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CN118586685B - 汽车厂订单解耦合生产方法 - Google Patents

汽车厂订单解耦合生产方法 Download PDF

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CN118586685B
CN118586685B CN202411070332.7A CN202411070332A CN118586685B CN 118586685 B CN118586685 B CN 118586685B CN 202411070332 A CN202411070332 A CN 202411070332A CN 118586685 B CN118586685 B CN 118586685B
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刘博�
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China Automobile Industry Engineering Co Ltd
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Abstract

本发明公开了汽车厂订单解耦合生产方法，包括以下步骤：获取订单信息以及车身信息；将所述订单信息分解为焊装订单、涂装订单、总装订单；建立订单解耦合模型；根据焊装订单、涂装订单、总装订单以及车身信息执行所述订单解耦合模型，并获得执行结果；根据执行结果动态调整车身在生产线上的任务和流程，并实时更新车身所对应的信息；将出厂的车身与对应的订单绑定，实现订单交付，本发明能实现订单交付时，最大程度满足OTD指标，保证根据订单先后顺序交付。

Description

汽车厂订单解耦合生产方法
技术领域
本发明涉及汽车的生产管理技术领域，尤其涉及汽车厂订单解耦合生产方法。
背景技术
目前，汽车厂在根据订单生产车时，一般是由上游制造执行系统系统（MES）直接按照高级计划排成系统（APS）的排产计划，通过条码或RFID下写车体信息指导生产。
例如，焊装车间车身携带条码或tag片，从焊装生产初始就指定了该车的喷涂颜色和详细配置。MES从APS接收焊装上线序计划；MES系统将生产车身下发给焊装PLC；焊装PLC通过RFID将生产计划下写到载码体，与车身绑定，当车辆经过关键工序时，PLC通过RFID获取车辆经过关键工序的车辆信息。
在焊装执行时，关键工序按照载码体信息进行相关工艺制造，PLC将车辆经过关键工序的车辆过点信息发给MES；在涂装执行时，关键工序按照载码体信息进行相关工艺制造，PLC将车辆经过关键工序的车辆过点信息发给MES；在总装执行时，当车辆经过关键工序时，PLC通过RFID获取车辆经过关键工序的车辆信息；关键工序按照载码体信息进行相关工艺制造PLC将车辆经过关键工序的车辆过点信息发给MES。例如在涂装车间，在进行分色时，是被动进行颜色结块，有什么颜色的车进，就凑什么颜色的队列，经常凑不够最经济最小换色数的喷涂队列数量；多车型、小色种对于队列干扰很大，若要满足生产节拍会破坏结块效果，若要满足颜色结块，会严重干扰进车出车顺序，从而极大地降低衡量车企从收到订单到交附的时间（OTD），单车标准OTD=车间在制时长/(当日节拍*工作时间）。
在车身与生产计划强绑定以后，可能受各类问题影响导致车身报废，从而导致计划无法交付，受质量问题影响，返修的车身与其相绑定的订单同样会滞留，这就会扰乱多条输送线体以及离线工位的排产运作，订单顺序混乱。
MES执行逻辑简单，自始至终依据车身绑定信息进行生产制造，然而，订单交付会受报废车，滞留车等特殊车辆影响，难以满足总装计划交付需求与立库调度系统难以配合。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了汽车厂订单解耦合生产方法，来解决该问题。
