徐光宇

摘要：該文以大型制造類企業(yè)生產(chǎn)管理為背景，以熱處理生產(chǎn)中智能化排產(chǎn)為研究對(duì)象，探討適用于零件制造中熱處理工序的計(jì)算機(jī)計(jì)劃編制方式，通過建立熱處理排產(chǎn)原則和生產(chǎn)排序邏輯，利用MRB系統(tǒng)功能模塊，編制熱處理生產(chǎn)線的生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃，并將其嵌入制造MES系統(tǒng)中，形成零件制造的APS工序級(jí)制造計(jì)劃，打通零件冷熱工藝最后一公里計(jì)劃間隔，使零件生產(chǎn)全過程高效可控，提升企業(yè)制造的核心競爭力。

關(guān)鍵詞：熱處理生產(chǎn) 智能化管理 APS（高級(jí)計(jì)劃與排程） MRP（物料需求計(jì)劃） CAPP（計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)）

引言：隨著我國“十四五”規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要的確立，深入實(shí)施制造強(qiáng)國戰(zhàn)略勢(shì)在必行，制造業(yè)必將會(huì)迎來一場(chǎng)更加廣泛的發(fā)展變革，技術(shù)創(chuàng)新結(jié)合智能化制造，將成為制造業(yè)未來的一個(gè)主要發(fā)展方向，在大型制造型企業(yè)中，熱處理專業(yè)決定著產(chǎn)品內(nèi)在質(zhì)量和綜合性能;由于熱處理生產(chǎn)的特殊性，與冷工藝加工比較生產(chǎn)管理相對(duì)滯后，本文對(duì)熱處理生產(chǎn)管理中數(shù)字化使用開展初步的探討和研究，目的是推進(jìn)制造業(yè)零件加工過程中，中間工序的智能化管理，使企業(yè)的APS工序級(jí)計(jì)劃實(shí)現(xiàn)全過程管控。

一、制造型企業(yè)的計(jì)劃層級(jí)管理

文中以某大型制造型企業(yè)為藍(lán)本，按企業(yè)管理層級(jí)編制下達(dá)各類計(jì)劃，不同部門將計(jì)劃層層分解，直至具體到作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的日計(jì)劃和工位計(jì)劃，其作用是企業(yè)計(jì)劃期應(yīng)達(dá)到的產(chǎn)品品種、質(zhì)量、產(chǎn)量和產(chǎn)值等生產(chǎn)任務(wù)的計(jì)劃和對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)進(jìn)度的安排。企業(yè)主要的層級(jí)計(jì)劃如圖1。

文中企業(yè)的生產(chǎn)部門采用MES計(jì)劃系統(tǒng)制定各類生產(chǎn)計(jì)劃，裝配廠和零件生產(chǎn)廠利用MES系統(tǒng)生成廠級(jí)生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃，但熱處理廠的生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃，作為零件生產(chǎn)計(jì)劃的一部分，在MES系統(tǒng)中不能自行生成，造成零件生產(chǎn)計(jì)劃不能全過程管控;如果實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)智能化編制熱處理生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃，可以實(shí)現(xiàn)零件生產(chǎn)計(jì)劃閉環(huán)管理，熱處理計(jì)劃實(shí)現(xiàn)智能化編制后，可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線產(chǎn)能最優(yōu)排產(chǎn)和零件的準(zhǔn)時(shí)交付，有助于實(shí)現(xiàn)熱處理均衡計(jì)劃生產(chǎn)，同時(shí)，實(shí)現(xiàn)計(jì)劃執(zhí)行偏差的顯現(xiàn)化，有助于提高生產(chǎn)線計(jì)劃組織的能力。

二、MRB系統(tǒng)生成熱處理生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃序列

物料需求計(jì)劃（material requirement planning，MRP），是一種將庫房管理和生產(chǎn)進(jìn)度計(jì)劃相結(jié)合的計(jì)算機(jī)輔助生產(chǎn)計(jì)劃管理系統(tǒng)，本文參考MRP編制方式制定熱處理生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃。

1、MRP以主生產(chǎn)計(jì)劃（MES）系統(tǒng)完成熱處理前廠際移交工序掃碼（到廠時(shí)間）為輸入，通過零件CAPP中的工藝參數(shù)與系統(tǒng)預(yù)存的BOM清單參數(shù)比較，生成以生產(chǎn)線為單位的熱處理生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃序列。

