CN113837532B - 一种作业车间动态调度系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种作业车间动态调度系统,涉及调度系统技术领域。本发明包括终端,还包括任务平台、模型建立模块、车间平台、管理平台、区域协同平台和云服务器,云服务器上分别搭载有数据库、自主分析模块和调度平台,终端的数据端口通过任务平台与区域协同平台进行双向数据传输,终端数据输出口的一端通过4G/5G/WIFi网络与调度平台通信连接,调度平台数据输出口的一端分别连接有动态约束模块和任务分配模块。本发明通过调度平台、管理平台的设计,使该装置能够高效完成生产车间的设备排产及设备调度工作,且本系统在传统调度系统的基础上增加了对车间生产数据的采集模块。
Description
技术领域
本发明属于调度系统技术领域,特别是涉及一种作业车间动态调度系统。
背景技术
随着科学技术的快速发展和市场竞争的日趋激烈,大部分企业的生产模式由传统的单一、大批量生产向多品种、小批量或单件生产转变,生产过程结构类型进一步复杂化,传统的生产调度方法已经无法适应高度变化的订单需求。
供应链上处于供应商和仓储商之间的制造商群体订单的高变动率以及不可预见性,使得其生产调度问题变得格外复杂,现有企业常规调度的主要问题是:
1、工厂设备负荷不均,部分设备无法满负荷运转,甚至以较低负荷运转,部分设备超负荷运转;
2、应对设备故障、紧急插单的能力差,部分产品订单无法按期交货;
3、设备故障率及各台设备的产能估算能力弱;
基于此,本发明提供可一种作业车间动态调度系统以解决上述背景技术中提出的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种作业车间动态调度系统,通过区域协同平台、调度平台等流程的设计,解决了现有的车间动态调度系统调度效果及估算预测能力差的问题。
为解决上述技术问题,本发明是通过以下技术方案实现的:
本发明为一种作业车间动态调度系统,包括终端,还包括任务平台、模型建立模块、车间平台、管理平台、区域协同平台和云服务器,所述云服务器上分别搭载有数据库、自主分析模块和调度平台,所述终端的数据端口通过任务平台与区域协同平台进行双向数据传输,所述终端数据输出口的一端通过4G/5G/WIFi网络与调度平台通信连接,所述调度平台数据输出口的一端分别连接有动态约束模块和任务分配模块,所述调度平台的任务分配端口通过任务分配模块分别与车间平台和区域协同平台连接,所述车间平台通信口的一端通过自主反馈模块分别与调度平台和管理平台通信连接,所述管理平台和动态约束模块通信接口的一端均与车间平台通信;
所述车间平台的一端搭配有采集模块,所述采集模块的数据输出端连接有进度预测模块,所述进度预测模块的通信端连接有预警模块,所述预警模块的通信端口分别连接有大数据收集模块和AI调配模块,所述大数据收集模块的数据输出端分别与模型建立模块和数据库连接,所述模型建立模块的一端与管理平台通信连接,所述AI调配模块或调度平台通信输出口的一端与动态约束模块连接。
优选的,所述终端为PC/手机端任意一种,所述终端向调度平台输出调度指令,所述终端通过无线网络由任务平台中进行相关车间加工或调度任务的浏览及接收作业,所述任务平台和区域协同平台为WEB网页、聊天群组、交流社区、APP集成软件的任意一种,所述区域协同平台与向区域内具有同类生产器械、同类生产车间、相似生产质量的多个工厂提供沟通平台,多个工厂通过所述区域协同平台进行车间需求的发出、闲置生产车间的信息发出、器械维护方法的分享交流、器械生产效率报表的分享交流、车间任务调配及优化方法的分享交流、未售出成品类型及成品信息的分享、未使用原料及半成品信息的分享。