为达到上述目的，本申请提供如下技术方案：
汽车厂订单解耦合生产方法，包括以下步骤：
获取订单信息以及车身信息；
将所述订单信息分解为焊装订单、涂装订单、总装订单；
根据焊装订单、涂装订单、总装订单以及车身信息执行所述订单解耦合模型，并获得执行结果；
根据执行结果动态调整车身在生产线上的任务和流程，并实时更新车身所对应的信息；
将出厂的车身与对应的订单绑定，实现订单交付。
进一步设置为：所述焊装订单包含订单号、车型；
所述涂装订单包含订单号、车型、颜色；
所述总装订单包含订单号、车型、颜色、配置。
进一步设置为：所述建立订单解耦合模型包括：
基于分解的多目标优化算法构建换色频率优化函数、交付顺序优化函数、制 造路径优化函数；
所述换色频率优化函数；
所述交付顺序优化函数；
所述制造路径优化函数；
式中，为车型所属颜色订单数量的求和函数，为颜色加急系数，为待执 行的第一个订单的交付顺序号，为第个车身匹配的第一个订单的顺序号，为生产线 编号，为产线生产颜色系数，为存储区各类颜色车身数量的求和函数，为车身数， 为待执行的订单种类集合。
所述车型所属颜色订单数量的求和函数构建如下：；
式中，表示第个订单是否属于当前车型的布尔值，若是则取值为1，若否则取值为0；表示第个订单是否属于当前车型颜色，若是则取值为1，若否则取值为0； 为订单数，为生产计划的颜色种类集合；
所述存储区各类颜色车身数量的求和函数构建如下：，；
式中，表示第种颜色的车身数量，为车身颜色数，为当前车间存储区已分 配的颜色种类集合。
所述订单解耦合模型构建如下：
；
；
式中，，表示所属优化函数的决策向量，表示换色频率优化函数、交 付顺序优化函数、制造路径优化函数的决策变量合集；表示所属优化函数对应的权 重系数；表示优化函数；为优化函数的理论最小值，为优化函数的理论最大 值，为补偿常数。
汽车厂订单解耦合生产系统，包括：订单管理模块、计划接收模块、储存模块、APS模块、模型构建模块、输出模块、生产执行模块、动态分配模块以及订单绑定模块。
进一步设置为：所述订单管理模块，用于管理客户订单，包括接收、记录、跟踪、协调生产、库存管理、物流安排以及确保订单准确及时交付；所述计划接收模块，用于定期接收生产计划；所述储存模块，用于储存包括订单信息、车身信息、生产计划以及库存状态的数据信息；所述APS模块，用于将订单分解为焊装订单、涂装订单、总装订单；所述模型构建模块，用于构建订单解耦合模型；所述输出模块，用于输出根据订单解耦合模型生成的生产计划和调度信息，供生产执行模块执行生产；所述生产执行模块，用于负责执行生产计划并实时更新生产状态；所述动态分配模块，用于根据生产计划给合订单解耦合模型，动态分配车身作业；所述订单绑定模块，用于作业完成后出厂交付时，生产车间管理系统将出厂的车身与对应的订单绑定。
相比于现有技术，本发明的有益技术效果为：
本发明在生产车间管理系统接收生产计划后，根据生产计划给合订单解耦合模型，动态分配车身作业，实时动态调整订单与车身的绑定关系；作业完成后出厂交付时，生产管理系统将出厂的车身与对应的订单绑定，实现订单交付，最大程度满足OTD指标，保证根据订单先后顺序交付，且OTD时长比较稳定，不会有大的波动。
因此，本发明能在多种生产条件下满足高节拍，订单交付高顺序率，并形成生产车间内部完整的订单管理体系，能够在保证所交付的车辆个性化的同时，尽可能满足批量化的作业，提高效率，减少材料浪费。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明中汽车厂订单解耦合生产方法的流程示意图；
图2为本发明中订单解耦合模型的执行结果示意图；
图3为本发明中订单解耦合模型的另一执行结果示意图；
图4为本发明中汽车厂订单解耦合生产系统的框架示意图；
图5为本发明中一种电子设备的结构示意；