2、MRP系統(tǒng)中BOM（熱處理生產(chǎn)物料清單）表數(shù)據(jù)來源，是依據(jù)零件工藝文件（CAPP）信息，拆分出所需熱處理生產(chǎn)線（或設(shè)備）、生產(chǎn)線中核心設(shè)備、生產(chǎn)線開工限制條件（生產(chǎn)線設(shè)備檢測(cè)有效期內(nèi)、槽液化驗(yàn)有效期內(nèi)、計(jì)量器具檢測(cè)有效期內(nèi)、工藝淬透性試驗(yàn)有效期內(nèi)、生產(chǎn)線工藝評(píng)審有效期內(nèi)）、單項(xiàng)零件單爐最大裝爐數(shù)量、工藝輔料庫存等熱處理生產(chǎn)要素生成。

3、為簡便說明問題，本文討論一條熱處理生產(chǎn)線編制生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃，當(dāng)熱處理廠存在多條生產(chǎn)線時(shí)，系統(tǒng)設(shè)定順序后，可以按生產(chǎn)線依次編制計(jì)劃。

MRP系統(tǒng)對(duì)生產(chǎn)線選擇方式如圖2。

三、MRP系統(tǒng)熱處理計(jì)劃編制

（一）確定熱處理零件計(jì)劃自動(dòng)排產(chǎn)四項(xiàng)原則

1、計(jì)劃優(yōu)先級(jí)原則：優(yōu)先級(jí)由高向低排序

（1） 計(jì)劃優(yōu)先級(jí)原則

①計(jì)劃項(xiàng)優(yōu)先級(jí)設(shè)定

熱處理排產(chǎn)計(jì)劃分類包括以下三種：訂單式計(jì)劃即計(jì)劃期等于（或小于）正常生產(chǎn)期量的熱處理計(jì)劃項(xiàng)目;期量式計(jì)劃即計(jì)劃期大于正常零件生產(chǎn)期量的熱處理計(jì)劃項(xiàng)目;手動(dòng)排產(chǎn)計(jì)劃即生產(chǎn)進(jìn)度需要插隊(duì)的熱處理計(jì)劃項(xiàng)目。

②零件優(yōu)先率計(jì)算

零件i優(yōu)先率γi=零件i生產(chǎn)時(shí)間/零件i剩余有效時(shí)間×100%。當(dāng)零件數(shù)量大于設(shè)備最大裝爐數(shù)量時(shí)，生產(chǎn)時(shí)間=爐次×單爐生產(chǎn)時(shí)間（爐次數(shù)取整計(jì)算）;零件i的剩余有效時(shí)間=零件i距離交付的剩余天數(shù)×日有效工作時(shí)間+計(jì)劃當(dāng)日有效工作時(shí)間-已排產(chǎn)占用時(shí)間;當(dāng)天數(shù)≤0時(shí)，按0計(jì)算;工作日有效工作時(shí)間=班次×每班工作時(shí)間×0.86（設(shè)備平均效率系數(shù)）。

③零件優(yōu)先級(jí)計(jì)算

零件i三種模式優(yōu)先級(jí)計(jì)算：當(dāng)零件i為手動(dòng)排產(chǎn)時(shí)，計(jì)劃優(yōu)先級(jí)ψi=N×100（N=1、2、…n）;當(dāng)零件i為訂單式，計(jì)劃優(yōu)先級(jí)ψi=γi×10;當(dāng)零件i為期量式，計(jì)劃優(yōu)先級(jí)為ψi=γi。

④優(yōu)先級(jí)排產(chǎn)方式

系統(tǒng)按優(yōu)先級(jí)數(shù)值大小依次向下排產(chǎn)。

（2）熱處理同工藝原則：與已確定排產(chǎn)零件同工藝項(xiàng)目同優(yōu)先排序

最高優(yōu)先級(jí)計(jì)劃項(xiàng)目確定后，當(dāng)計(jì)劃項(xiàng)目實(shí)際數(shù)量等于設(shè)備最大裝爐量時(shí)，系統(tǒng)繼續(xù)向下一項(xiàng)計(jì)劃排產(chǎn);當(dāng)計(jì)劃項(xiàng)目實(shí)際數(shù)量大于設(shè)備最大裝爐量時(shí)，系統(tǒng)默認(rèn)計(jì)劃項(xiàng)目向下一爐次排產(chǎn);當(dāng)計(jì)劃項(xiàng)目實(shí)際數(shù)量小于設(shè)備最大裝爐量時(shí);系統(tǒng)自動(dòng)搜尋同工藝參數(shù)的待排產(chǎn)計(jì)劃項(xiàng)目，組成同工藝計(jì)劃項(xiàng)目集，按設(shè)備利用率計(jì)算原則編制計(jì)劃。

