本發(fā)明涉及一種智能制造方法，特別是涉及一種基于跨企業(yè)動態(tài)計(jì)劃排程的智能制造方法。

背景技術(shù)：

當(dāng)前，全球制造業(yè)正在從相對穩(wěn)定、大規(guī)模制造到以顧客為中心、個性化制造轉(zhuǎn)變，對產(chǎn)品制造的時間、質(zhì)量、成本、服務(wù)、環(huán)境等要求越來越苛刻。這是由于以互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為代表的新興信息技術(shù)正在給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來巨大沖擊；以數(shù)字化、智能化為手段、以個性化(定制化)、服務(wù)化、社會化為特征的新一輪工業(yè)革命正在到來。為了應(yīng)對挑戰(zhàn)，搶占競爭優(yōu)勢，世界各國紛紛出臺先進(jìn)制造計(jì)劃，如“德國工業(yè)4.0”、“中國制造2025”等。其本質(zhì)都是通過新興信息技術(shù)與工業(yè)深度融合，大力發(fā)展智能制造，搶占新一輪產(chǎn)業(yè)競爭的制高點(diǎn)。

智能制造已經(jīng)成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)，但是目前智能制造的相關(guān)工作更多集中于工業(yè)機(jī)器人等智能裝備層面、基于cps的智能車間等智能制造單元層面，對涵蓋價值鏈、產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟層面的智能制造還缺乏有效的方法。價值鏈、產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟層面智能制造的價值是：通過對相關(guān)企業(yè)制造資源和能力的有效接入和集成，實(shí)現(xiàn)制造資源和能力的共享和協(xié)同，支持最優(yōu)化配置和柔性化重組，以盤活存量制造資源和能力，促進(jìn)制造資源和能力的效能提升，進(jìn)而敏捷、高效、優(yōu)質(zhì)、低耗地制造產(chǎn)品和服務(wù)用戶，提高制造企業(yè)(或集團(tuán))的市場競爭能力。

目前已知的相關(guān)工作還不能充分支撐價值鏈、產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟層面的智能制造。erp、mes等產(chǎn)品和技術(shù)更多只是集中于單個制造企業(yè)(集團(tuán))內(nèi)部，無法支撐企業(yè)(集團(tuán))突破自身資源條件的限制，根據(jù)需要動態(tài)組織社會化制造資源和能力為己所用。相比之下，供應(yīng)鏈管理方面有一些值得借鑒的工作成果，如面向電子商務(wù)的供應(yīng)鏈計(jì)劃管理，分布(全球)的多工廠生產(chǎn)計(jì)劃調(diào)度，集成工藝規(guī)劃和生產(chǎn)車間調(diào)度等。但存在的問題是：一方面，采用分而治之的方式將計(jì)劃調(diào)度按照不同業(yè)務(wù)過程、時間區(qū)間進(jìn)行分解，底層的資源狀態(tài)不 能及時反饋并影響上層的計(jì)劃排程；另一方面，價值鏈沒有按需靈活貫通，計(jì)劃排程沒有同時兼顧價值鏈節(jié)點(diǎn)的優(yōu)選，以及信息流、物流、資金流的集成優(yōu)化?？傊捎谌笨缙髽I(yè)充分的集成與協(xié)同，敏捷程度、柔性化水平都不高，離智能制造仍有差距。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種基于跨企業(yè)動態(tài)計(jì)劃排程的智能制造方法，以解決設(shè)備設(shè)施、生產(chǎn)工藝或者產(chǎn)品的加工生產(chǎn)能力等不同粒度制造資源和能力，基于在公共平臺登記并共享制造資源和能力的狀態(tài)信息，聯(lián)合開展跨企業(yè)的動態(tài)計(jì)劃排程，并利用公共平臺的邊界開放特性，通過多輪迭代不斷擴(kuò)大制造資源和能力的負(fù)荷和選擇范圍，實(shí)現(xiàn)按需組織社會化制造資源和能力進(jìn)行最優(yōu)化配置和柔性化重組的問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