图6为本发明中订单解耦合模型的算法流程图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参照图1-图6，在一实施例中，为本发明公开的汽车厂订单解耦合生产方法，包括以下步骤：
S101，获取订单信息以及车身信息；
本实施例中，订单信息包括具有唯一标识性的每个订单代码或订单数字序列、订单日期、交付日期、订单状态、生产参数，车身信息包括车型信息、颜色信息、配置选项、生产状态。
S102，将所述订单信息分解为焊装订单、涂装订单、总装订单；
其中，焊装订单包含订单号、车型；涂装订单包含订单号、车型、颜色；总装订单包含订单号、车型、颜色、配置。
S103，建立订单解耦合模型；
步骤一，基于分解的多目标优化算法构建换色频率优化函数、交付顺序优化函 数、制造路径优化函数；
具体的，；
；
；
其中，；；
式中，为车型所属颜色订单数量的求和函数，用于统计当前车型所属颜色 的订单数量，为颜色加急系数，针对紧急制造的颜色增大计算结果进行加急处理，为待 执行的第一个订单的交付顺序号，为第个车身匹配的第一个订单的顺序号，为车身 数，为待执行的订单种类集合，为生产线编号，为产线生产颜色系数，为存储区各 类颜色车身数量的求和函数，用于统计存储区各类颜色的车身数量，表示第个订单是否 属于当前车型的布尔值（如果属于当前车型则=1，否则=0），表示第个订单是否属于 当前的车型颜色，若为当前车型颜色，则=1，若否，则=0；为订单数，为生产计划的颜色 种类集合，表示第种颜色的车身数量，为车身颜色数，为当前车间存储区已分配的 颜色种类集合。
步骤二，根据所述换色频率优化函数、交付顺序优化函数、制造路径优化函 数，构建订单解耦合模型如下：
；
；
式中，，表示所属优化函数的决策向量，表示换色频率优化函数、交 付顺序优化函数、制造路径优化函数的决策变量合集；表示所属优化函数对应的权 重系数；表示优化函数，具体的，当i取1时，表示换色频率优化函数，当i取2时，表示交付顺序优化函数，当i取3时，表示制造路径优化函数；为优化函数的理 论最小值，为优化函数的理论最大值，为补偿常数，取值为0.6。
S104，根据焊装订单、涂装订单、总装订单以及车身信息执行所述订单解耦合模型，并获得执行结果；
具体的，当i取1时，通过订单解耦合模型获得最小换色频率的执行结果，取值为，表示换色频率优化函数的决策向量；取值为，表示换色频率优化函数的权重 系数；
当i取2时，通过订单解耦合模型获得最大交付顺序的执行结果，取值为，表示 交付顺序优化函数的决策向量；取值为，表示交付顺序优化函数的权重系数；
当i取3时，订单解耦合模型获得最优制造路径的执行结果，取值为，表示制造 路径优化函数的决策向量；取值为，表示制造路径优化函数的权重系数；
本实施例中，生产计划与实际进入到涂装车间待喷涂的车身数始终保持一致，每下发一条计划就有一台车进车间生产，车身喷涂的颜色严格按照计划执行，订单解耦合模型的执行结果在这一过程主要起到调整执行计划顺序的作用。
示例性的，若在焊装车间投放车辆5台A车型，5台B车型，同时下发先对应的5条A车生产计划，5条B车型生产计划，所述生产计划具体包括涂装序列号，订单号（所述涂装序列号的期望交付顺序分别为：1号订单、2号订单与3号订单）与喷涂颜色（分别为：红色、白色、黑色），执行订单解耦合模型订单解耦合模型，获得如图2与图3所示的运算结果。
具体的，通过执行订单解耦合模型结合当前库存和生产计划，获得最小换色频率的执行结果，从而优先满足多数量颜色的喷涂队列，凑成最经济、最小换色数的喷涂队列；能适配立体库的存储优势，降低套色、多车型、小色种对于喷涂队列的干扰，在满足节拍的条件下，可以适配各类复杂的喷房要求，满足颜色结块，面漆生产线喷涂配置和立库存储的锁定方案。同时，按照生产计划的涂装序列号，再次排序分配颜色，最大程度满足OTD指标，为高顺序率的订单交付打下基础。