（3）設(shè)備利用率原則：在同工藝基礎(chǔ)上，單爐裝爐量由高向低排序

系統(tǒng)在同工藝計(jì)劃項(xiàng)目集中，按優(yōu)先級(jí)再次排序，依據(jù)BOM清單中給定裝爐工藝參數(shù)，計(jì)算同工藝計(jì)劃項(xiàng)目集中，可能達(dá)到的單爐最大裝爐量計(jì)劃項(xiàng)目組合，此計(jì)劃項(xiàng)目組合系統(tǒng)視為一爐，按同爐最高優(yōu)先級(jí)排產(chǎn)，未排入的計(jì)劃項(xiàng)目回復(fù)原優(yōu)先級(jí)繼續(xù)排產(chǎn)。

（4）熱處理工藝溫度原則：當(dāng)日熱處理計(jì)劃按使用溫度由低向高排序

當(dāng)日計(jì)劃中，同一設(shè)備多溫度點(diǎn)生產(chǎn)時(shí)，依據(jù)熱處理工藝溫度，由低向高設(shè)定排產(chǎn)順序，即當(dāng)日計(jì)劃項(xiàng)中，熱處理工藝溫度最低的計(jì)劃項(xiàng)目最先排產(chǎn)，依此類推，向高工藝溫度計(jì)劃項(xiàng)目排序，可有效縮短設(shè)備生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間。

（二）熱處理作業(yè)計(jì)劃編制

系統(tǒng)依據(jù)各項(xiàng)計(jì)劃編制原則，以生產(chǎn)線核心設(shè)備日有效工作時(shí)間為基準(zhǔn)，編制生產(chǎn)線熱處理作業(yè)計(jì)劃，以計(jì)劃編制日期次日工作開始時(shí)間起，計(jì)劃當(dāng)日最后1項(xiàng)（或1爐批）計(jì)劃的末道工序結(jié)束時(shí)間止，當(dāng)計(jì)劃工作時(shí)間等于或近似等于當(dāng)日有效工作時(shí)間時(shí)（偏差不超過±30分鐘視為符合），當(dāng)日計(jì)劃編制結(jié)束;當(dāng)結(jié)束時(shí)間超過±30分鐘時(shí)，最后一項(xiàng)計(jì)劃項(xiàng)目待確定狀態(tài)，系統(tǒng)按各項(xiàng)原則重新選擇最后1項(xiàng)（或同1批）計(jì)劃項(xiàng)目進(jìn)行比對(duì)，直至符合設(shè)定要求，未選定計(jì)劃項(xiàng)目恢復(fù)原優(yōu)先級(jí)次日排產(chǎn)，必要時(shí)，可選擇手動(dòng)確認(rèn)計(jì)劃，臨時(shí)調(diào)整班組工作時(shí)間（縮短或延長），以保證計(jì)劃進(jìn)度需求。

1、熱處理日計(jì)劃工作時(shí)間M日確定

M日=∑s手動(dòng)輸入計(jì)劃爐次×單爐生產(chǎn)時(shí)間+∑Di訂單計(jì)劃爐次×單爐生產(chǎn)時(shí)間+∑R期量計(jì)劃爐次×單爐生產(chǎn)時(shí)間

∑s訂單計(jì)劃爐次=生產(chǎn)線當(dāng)日手動(dòng)輸入計(jì)劃項(xiàng)折合開爐數(shù)量，∑D訂單計(jì)劃爐次=生產(chǎn)線當(dāng)日訂單計(jì)劃項(xiàng)折合開爐數(shù)量，∑R期量計(jì)劃爐次=生產(chǎn)線當(dāng)日期量計(jì)劃項(xiàng)折合開爐數(shù)量

當(dāng)M日>日有效工作時(shí)間+30分鐘，重新選擇計(jì)劃項(xiàng)目，或選擇手動(dòng)確認(rèn);

當(dāng)M日=日有效工作時(shí)間±30分鐘，生成當(dāng)日熱處理生產(chǎn)計(jì)劃;

當(dāng)M日<日有效工作時(shí)間-30分鐘，重新選擇計(jì)劃項(xiàng)目，或選擇手動(dòng)確認(rèn)。

2、當(dāng)日計(jì)劃編制完成后，系統(tǒng)繼續(xù)編制次日計(jì)劃，計(jì)劃周期一般設(shè)定為7天，即一次編制7天熱處理滾動(dòng)作業(yè)計(jì)劃;當(dāng)出現(xiàn)計(jì)劃優(yōu)先級(jí)調(diào)整或MES系統(tǒng)新增計(jì)劃時(shí)，系統(tǒng)將提示重新編制新滾動(dòng)計(jì)劃或手動(dòng)添加計(jì)劃項(xiàng)目。熱處理計(jì)劃編制流程如圖3。

