汽车企业面向订单自动制定生产计划的研究

王博

摘 要：生产计划排产：吉利汽车试制中心生产主要包含焊装涂装以及总装三大生产工艺，为了满足日益增长的定制化需求，向着多样化、个性化发展，试制中心设备进行升级改造成混流柔性生产线，可以满足小批量多品种的生产模式，传统生产计划已经不太实用，如何在JIT模式和混流柔性生产线背景下考虑关联车间的计划安排，从而制定合理的生产计划，以提高加工效率、减少生产成本、缩短订单完成时间。传统的依靠经验和手工编排方式制定的生产计划难以实现车间的合理调度，汽车生产企业迫切需要一种科学、高效地面向混流柔性生产的计划调度方法。本文对某汽车企业的混流柔性生产线进行研究，以各个车间的主生产计划为核心，以智能优化算法为支撑，研究了汽车混流柔性生产中的计划调度问题。通过对汽车混流柔性生产中的调度和装配线排序方法的总体研究，探讨了三类混流生产计划调度问题；焊涂车间调度问题，装配车间的汽车排序问题以及多车间关联排序问题。

关键词：JIT模式；混流柔性生产线；焊涂总生产计划排产

中图分类号：TH165 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）19-0216-02

排产策略，如图1所示。

日排产生成焊涂总三车间的周生产计划，根据BOM，产能，生产周期，库存和采购情况，车间的管理要求和生产线的特性等条件计算出排产日期，精确到周/天。

车间要求和生产线特性：车间都有自己的排产要求和每条生产线都自己的生产特性。比如焊装，因为焊装生产必须要有模具，模具生产或者更换需要大量的时间，所以排产的时候生产准备周期比较长。在满足交期的情况下，尽量减少模具的更换次数，把同项目同车型的生产计划排在一起，会大大提高生产效率。比如涂装生产线，涂装考虑同颜色尽量排在一起，同时会考虑颜色互斥问题，在生产白色后的同时不能马上生产黑色的车型。限制条件如表1所示。

1 序排产

序排产计算每天上线的生产顺序，三车间都是混流柔性生产线，可以同时安排多车型同时生产，如何计算上线顺序通过模型和算法实现。限制条件如表2所示。

2 序排产算法

2.1 总装序排产

输入：产线、待排车辆、车型工序工时、线体节拍、车型列表。

2.2 批次划分

一天的车序可以划分为1批或2批（尽量先排满第1批，排不下时才排第2批）；每批车辆数不超过20辆，车型数不超过5个。

算法如下：（1）令当前批次L=1，切割车辆数S=4；（2）将各个车型的车辆数以S辆为单位进行切割，切割后按车辆数由大到小排列；设切割出来的总份数为T份；（3）当T>5时：设第5份的车辆数为Q，车辆数为Q的总份数为T1，车辆数为Q且出现在前5个位置的份数为T2，从T1份中取出T2份（组合方案，最多有C（T1，T2）种方案，有重复方案的需要去除），再加上排在车型列表前面的5-T2份（一共5份），将这5份作为第L批次；如果L=2则批次划分结束；否则令L=L+1，将剩余的车型车辆，作为划分下一批次的数据，转到第（2）步；（4）当T=5时。将车型车辆数据作为第L批，至此就没有多余的车型车辆了，批次划分结束；（5）当T<5时。如果S=1，则将剩余的车型车辆数据作为第L批，批次划分结束；否则令S=S-1，转到第（2）步。

3 目标函数

对于N台车，M个工序的流水线车序，定义：（1）S（i，j）：第i台车在第j個工序的开始时间（1<=i<=N，1<=j<=M），初始条件：S（1，1）=0；（2）D（i，j）：第i台车在第j个工序的加工时间（以秒为单位）；（3）R：流水线的节拍（以秒为单位）。（4）T：超时容忍度（以秒为单位）。

由分析可知，第i台车可在第j个工序开始处理，需要同时满足以下前提条件：（1）这台车已经完成了上一工序：S（i，j）>=S（i，j-1）+D（i，j-1）（当j>=2时）。（2）前一台车已经完成了本工序：S（i，j）>=S（i-1，j）+D（i-1，j）（当i>=2时）。（3）车已经到达了指定工位：S（i，j）>=（i-1+j-1）*R。

因此，取S（i，j）=0（当i=1时并且j=1时）=max（S（i，j-1）+D（i，j-1），S（i-1，j）+D（i-1，j），（i-1+j-1）*R）（当i>1时并且j>1时）=max（S（i，j-1）+D（i，j-1），（i-1+j-1）*R）（当i=1时并且j>1时）=max（S（i-1，j）+D（i-1，j），（i-1+j-1）*R）（当j=1时并且j>1时）。

初始条件：S（1，1）=0；目标：min最小化超时生产时间。目标函数：Sum_i（Sum_j（PositiveOnly（S（i，j）+D（i，j）-（i-1+j）*R-T））其中，PositiveOnly（x）表示只取正数值，其定义为：PositiveOnly（x）=x（当x>0时）

=0（当x<=0时）

初始条件：S（1，1）=0；目标：min最小化超时生产时间。目标函数：Sum_i（Sum_j（PositiveOnly（S（i，j）+D（i，j）-（i-1+j）*R-T））），其中，PositiveOnly（x）表示只取正数值，其定义为：Positive Only（x）=x（当x>0时）

=0（当x<=0时）

从车辆实际流转的角度来看，可以视为有以下两段独立的流水线：（1）4圈半的前内饰，节拍范围：01→94（2）1圈合装+3圈半的后内饰，节拍范围：117→210

从天的角度来看，如果一天有两个批次，则需要计算以下4段流水线：（1）第1个批次的第1段流水线（2）第1个批次的第2段流水线（3）第2个批次的第1段流水线（4）第2个批次的第2段流水线。

如果一天只有一个批次，则只需要计算以下2段流水线：（1）第1个批次的第1段流水线。（2）第1个批次的第2段流水线。

将给定车序中的以上四段或两段流水线的超时生产时间进行累加，值为最小的那个车序就是最佳车序。