S105，根据执行结果动态调整车身在生产线上的任务和流程，并实时更新车身所对应的信息；
将每台车的执行结果传递给喷涂机器人，并调整计划交付顺序，优先出车间的车优先交付顺序排位靠前的计划，本实施例中，订单的交付的优先级顺序为，1号订单＞2号订单＞3号订单；
在此过程中，车身与订单非一一绑定，而是在满足生产计划的相应车的数量的前提下，使订单与车身对应的车动态匹配，随车更新、随车滚动，车辆进入相应的作业车间计划随车进行交付状态的更新，使生产线上的车身数量与生产计划中的订单数量动态保持一致，让生产计划与实车作业数量始终达到相对平衡的状态，以实现松耦合订单交付。如此以满足订单的先后顺序要求，从而防止前序订单因生产故障而导致无法按期交付。
在一实施例下，涂装车间的中涂工艺为双线合并单线，存在离线工位，因此，通过订单解耦合模型的执行结果，可以进行第一次关于换色上限生产计划的交付顺序调整，当换色上限达到以后，按照生产计划执行订单解耦合模型，获得下批喷涂队列的最小换色频率，例如计算出的颜色是黑色中涂优先还是白色中涂优先，从而尽量减少换色次数以提高效率。
若喷涂过程中遇见需要特殊处理的试制车或者项目车，则需要按照生产计划强制换色，保证颜色喷涂严格按照计划执行，后续喷涂队列则在现有颜色基础之上进行中涂松耦合喷涂队列排布。
在松耦合动态分配车身作业过程中，若一个车身中途下线，则根据生产计划将同一生产线上的后位顺序待作业车身与最优先交付的订单及进行状态绑定，继续进行生产，从而实现动态地保证生产计划与实车作业数量始终达到相对平衡的状态，可以保证对应的订单的不延误交付，从而克服了现有技术中，当一个车身因故障下线后，其对应的订单也随后顺延，导致不能保证根据订单先后顺序交付车辆的情况发生。
一般地，在一个生产车间有一条或两条生产线，生产线的外侧布置有维修室或是维修区，以对因故障下线的车的维修，维修完成后，再返回生产线上的车身队列的队尾，实现上线，因此，后位顺序的待作业车身可来自于中途下线维修后维修检验合格的车身或是来自于上游车间的出厂的车身。进一步的，若有维修好的车身可以上线，且在时间上满足要求，则由维修后的车身上线，否则由存储区存储的自于上游车间的出厂的相同的车身上身作为替换或候补车身上线。
在本发明实施例的订单松耦合模式下生产时，受质量问题影响即使使相应的车辆报废，整体的生产计划也不会存在报废情况，不需要做任何生产计划改动，重新安排同类车身上线即可，例如，若出现油漆批次质量问题，松耦合可灵活处理继续进行有质量问题的相关颜色的计划冻结，降低维修压力，大批量油漆问题解决以后再恢复该颜色的喷涂。
本实施例中，通过订单解耦合模型结合实际生产工况利用生产计划指导生产，能够实现对OTD指标的最大化满足，确保按照订单接收的顺序进行交付，通过优化生产流程和增强供应链管理，确保OTD指标的持续稳定性，减少交付时长的波动性。
S106，将出厂的车身与对应的订单绑定，实现订单交付。
将出厂的车身与对应的订单绑定时，按照出厂的车身信息与最先下发且未完成的生产计划中的订单信息进行绑定，实现按下订单的先后顺序与出厂的车身先后顺序绑定。
具体的，在出厂绑定时，查询生产计划，按生产计划中的订单的先后下单顺序，将按生产计划生产的合格的出厂车身与订单按顺序绑定，由先到后绑定，进行交付出厂，在订单松耦合模式下的订单交付时，生产计划会按照车辆的交付顺序绑定，可以有效提升OTD指标和订单交付顺序率，降低总装车间白车身上线之前的车体分配中心的排序压力。
在另一实施例中，本发明还提供一种汽车厂订单解耦合生产管理系统，包括订单管理模块、计划接收模块（车体识别系统）、储存模块、APS模块（高级计划排成系统）、模型构建模块、输出模块、生产执行模块、动态分配模块、订单绑定模块。
其中，订单管理模块，用于管理客户订单的整个生命周期，包括接收、记录、跟踪、协调生产、库存管理、物流安排以及确保订单准确及时交付的所有相关活动。
计划接收模块，用于定期接收生产计划。
储存模块，用于储存包括订单信息、车身信息、生产计划、库存状态等数据信息。
