面向离散型半自动化混流包装线的生产任务管控研究.docxVIP

? ? 面向离散型半自动化混流包装线的生产任务管控研究 ? ? 俞云强，张 豪 （无锡职业技术学院，江苏 无锡 214125） 1 引言 随着制造业逐步迈入工业4.0时代，客户对产品的需求特征正在由“满足基本功能需求”过渡到“实现差异化需求”，而生产模式也逐渐从大批量生产向多品种/小批量发展，甚至在特定行业的特定环节产生了以个性化需求的满足为特征的定制化生产模式［1-5］。现代包装生产体系也随之进行了相应的升级，介于手工包装线和全自动化包装线之间半自动化包装线，即自动化设备与人工作业并存，具有典型的离散化特征。由于离散型半自动化包装线便于柔性化管理，国内包装行业大多采用该模式。对包装线进行合理改造以实现混流生产，既节约成本，又能满足客户的差异化需求［6-8］。在此背景下，如何实现离散型半自动化混流包装线生产任务的科学管控，满足包装行业的准时化（Just In Time，JIT）生产需求，进而提升包装行业生产控制的智能化水平，已经成为当前包装业界亟待解决的关键性问题。 离散型半自动化混流包装线的生产体系具有周期长、节点多、工艺复杂等特点，混流生产模式更加剧了生产过程中设备故障、人员调整等不可控因素的影响。在离散型半自动化混流包装线上，生产任务由订单计划分解而来，包含多个工序，并按工序顺序在包装线的工位上依次执行。每个生产任务均具有不同的特征，这些特征导致它们的优先级各不相同。由于生产计划下达的超前性，会出现生产任务的积压，从而导致传统调度理论和方法的应用效果很差，无法为JIT目标的实现提供支持。因此，这里建立了离散型半自动化包装线生产任务管控的两级框架，其中第一层针对包装线级，提出包装线工艺任务的优先级评定方法；第二层针对工站级，提出工序任务的序列迭代优化方法。然后，结合卧式钢卷包装生产线，对所建立的离散型半自动化包装线生产任务管控框架的具体应用实施过程进行讨论。 2 离散型半自动化混流包装线生产任务管控的两级框架 对于包装企业而言，在准时化生产的目标下，包装线级和工站级的生产任务管控目标具有明显的差异。针对包装线级，对应人群为企业管理人员，对应工作规范为该产品的整体包装工艺，对应任务为在包装线上执行的整体工艺任务，管控要点为确定任务的优先级、为任务下达提供决策支持；针对工站级，对应人群为作业班组，对应工作规范为在该工站执行的单个工序，对应任务为在该工序任务，管控要点为任务序列的优化。因此，面向离散型半自动化混流包装线，分别针对包装线级和工站级的生产任务管控目标，建立离散型半自动化混流包装线生产任务管控的两级框架，如图1所示。 图1 离散型半自动化混流包装线生产任务管控框架Fig.1 Production Task Management and Control Framework of Discrete Semi-Automatic Mix-Flow Packaging Line 以某大型钢铁制造企业的卧式钢卷半自动化包装线为例，该包装线是由多个工站组成的柔性生产线，能够执行多种型号卧式钢卷的包装生产任务。在包装线级，对应生产任务为某型号卧式钢卷的整体工艺任务；对应工作规范为该型号卧式钢卷的包装工艺，由多个工序组成，如钢卷上料、放置内芯防锈纸、包外周防锈纸、套塑料套、包纸护角、包周免平板纸等；对应人群为管理人员（一般为车间主任、生产计划下达部门等）。管理人员首先根据订单，明确将要下达的多个包装生产任务，然后确定这些任务的优先级，将多个包装生产任务下达给相应的包装线，为生产控制提供决策依据。而在工站级，对应生产任务为该工站当前将要执行的所有工序任务，如打捆工站目前有3个待执行的工序任务：（1）A型号卧式钢卷的周向打捆工序任务；（2）B型号卧式钢卷的径向打捆工序任务；（3）C型号卧式钢卷的周向打捆工序任务；对应工作规范为相应的包装工序；对应人群为该工站对应的作业班组。因此，工站级的生产任务管控要点是对作业班组的待执行工序任务序列进行优化。 3 包装线任务的优先级评定 3.1 包装线任务优先级评定模型 通过对包装企业和现有文献的调研［6-10］，归纳出影响包装线任务优先级评定的众多属性并将其进行层次化处理，构建离散型半自动化包装线的任务优先级评定层次化模型（Hierarchical Model for Task Priority Evaluation，HMTPE），如图2所示。 图2 包装线任务优先级评定层次化模型Fig.2 Hierarchical Model for Task Priority Evaluation in Packaging Line HMTPE包含三层：目标层L1、属性层L2、指标层L3，如图2所示。目标O由包装线任务的紧急性SA1、生产类型SA2和包装线承载能力SA3等三个属性决定。相关定义如下： 定义