一種基于跨企業(yè)動態(tài)計(jì)劃排程的智能制造方法，該方法的步驟包括

s1、公共平臺對注冊企業(yè)的制造資源和能力進(jìn)行登記，并獲取企業(yè)制造資源和能力的底層狀態(tài)信息；所述注冊企業(yè)包括任務(wù)提出方和任務(wù)承接方；

s2、任務(wù)提出方基于公共平臺共享的企業(yè)制造資源和能力的狀態(tài)信息，在選定的協(xié)作配套企業(yè)范圍之內(nèi)進(jìn)行聯(lián)合計(jì)劃排程；

s3、任務(wù)提出方根據(jù)計(jì)劃排程判斷現(xiàn)有的約束是否能夠滿足，若能，則直接執(zhí)行計(jì)劃排程結(jié)果；若不能，則通過提高協(xié)作配套企業(yè)制造資源和能力的負(fù)荷，或者在公共平臺上擴(kuò)大協(xié)作配套企業(yè)的范圍，重新進(jìn)行計(jì)劃排程實(shí)現(xiàn)柔性制造；

s4、根據(jù)計(jì)劃排程的運(yùn)行結(jié)果，進(jìn)行跨企業(yè)任務(wù)調(diào)度和過程監(jiān)控，對出現(xiàn)的擾動事件進(jìn)行及時的處理。

優(yōu)選的，所述步驟s1中企業(yè)制造資源和能力的粒度包括設(shè)備設(shè)施、生產(chǎn)工藝或者產(chǎn)品的加工生產(chǎn)能力。

優(yōu)選的，所述步驟s1采用對企業(yè)資源計(jì)劃系統(tǒng)erp或制造執(zhí)行系統(tǒng)mes的集成或直接對制造資源和能力進(jìn)行接入集成，獲取制造資源和能力的底層狀態(tài)信息。

優(yōu)選的，所述步驟s2包括：

s21、任務(wù)提出方經(jīng)公共平臺授權(quán)，獲取主要的協(xié)作配套企業(yè)在公共平臺登記的制造資源和能力的狀態(tài)信息；

s22、通過計(jì)劃排程對制造過程各個環(huán)節(jié)的任務(wù)承接方及其制造資源和能力進(jìn)行擇優(yōu)選取，同時，對制造全過程的信息流、物流和資金流進(jìn)行綜合優(yōu)化。

優(yōu)選的，所述步驟s3中支持集團(tuán)企業(yè)或者大型龍頭企業(yè)優(yōu)先將任務(wù)安排在本企業(yè)內(nèi)部或者核心供應(yīng)商內(nèi)部，如果不能滿足需求再逐步擴(kuò)大協(xié)作配套范圍來完成任務(wù)分配。

優(yōu)選的，所述步驟s4中在計(jì)劃排程結(jié)果范圍內(nèi)的任務(wù)承接方的內(nèi)部細(xì)粒度的計(jì)劃排程不受干預(yù)。

本發(fā)明的有益效果如下：

本發(fā)明所述技術(shù)方案基于設(shè)備設(shè)施、生產(chǎn)工藝或者產(chǎn)品的加工生產(chǎn)能力等不同粒度制造資源和能力的服務(wù)化，通過在公共平臺登記并共享制造資源和能力的狀態(tài)信息，聯(lián)合開展跨企業(yè)的動態(tài)計(jì)劃排程，支持集團(tuán)企業(yè)或者大型龍頭企業(yè)首先將任務(wù)盡量安排在本企業(yè)內(nèi)部或者核心供應(yīng)商內(nèi)部，如果不能滿足需求再逐步擴(kuò)大協(xié)作配套范圍來完成任務(wù)分配，從而實(shí)現(xiàn)按需組織社會化制造資源和能力進(jìn)行最優(yōu)化配置和柔性化重組。在面對大規(guī)模個性化定制時，能夠協(xié)助企業(yè)(集團(tuán))突破自身資源能力的限制，將合適且閑置的社會化制造資源和能力為己所用，并能夠通過智能優(yōu)化將精益制造從內(nèi)部延伸到整個價值鏈和產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，保證交期、成本等多重目標(biāo)。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)的說明；

圖1示出一種基于跨企業(yè)動態(tài)計(jì)劃排程的智能制造方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

為了更清楚地說明本發(fā)明，下面結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例和附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。附圖中相似的部件以相同的附圖標(biāo)記進(jìn)行表示。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，下面所具體描述的內(nèi)容是說明性的而非限制性的，不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