APS模块，用于将订单分解为焊装订单、涂装订单、总装订单。
模型构建模块，用于构建订单解耦合模型。
输出模块，用于输出根据订单解耦合模型生成的生产计划和调度信息，供生产执行模块执行生产。
生产执行模块，用于负责执行生产计划并实时更新生产状态。
动态分配模块，用于根据生产计划给合订单解耦合模型，动态分配车身作业，使订单始终随车更新、随车滚动，让生产计划与实车作业数量始终达到相对平衡的状态。
订单绑定模块，用于作业完成后出厂交付时，生产车间管理系统将出厂的车身与对应的订单绑定，实现订单交付。
具体的，计划接收模块接收生产计划，APS模块进行计划分解，将整车的生产计划分解为焊装、涂装和总装的生产计划，在焊装上线之初打印纸质条码，纸质条码上载明车身信息，纸质条码附着在车身上，以识别绑定的车身，当车辆经过关键工序时，获取纸质条码信息；关键工序按照条码信息进行相关工艺制造；将车辆经过关键工序的车辆过点信息发给储存模块，在生产阶段，订单管理模块每日预定时间从储存模块接收生产计划，并在焊装出口过点之后向生产执行模块下发涂装计划。
具体的，当车辆经过涂装车间入口，通过扫码枪获取车辆基础信息，并将信息下写至滑橇载码体，执行订单解耦合模型，生产执行模块通过RFID向载码体下写颜色、路由号等关键信息进行相关工艺制造，订单绑定模块进行最后的计划与实车车身绑定并回传。
在第三实施例中，本发明还提供一种电子设备，值得提出的是：本申请具体实施例并不对电子设备的具体实现做限定，该电子设备可以包括：处理器(processor)、通信接口(Communications Interface)、存储器(memory)、以及通信总线。
其中，处理器、通信接口、以及存储器通过通信总线完成相互间的通信。
通信接口，用于与其它电子设备或服务器进行通信。
处理器，用于执行程序，具体可以执行上述生态景观廊道构建方法实施例中的相关步骤。
具体地，程序可以包括程序代码，该程序代码包括计算机操作指令。
处理器可能是CPU，或者是特定集成电路ASIC（Application SpecificIntegrated Circuit），或者是被配置成实施本申请实施例的一个或多个集成电路。智能设备包括的一个或多个处理器，可以是同一类型的处理器，如一个或多个CPU；也可以是不同类型的处理器，如一个或多个CPU以及一个或多个ASIC。
存储器，用于存放程序。存储器可能包含高速RAM存储器，也可能还包括非易失性存储器（non-volatile memory），例如至少一个磁盘存储器。
程序可包括多条计算机指令，程序具体可以通过多条计算机指令使得处理器执行前述多个方法实施例中任一实施例所描述的生态景观廊道构建方法对应的操作。
程序中各步骤的具体实现可以参见上述方法实施例中的相应步骤和单元中对应的描述，并具有相应的有益效果，在此不赘述。所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的设备和模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程描述，在此不再赘述。
在第四实施例中，本发明还提供了一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述汽车厂订单解耦合生产的方法的步骤，该计算机存储介质包括但不限于：只读光盘（Compact Disc Read-Only Memory ，CD-ROM）、随机存储器（Random Access Memory ，RAM）、软盘、硬盘或磁光盘等。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.汽车厂订单解耦合生产方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取订单信息以及车身信息；
将所述订单信息分解为焊装订单、涂装订单、总装订单；
