线型车间调度问题，并采用数学约束法构建本文柔性线缆生产车间的调度模型。张耀辉（2018）针对某汽车零部件制造公司实际生产过程中车间存在的生产过程缺乏规范化、流程化,各个生产线各为其政,易造成车间混乱,工作有漏洞这些问题，设计并开发了一套完整的车间调度系统。宋存利（2011）针对以最小化最大完工时间为目标的Job-shop调度问题,提出了一种混合微粒群算法(Hybrid Particle Swarm Optimization Algorithm, HPSO)。赵金柱（2013）针对佛山M公司中央空调事业部流水车间生产系统的生产实际,研究了流水车间生产系统调度问题。针对M公司生产车间的AGV系统调度问题,用计算机仿真的方法对AGV数量进行了优化；基于遗传算法(Genetic Algorithm, GA)基本理论,利用仿真软件求解了M公司的流水车间调度问题。崔路军（2010）分别从车间调度问题的分类、车间调度问题的研究方法、流水车间作业调度问题的分类、流水车间作业调度问题现有的解决方法、单机条件下流水车间作业调度问题等方面对流水车间作业调度问题进行了阐述。其中单机条件下流水车间作业调度问题,构建了新的惩罚系数模型,并用模拟退火算法解决了该类问题。荣耀（2011）结合了作者在苏州固锝公司车间生产调度管理系统中所从事的工作,提出并实现了一套针对流水车间的生产调度管理系统,为流水式作业的车间调度管理问题提供了一套解决方案。

1.2.3文献总结

生产调度问题类型很多,这些问题中大多数都属于NP问题。为此,研究者们多年来不断寻求求解这类问题的最优化方法。近年来,一些群体智能优化方法如遗传算法、进化规划、差分算法、微粒群算法、蚂蚁算法等以及一些邻域搜索算法如模拟退火算法、禁忌搜索算法的发展,为人们研究生产调度问题提供了新的思路和手段,同时各种智能算法的有效混合也成为人们研究的热点。结合各种算法，再与实际生产车间情况结合做出各有特色的系统，帮助车间实现各种不同的需求也是热点之一。

1.3研究内容与结构框架

本文以N工厂为研究对象，结合目前生产车间与信息系统的构建情况，为其设计一个汽车订单调序的系统，为满足其在日常生产中对实际车间生产的监控与不能完成顺序计划的调序。

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