本發(fā)明公開了面向個性化定制的制造業(yè)發(fā)展趨勢，在價值鏈、產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟層面的基于跨企業(yè)動態(tài)計(jì)劃排程的智能制造方法，該方法針對設(shè)備設(shè)施、生產(chǎn)工藝或者產(chǎn)品的加工生產(chǎn)能力等不同粒度制造資源和能力，基于在公共平臺登記并共享制造資源和能力的狀態(tài)信息，聯(lián)合開展跨企業(yè)的動態(tài)計(jì)劃排程，利用公 共平臺的邊界開放特性，通過多輪迭代不斷擴(kuò)大制造資源和能力的負(fù)荷和選擇范圍，在滿足約束前提下既實(shí)現(xiàn)優(yōu)選制造過程各個環(huán)節(jié)的任務(wù)承接方及其制造資源和能力，同時實(shí)現(xiàn)對制造全過程的信息流、物流、資金流的綜合優(yōu)化，進(jìn)而敏捷、高效、優(yōu)質(zhì)、低耗地制造產(chǎn)品和服務(wù)用戶，提高制造企業(yè)(集團(tuán))的市場競爭能力。

本發(fā)明所述一種基于跨企業(yè)動態(tài)計(jì)劃排程的智能制造方法的具體步驟包括：

第一步公共平臺對注冊企業(yè)(包括任務(wù)提出方和任務(wù)承接方)的制造資源和能力進(jìn)行登記，并獲取企業(yè)制造資源和能力的底層狀態(tài)信息。

公共平臺對注冊企業(yè)(包括任務(wù)提出方和任務(wù)承接方)的制造資源和能力進(jìn)行登記，基于對erp、mes等現(xiàn)有信息系統(tǒng)的集成或直接對制造資源和能力進(jìn)行接入集成，獲取企業(yè)制造資源和能力的底層狀態(tài)信息。該底層狀態(tài)信息包括物料、產(chǎn)品的庫存信息和加工中心任務(wù)、負(fù)荷情況。加工中心可以是一條生產(chǎn)線、一組同工種工人或同類設(shè)備，通常用生產(chǎn)線的產(chǎn)量或者工人或設(shè)備的工(臺)時進(jìn)行度量。加工中心空閑能力的計(jì)算需要扣除已經(jīng)分配出去的能力，設(shè)備維護(hù)或安排工人加班等都會影響加工中心的空閑能力，需要通過底層狀態(tài)信息的收集實(shí)時獲取。

第二步任務(wù)提出方基于公共平臺共享的企業(yè)制造資源和能力的狀態(tài)信息，在選定的協(xié)作配套企業(yè)范圍之內(nèi)進(jìn)行聯(lián)合計(jì)劃排程。

任務(wù)提出方首先在公共平臺輸入任務(wù)信息，并根據(jù)授權(quán)獲取主要的協(xié)作配套企業(yè)在公共平臺登記的制造資源和能力的底層狀態(tài)信息，，并基于獲取到的狀態(tài)信息進(jìn)行計(jì)劃排程。計(jì)劃排程的輸出是為相關(guān)企業(yè)分配任務(wù)的數(shù)量，指示加工生產(chǎn)的開始時間、結(jié)束時間以及送達(dá)時間。通過計(jì)劃排程既是優(yōu)選制造過程各個環(huán)節(jié)的任務(wù)承接方及其制造資源和能力，也是對制造全過程的信息流、物流、資金流綜合優(yōu)化。

第三步任務(wù)提出方根據(jù)計(jì)劃排程判斷現(xiàn)有的約束是否能夠滿足，若能，則直接執(zhí)行計(jì)劃排程結(jié)果；若不能，則通過提高協(xié)作配套企業(yè)制造資源和能力的負(fù)荷，或者在公共平臺上擴(kuò)大協(xié)作配套企業(yè)的范圍，重新進(jìn)行計(jì)劃排程實(shí)現(xiàn)柔性制造。

計(jì)劃排程的范圍是動態(tài)的：如果約束條件不能滿足，可以要求協(xié)作配套企業(yè)延長工作時間，通過提高相關(guān)制造資源和能力的負(fù)荷實(shí)現(xiàn)柔性；約束條件仍然不能滿足，則在公共平臺擴(kuò)大協(xié)作配套企業(yè)的范圍，根據(jù)更多協(xié)作配套企業(yè) 制造資源和能力的狀態(tài)信息進(jìn)行計(jì)劃排程從而實(shí)現(xiàn)柔性。支持集團(tuán)企業(yè)或者大型龍頭企業(yè)首先將任務(wù)盡量安排在本企業(yè)內(nèi)部或者核心供應(yīng)商內(nèi)部，如果不能滿足需求再逐步擴(kuò)大協(xié)作配套范圍來完成任務(wù)分配。