优选的,所述调度平台为WEB网页、聊天群组、APP任意一种,所述调度平台通过任务分配模块向车间平台进行任务的分配及下达,所述调度平台同时通过任务分配模块将车间平台无法按需完成、按质完成的任务分配至区域协同平台以寻求协同进而满足生产需求及生产要求,所述调度平台由工厂管理人员进行算法的更新、信息的增添、删减及维护,所述调度平台所发出的指令由数据库进行自行备份。
优选的,所述车间平台分别包括物流单元、仓储单元和生产单元,所述物流单元将生产单元加工的成品运输至仓储单元中进行存储,所述物流单元同时将未加工的半成品和加工原料由仓储单元中运输至生产单元中进行加工,所述生产单元将未完成的半成品和加工原料加工成成品,所述物流单元同时将仓储单元中加工完毕后的成品、半成品和原料运输至指定地点,所述物流单元、仓储单元和生产单元中的作业人员均持有数据上传终端。
优选的,所述采集模块通过摄像头实时采集物流单元、仓储单元和生产单元中的影像数据信息及动态事件信息,所述采集模块同时实时采集由数据上传终端所上传的车间信息数据,所述采集模块将所采集到的各类数据实时传输至管理平台和进度预测模块,所述进度预测模块为数据分析及预测算法,所述进度预测模块依据采集模块的采集数据以监测生产单元单位时间或设定时间内的生产数据或生产效率,所述进度预测模块同时依据生产单元数个单位时间内的生产数据以预测设定后续单位时间内生产单元单位的可生产数据,所述进度预测模块依据采集模块的采集数据以监测仓储单元单位时间或设定时间内的原料或半成品消耗数据及仓储单元单位时间或设定时间内原料或半成品的采购汇入数据,所述进度预测模块同时依据仓储单元数个单位时间内的原料或半成品消耗数据及原料或半成品的采购汇入数据以预测设定后续单位时间内仓储单元的原料或半成品消耗趋势及采购需求趋势,所述进度预测模块依据采集模块的采集数据以监测物流单元单位时间或设定时间内的运输效率及运输数据,所述进度预测模块同时依据物流单元数个单位时间内的运输效率及运输数据以预测设定后续单位时间内物流单元的可运输效率及可运输数据。
优选的,所述进度预测模块将采集到的相关数据和预测数据同步输出至预警模块,所述预警模块为数值比对算法,当所述预警模块监测到生产单元单位时间内的生产数据、物流单元单位时间内的运输数据、仓储单元单位时间内的原料消耗数据及采购数据低于阈值或设定值时,预警模块向调度平台和AI调配模块同步输出异常报警信号,所述AI调配模块或调度平台在接收到预警模块的预警信号后,AI调配模块或调度平台通过动态约束模块向车间平台内的各个单元具体约束下一单位时间内的生产效率、原料采购效率或物流效率,当采集模块监测到下一单位时间内的相关数据满足阈值时,预警模块关闭预警信号,当采集模块监测到相关单元内在下一单位时间内的效率仍然不满足阈值时,调度平台一方面依据进度预测模块的预测数据对车间平台内的相关单位的效率约束具体值进行增加或减小,另一方面向管理平台发出指令,管理平台在接收到指令后,对车间平台内的相关单元进行督促及相关运维工作,所述调度平台在对约束进行调整后,将多余的任务量通过任务分配模块分配至区域协同平台以寻求协同。
优选的,所述管理平台依据采集预警模块的预警数据及采集模块的监测数据对车间平台的异常生产数据、异常事件进行实时监测,当所述管理平台监测到相关异常生产数据后或异常事件后,管理平台对相关生产器械进行维护、更新、报废、增添、排休、排产或对相关具体车间人员进行管理,管理平台在接收到异常事件后通过人工干预方式使车间平台恢复平台,管理平台同时接受调度平台的控制指令以对车间平台的各个单元进行督促和管理,所述车间平台也可通过自主反馈模块将相关异常数据或异常事件自主报备至管理平台。
优选的,所述进度预测模块、预警模块、AI调配模块或调度平台和自主分析模块均集成于调度平台上并由调度平台的使用人员进行算法的更新及维护,所述数据库用于调度平台调度指令数据的备份存储、采集模块采集数据的备份存储,所述数据库中的数据同步上传至云服务器,所述自主分析模块通过数据管理分配算法对AI调配模块或调度平台提供数据支持和算法支持。