建立订单解耦合模型；
根据焊装订单、涂装订单、总装订单以及车身信息执行所述订单解耦合模型，并获得执行结果；
根据执行结果动态调整车身在生产线上的任务和流程，并实时更新车身所对应的信息；
将出厂的车身与对应的订单绑定，实现订单交付；
其中，建立所述订单解耦合模型包括：
基于分解的多目标优化算法构建换色频率优化函数f1、交付顺序优化函数f2、制造路径优化函数f3；
根据所述换色频率优化函数f1、交付顺序优化函数f2、制造路径优化函数f3，构建订单解耦合模型；
所述换色频率优化函数
所述交付顺序优化函数f2＝O1-X(g),g∈h；
所述制造路径优化函数
式中，为车型所属颜色订单数量的求和函数，Q为颜色加急系数，O1为待执行的第一个订单的交付顺序号，X(g)为第g个车身匹配的第一个订单的顺序号，k为生产线编号，Wk为产线生产颜色系数，C(e)为存储区各类颜色车身数量的求和函数，g为车身数，h为待执行的订单种类集合；
所述订单解耦合模型构建如下：
式中，xi∈Ω，xi表示所属优化函数的决策向量，Ω表示换色频率优化函数f1、交付顺序优化函数f2、制造路径优化函数f3的决策变量合集；wi表示所属优化函数对应的权重系数；f(i)表示优化函数；为优化函数的理论最小值，为优化函数的理论最大值，c为补偿常数。
2.根据权利要求1所述的汽车厂订单解耦合生产方法，其特征在于，
所述焊装订单包含订单号、车型；
所述涂装订单包含订单号、车型、颜色；
所述总装订单包含订单号、车型、颜色、配置。
3.根据权利要求1所述的汽车厂订单解耦合生产方法，其特征在于，所述车型所属颜色订单数量的求和函数构建如下：
式中，Oi表示第i个订单是否属于当前车型的布尔值，若是则Oi取值为1，若否则Oi取值为0；δ表示第i个订单是否属于当前的车型颜色，若是则δ取值为1，若否则δ取值为0；i为订单数，b为生产计划的颜色种类集合；
所述存储区各类颜色车身数量的求和函数C(e)构建如下：
式中，qe表示第e种颜色的车身数量，e为车身颜色数，m为当前车间存储区已分配的颜色种类集合。
4.汽车厂订单解耦合生产系统，应用于权利要求1至3中任意一项所述的汽车厂订单解耦合生产方法，其特征在于，包括：订单管理模块、计划接收模块、储存模块、APS模块、模型构建模块、输出模块、生产执行模块、动态分配模块以及订单绑定模块。
5.根据权利要求4所述的汽车厂订单解耦合生产系统，其特征在于，所述订单管理模块，用于管理客户订单，包括接收、记录、跟踪、协调生产、库存管理、物流安排以及确保订单准确及时交付；
所述计划接收模块，用于定期接收生产计划；
所述储存模块，用于储存包括订单信息、车身信息、生产计划以及库存状态的数据信息；
所述APS模块，用于将订单分解为焊装订单、涂装订单、总装订单；
所述模型构建模块，用于构建订单解耦合模型；
所述输出模块，用于输出根据订单解耦合模型生成的生产计划和调度信息，供生产执行模块执行生产；
所述生产执行模块，用于负责执行生产计划并实时更新生产状态；
所述动态分配模块，用于根据生产计划给合订单解耦合模型，动态分配车身作业；
所述订单绑定模块，用于作业完成后出厂交付时，生产车间管理系统将出厂的车身与对应的订单绑定。
6.一种电子设备，包括：处理器、存储器、通信接口和通信总线，所述处理器、所述存储器和所述通信接口通过所述通信总线完成相互间的通信；所述存储器用于存放至少一可执行指令，所述可执行指令使所述处理器执行如权利要求1-3中任一项所述的方法对应的操作。
7.一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-3中任一所述的方法。
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Citations (1)

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