第四步根據(jù)計(jì)劃排程的運(yùn)行結(jié)果，進(jìn)行跨企業(yè)任務(wù)調(diào)度和過程監(jiān)控，對出現(xiàn)的擾動事件進(jìn)行及時的處理。

根據(jù)計(jì)劃排程的結(jié)果，將部件級的主生產(chǎn)計(jì)劃下發(fā)給主要協(xié)作配套企業(yè)的erp，將零件級任務(wù)下發(fā)給各企業(yè)加工中心的mes，或下發(fā)給直接接入公共平臺的關(guān)鍵設(shè)備資源。在計(jì)劃排程結(jié)果范圍內(nèi)的企業(yè)內(nèi)部細(xì)粒度的計(jì)劃排程(如工序的排程)將不會被干預(yù)。但是，任務(wù)的開始和結(jié)束信息將被收集，任務(wù)是否在規(guī)定的時間節(jié)點(diǎn)開始和完成將會被監(jiān)控。被監(jiān)控的擾動事件還包括，任務(wù)是否在企業(yè)進(jìn)行內(nèi)部細(xì)粒度的計(jì)劃排程時被移動出規(guī)定的開始和結(jié)束范圍；加工中心的能力是否由于設(shè)備故障等原因發(fā)生變化等等。擾動事件處理的步驟包括，評估擾動事件的影響，優(yōu)先進(jìn)行局部調(diào)整避免擾動事件影響的傳播，不能滿足再在全局范圍內(nèi)進(jìn)行插入尋優(yōu)，仍不能滿足再進(jìn)行重排。

下面通過一組實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明：

本實(shí)例以現(xiàn)有信息系統(tǒng)為例，結(jié)合上述方法對本發(fā)明所述方案做進(jìn)一步描述。

本發(fā)明所述基于跨企業(yè)動態(tài)計(jì)劃排程的智能制造方法的步驟包括：

第一步公共平臺對注冊企業(yè)(包括任務(wù)提出方和任務(wù)承接方)的制造資源和能力進(jìn)行登記，并獲取企業(yè)制造資源和能力的底層狀態(tài)信息。

公共平臺對注冊企業(yè)(包括任務(wù)提出方和任務(wù)承接方)的制造資源和能力進(jìn)行登記，并對erp、mes等現(xiàn)有信息系統(tǒng)進(jìn)行集成。對于沒有erp、mes的企業(yè)，直接對關(guān)鍵的制造資源和能力進(jìn)行接入集成，并產(chǎn)生制造資源和能力的底層狀態(tài)信息；該底層狀態(tài)信息包括物料、產(chǎn)品的庫存信息和加工中心任務(wù)、負(fù)荷情況等。物料、產(chǎn)品的庫存信息結(jié)構(gòu)包括所屬企業(yè)，最大容量，物料或產(chǎn)品的編碼、最小批量、單位成本以及庫存數(shù)量(現(xiàn)存量、現(xiàn)存可用量，……)。加工中心的信息結(jié)構(gòu)包括所屬企業(yè)，單位成本，可承接任務(wù)的關(guān)鍵工藝、材料、技術(shù)指標(biāo)，表征任務(wù)、負(fù)荷情況的資源日歷(時間段1、總能力、剩余能力，……)。

第二步任務(wù)提出方基于公共平臺共享的企業(yè)制造資源和能力的狀態(tài)信息，在選定的協(xié)作配套企業(yè)范圍之內(nèi)進(jìn)行聯(lián)合計(jì)劃排程。

任務(wù)提出方對主生產(chǎn)計(jì)劃進(jìn)行wbs分解，再同步生產(chǎn)相關(guān)任務(wù)到公共平臺進(jìn)行發(fā)布。發(fā)布任務(wù)的信息結(jié)構(gòu)包括加工對象，加工數(shù)量，關(guān)鍵工藝、材料、 技術(shù)指標(biāo)要求，緊前任務(wù)，任務(wù)的物料需求，任務(wù)的交付時間，任務(wù)的延期成本。任務(wù)提出方經(jīng)公共平臺授權(quán)，上下游制造資源和能力的狀態(tài)信息。信息結(jié)構(gòu)包括任務(wù)承接方可承擔(dān)的最小批量，最大批量，擬用資源(加工中心1，……)，允許開始時間、允許結(jié)束時間，可用資源量估計(jì)(加工中心1、估計(jì)工時，……)。計(jì)劃排程的輸出是為相關(guān)企業(yè)分配任務(wù)的數(shù)量，指示加工生產(chǎn)的開始時間、結(jié)束時間以及送達(dá)時間。計(jì)劃排程采用智能優(yōu)化算法，在以集團(tuán)企業(yè)或者大型龍頭企業(yè)為中心的上下游多個企業(yè)間，對制造資源和能力的性能最好、生產(chǎn)成本最低/利潤最高、生產(chǎn)過程周轉(zhuǎn)率最快等多目標(biāo)進(jìn)行綜合尋優(yōu)。