本发明具有以下有益效果:
1、本发明通过调度平台、管理平台的设计,使该装置能够高效完成生产车间的设备排产及设备调度工作,且本系统在传统调度系统的基础上增加了对车间生产数据的采集模块,通过采集模块的增加,能够对车间的生产数据和生产效率进行实时监测,且通过进度预测模块的设计,还能够通过采集到的数据对车间内的生产效率和生产数据进行智能预测,通过智能预测效果的实现,从而有效提高本系统的排产效果及车间设备的使用均一度。
2、本发明通过区域协同平台的设计,变传统工厂调度系统的单厂工作模式为多厂协同工作模式,通过多厂协同,从而进一步提高本系统应对紧急插单的性能,通过动态约束模块的设计,则能对车间的作业效率进行实时动态调整和动态约束,通过动态调整效果的实现,从而有效提高并保证本系统在作业及调度时的可完成效果及可完成度。
当然,实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,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为一种作业车间动态调度系统的流程结构示意图;
图2为调度平台和采集模块的流程结构示意图。
附图中,各标号所代表的部件列表如下:
1、区域协同平台;2、调度平台;3、车间平台;4、管理平台;5、云服务器;6、数据库;7、模型建立模块;8、动态约束模块;9、自主反馈模块;10、采集模块;11、进度预测模块;12、预警模块;13、大数据收集模块;14、AI调配模块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-2,本发明为一种作业车间动态调度系统,包括终端,终端为PC,还包括任务平台、模型建立模块7、车间平台3、管理平台4、区域协同平台1和云服务器5,云服务器5上分别搭载有数据库6、自主分析模块和调度平台2,终端的数据端口通过任务平台与区域协同平台1进行双向数据传输;
终端数据输出口的一端通过5G网络与调度平台2通信连接,调度平台2数据输出口的一端分别连接有动态约束模块8和任务分配模块,调度平台2依据通过动态约束模块8向车间平台3输出具体数值的车间生产任务及生产效率,调度平台2依据采集模块10的采集数据对上述具体约束数值进行动态调整;
调度平台2的任务分配端口通过任务分配模块分别与车间平台3和区域协同平台1连接,车间平台3通信口的一端通过自主反馈模块9分别与调度平台2和管理平台4通信连接,管理平台4和动态约束模块8通信接口的一端均与车间平台3通信;
车间平台3的一端搭配有采集模块10,采集模块10的数据输出端连接有进度预测模块11,进度预测模块11的通信端连接有预警模块12,预警模块12的通信端口分别连接有大数据收集模块13和AI调配模块14,大数据收集模块13的数据输出端分别与模型建立模块7和数据库6连接,模型建立模块7的一端与管理平台4通信连接,AI调配模块14或调度平台2通信输出口的一端与动态约束模块8连接。
其中,终端向调度平台2输出调度指令,终端通过无线网络由任务平台中进行相关车间加工或调度任务的浏览及接收作业,任务平台和区域协同平台1为WEB网页、聊天群组、交流社区、APP集成软件的任意一种,区域协同平台1与向区域内具有同类生产器械、同类生产车间、相似生产质量的多个工厂提供沟通平台,多个工厂通过区域协同平台1进行车间需求的发出、闲置生产车间的信息发出、器械维护方法的分享交流、器械生产效率报表的分享交流、车间任务调配及优化方法的分享交流、未售出成品类型及成品信息的分享、未使用原料及半成品信息的分享。
其中,调度平台2为WEB网页、聊天群组、APP任意一种,调度平台2通过任务分配模块向车间平台3进行任务的分配及下达,调度平台2同时通过任务分配模块将车间平台3无法按需完成、按质完成的任务分配至区域协同平台1以寻求协同进而满足生产需求及生产要求,调度平台2由工厂管理人员进行算法的更新、信息的增添、删减及维护,调度平台2所发出的指令由数据库6进行自行备份。