四、計(jì)劃編制中的常見問題

1、計(jì)劃上游信息輸入不準(zhǔn)確，APS零件計(jì)劃系統(tǒng)處于動(dòng)態(tài)管理中，受生產(chǎn)要素波動(dòng)影響，熱處理上游計(jì)劃信息會(huì)出現(xiàn)偏差，即零件不能按期送抵熱處理廠，使熱處理計(jì)劃無法實(shí)施;

應(yīng)對(duì)措施：1）在APS計(jì)劃編制中增加柔性部分，提高計(jì)劃抗波動(dòng)能力;2）對(duì)熱處理期量式計(jì)劃編制時(shí)，采取T+1形式，即按到廠期延后一天開始制定計(jì)劃;3）及時(shí)調(diào)整熱處理作業(yè)計(jì)劃，必要時(shí)，重新編制新計(jì)劃。

2、系統(tǒng)中BOM工藝參數(shù)錯(cuò)誤，系統(tǒng)工藝參數(shù)導(dǎo)入及后續(xù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)更改等，都會(huì)造成系統(tǒng)中的BOM工藝參數(shù)錯(cuò)誤，會(huì)導(dǎo)致計(jì)劃編制錯(cuò)誤，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成零件報(bào)廢;應(yīng)對(duì)措施：

1）指定技術(shù)部門專人負(fù)責(zé)BOM數(shù)據(jù)的導(dǎo)入前后的復(fù)查，確保工藝原始數(shù)據(jù)正確性和導(dǎo)入的完整性;2）制定專項(xiàng)規(guī)定，確保后續(xù)工藝參數(shù)更改時(shí)，系統(tǒng)及時(shí)維護(hù)更新;3）計(jì)劃編制人員和班組操作者也要對(duì)相關(guān)工藝參數(shù)進(jìn)行檢查，避免錯(cuò)誤計(jì)劃信息的傳遞和執(zhí)行。

3、生產(chǎn)線設(shè)備臨時(shí)故障，熱處理生產(chǎn)線需要設(shè)備較多，使用條件嚴(yán)格，且生產(chǎn)線需要聯(lián)動(dòng)，即一臺(tái)設(shè)備故障也會(huì)造成生產(chǎn)線停產(chǎn)，因此，熱處理生產(chǎn)線臨時(shí)故障不能完全避免，造成計(jì)劃無法實(shí)施;應(yīng)對(duì)措施：1）建立熱處理生產(chǎn)線風(fēng)險(xiǎn)管理機(jī)制，及時(shí)發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)線設(shè)備故障隱患，采取有效措施，減少臨時(shí)故障出現(xiàn);2）在編制熱處理工藝時(shí)，盡量采取復(fù)線生產(chǎn)方式，及有兩臺(tái)以上的設(shè)備承擔(dān)各個(gè)工序，一旦出現(xiàn)設(shè)備臨時(shí)故障，可以使用其它設(shè)備繼續(xù)執(zhí)行生產(chǎn)計(jì)劃;3）建立高標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)制度，確保設(shè)備一、二級(jí)保養(yǎng)的落實(shí)，建立設(shè)備關(guān)鍵監(jiān)控指標(biāo)，實(shí)行設(shè)備計(jì)劃預(yù)知維修制度，建立設(shè)備檔案，監(jiān)控使用年限和狀態(tài)，關(guān)鍵設(shè)備要有計(jì)劃的實(shí)行條件建設(shè)更新。

結(jié)束語：

大型企業(yè)中，熱表專業(yè)廠作為零件制造過程的中間工序，其生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃歷來不被重視，造成零件生產(chǎn)的APS計(jì)劃中部分工序不可控，制造計(jì)劃不能貫通零件制造的全過程，為提高制造業(yè)的管理創(chuàng)新能力，不斷提升生產(chǎn)計(jì)劃的管控能力，本文以熱處理生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃管控切入，引申大型制造型企業(yè)對(duì)熱處理、表面處理、清理強(qiáng)化、無損檢測(cè)等工步的計(jì)劃管理改進(jìn)提升研討，通過數(shù)字化手段，達(dá)到零件生產(chǎn)工序級(jí)計(jì)劃的精準(zhǔn)編制，提升國有制造業(yè)生產(chǎn)管理水平。

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