第三步任務(wù)提出方根據(jù)計(jì)劃排程判斷現(xiàn)有的約束是否能夠滿足，若能，則直接執(zhí)行計(jì)劃排程結(jié)果；若不能，則通過提高協(xié)作配套企業(yè)制造資源和能力的負(fù)荷，或者在公共平臺上擴(kuò)大協(xié)作配套企業(yè)的范圍，重新進(jìn)行計(jì)劃排程實(shí)現(xiàn)柔性制造。

計(jì)劃排程的范圍是動態(tài)的：如果約束條件不能滿足，可以要求協(xié)作配套企業(yè)延長工作時間，通過提高相關(guān)制造資源和能力的負(fù)荷實(shí)現(xiàn)柔性；約束條件仍然不能滿足，則在公共平臺擴(kuò)大協(xié)作配套企業(yè)的范圍，根據(jù)更多協(xié)作配套企業(yè)制造資源和能力的狀態(tài)信息進(jìn)行計(jì)劃排程從而實(shí)現(xiàn)柔性。支持集團(tuán)企業(yè)或者大型龍頭企業(yè)首先將任務(wù)盡量安排在本企業(yè)內(nèi)部或者核心供應(yīng)商內(nèi)部，如果不能滿足需求再逐步擴(kuò)大協(xié)作配套范圍來完成任務(wù)分配。

第四步根據(jù)計(jì)劃排程的運(yùn)行結(jié)果，進(jìn)行跨企業(yè)任務(wù)調(diào)度和過程監(jiān)控，對出現(xiàn)的擾動事件進(jìn)行及時的處理。

系統(tǒng)根據(jù)智能計(jì)劃排程的推薦確定中標(biāo)企業(yè)并下發(fā)加工生產(chǎn)任務(wù)，監(jiān)控任務(wù)執(zhí)行情況，如遇擾動事件，再根據(jù)智能計(jì)劃排程推薦動態(tài)調(diào)整生產(chǎn)任務(wù)。擾動事件的信息結(jié)構(gòu)包括：任務(wù)被移動，原因代碼，詳情；任務(wù)有拖延，原因代碼，詳情；加工中心能力變化，原因代碼，詳情。擾動事件處理的步驟包括，評估擾動事件的影響，優(yōu)先進(jìn)行局部調(diào)整避免擾動事件影響的傳播，不能滿足再在全局范圍內(nèi)進(jìn)行插入尋優(yōu)，仍不能滿足再進(jìn)行重排。

綜上所述，本發(fā)明所述技術(shù)方案基于設(shè)備設(shè)施、生產(chǎn)工藝或者產(chǎn)品的加工生產(chǎn)能力等不同粒度制造資源和能力的服務(wù)化，通過在公共平臺登記并共享制造資源和能力的狀態(tài)信息，聯(lián)合開展跨企業(yè)的動態(tài)計(jì)劃排程，支持集團(tuán)企業(yè)或者大型龍頭企業(yè)首先將任務(wù)盡量安排在本企業(yè)內(nèi)部或者核心供應(yīng)商內(nèi)部，如果不能滿足需求再逐步擴(kuò)大協(xié)作配套范圍來完成任務(wù)分配，從而實(shí)現(xiàn)按需組織社會化制造資源和能力進(jìn)行最優(yōu)化配置和柔性化重組。在面對大規(guī)模個性化定制 時，能夠協(xié)助企業(yè)(集團(tuán))突破自身資源能力的限制，將合適且閑置的社會化制造資源和能力為己所用，并能夠通過智能優(yōu)化將精益制造從內(nèi)部延伸到整個價值鏈和產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，保證交期、成本等多重目標(biāo)。

顯然，本發(fā)明的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的實(shí)施方式的限定，對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動，這里無法對所有的實(shí)施方式予以窮舉，凡是屬于本發(fā)明的技術(shù)方案所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之列。