其中,车间平台3分别包括物流单元、仓储单元和生产单元,物流单元将生产单元加工的成品运输至仓储单元中进行存储,物流单元同时将未加工的半成品和加工原料由仓储单元中运输至生产单元中进行加工,生产单元将未完成的半成品和加工原料加工成成品,物流单元同时将仓储单元中加工完毕后的成品、半成品和原料运输至指定地点,物流单元、仓储单元和生产单元中的作业人员均持有数据上传终端。
其中,采集模块10通过摄像头实时采集物流单元、仓储单元和生产单元中的影像数据信息及动态事件信息,采集模块10同时实时采集由数据上传终端所上传的车间信息数据,采集模块10将所采集到的各类数据实时传输至管理平台4和进度预测模块11,进度预测模块11为数据分析及预测算法,进度预测模块11依据采集模块10的采集数据以监测生产单元单位时间或设定时间内的生产数据或生产效率,进度预测模块11同时依据生产单元数个单位时间内的生产数据以预测设定后续单位时间内生产单元单位的可生产数据;
进度预测模块11依据采集模块10的采集数据以监测仓储单元单位时间或设定时间内的原料或半成品消耗数据及仓储单元单位时间或设定时间内原料或半成品的采购汇入数据,进度预测模块11同时依据仓储单元数个单位时间内的原料或半成品消耗数据及原料或半成品的采购汇入数据以预测设定后续单位时间内仓储单元的原料或半成品消耗趋势及采购需求趋势;
进度预测模块11依据采集模块10的采集数据以监测物流单元单位时间或设定时间内的运输效率及运输数据,进度预测模块11同时依据物流单元数个单位时间内的运输效率及运输数据以预测设定后续单位时间内物流单元的可运输效率及可运输数据。
其中,进度预测模块11将采集到的相关数据和预测数据同步输出至预警模块12,预警模块12为数值比对算法,当预警模块12监测到生产单元单位时间内的生产数据、物流单元单位时间内的运输数据、仓储单元单位时间内的原料消耗数据及采购数据低于阈值或设定值时,预警模块12向调度平台2和AI调配模块14同步输出异常报警信号,AI调配模块14或调度平台2在接收到预警模块12的预警信号后,AI调配模块14或调度平台2通过动态约束模块8向车间平台3内的各个单元具体约束下一单位时间内的生产效率、原料采购效率或物流效率,当采集模块10监测到下一单位时间内的相关数据满足阈值时,预警模块12关闭预警信号,当采集模块10监测到相关单元内在下一单位时间内的效率仍然不满足阈值时,调度平台2一方面依据进度预测模块11的预测数据对车间平台3内的相关单位的效率约束具体值进行增加或减小,另一方面向管理平台4发出指令,管理平台4在接收到指令后,对车间平台3内的相关单元进行督促及相关运维工作,调度平台2在对约束进行调整后,将多余的任务量通过任务分配模块分配至区域协同平台1以寻求协同。
其中,管理平台4依据采集预警模块12的预警数据及采集模块10的监测数据对车间平台3的异常生产数据、异常事件进行实时监测,当管理平台4监测到相关异常生产数据后或异常事件后,管理平台4对相关生产器械进行维护、更新、报废、增添、排休、排产或对相关具体车间人员进行管理,管理平台4在接收到异常事件后通过人工干预方式使车间平台3恢复平台,管理平台4同时接受调度平台2的控制指令以对车间平台3的各个单元进行督促和管理,车间平台3也可通过自主反馈模块9将相关异常数据或异常事件自主报备至管理平台4。
其中,进度预测模块11、预警模块12、AI调配模块14或调度平台2和自主分析模块均集成于调度平台2上并由调度平台2的使用人员进行算法的更新及维护,数据库6用于调度平台2调度指令数据的备份存储、采集模块10采集数据的备份存储,数据库6中的数据同步上传至云服务器5,自主分析模块通过数据管理分配算法对AI调配模块14或调度平台2提供数据支持和算法支持。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节,也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然,根据本说明书的内容,可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例,是为了更好地解释本发明的原理和实际应用,从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (1)
1.一种作业车间动态调度系统,包括终端,其特征在于:还包括任务平台、模型建立模块(7)、车间平台(3)、管理平台(4)、区域协同平台(1)和云服务器(5),所述云服务器(5)上分别搭载有数据库(6)、自主分析模块和调度平台(2),所述终端的数据端口通过任务平台与区域协同平台(1)进行双向数据传输,所述终端数据输出口的一端通过4G/5G/WIFi网络与调度平台(2)通信连接,所述调度平台(2)数据输出口的一端分别连接有动态约束模块(8)和任务分配模块,所述调度平台(2)的任务分配端口通过任务分配模块分别与车间平台(3)和区域协同平台(1)连接,所述车间平台(3)通信口的一端通过自主反馈模块(9)分别与调度平台(2)和管理平台(4)通信连接,所述管理平台(4)和动态约束模块(8)通信接口的一端均与车间平台(3)通信;所述车间平台(3)的一端搭配有采集模块(10),所述采集模块(10)的数据输出端连接有进度预测模块(11),所述进度预测模块(11)的通信端连接有预警模块(12),所述预警模块(12)的通信端口分别连接有大数据收集模块(13)和AI调配模块(14),所述大数据收集模块(13)的数据输出端分别与模型建立模块(7)和数据库(6)连接,所述模型建立模块(7)的一端与管理平台(4)通信连接,所述AI调配模块(14)或调度平台(2)通信输出口的一端与动态约束模块(8)连接,所述终端为PC/手机端任意一种,所述终端向调度平台(2)输出调度指令,所述终端通过无线网络由任务平台中进行相关车间加工或调度任务的浏览及接收作业,所述任务平台和区域协同平台(1)为WEB网页、聊天群组、交流社区、APP集成软件的任意一种,所述区域协同平台(1)与向区域内具有同类生产器械、同类生产车间、相似生产质量的多个工厂提供沟通平台,多个工厂通过所述区域协同平台(1)进行车间需求的发出、闲置生产车间的信息发出、器械维护方法的分享交流、器械生产效率报表的分享交流、车间任务调配及优化方法的分享交流、未售出成品类型及成品信息的分享、未使用原料及半成品信息的分享,所述调度平台(2)为WEB网页、聊天群组、APP任意一种,所述调度平台(2)通过任务分配模块向车间平台(3)进行任务的分配及下达,所述调度平台(2)同时通过任务分配模块将车间平台(3)无法按需完成、按质完成的任务分配至区域协同平台(1)以寻求协同进而满足生产需求及生产要求,所述调度平台(2)由工厂管理人员进行算法的更新、信息的增添、删减及维护,所述调度平台(2)所发出的指令由数据库(6)进行自行备份,所述车间平台(3)分别包括物流单元、仓储单元和生产单元,所述物流单元将生产单元加工的成品运输至仓储单元中进行存储,所述物流单元同时将未加工的半成品和加工原料由仓储单元中运输至生产单元中进行加工,所述生产单元将未完成的半成品和加工原料加工成成品,所述物流单元同时将仓储单元中加工完毕后的成品、半成品和原料运输至指定地点,所述物流单元、仓储单元和生产单元中的作业人员均持有数据上传终端,所述采集模块(10)通过摄像头实时采集物流单元、仓储单元和生产单元中的影像数据信息及动态事件信息,所述采集模块(10)同时实时采集由数据上传终端所上传的车间信息数据,所述采集模块(10)将所采集到的各类数据实时传输至管理平台(4)和进度预测模块(11),所述进度预测模块(11)为数据分析及预测算法,所述进度预测模块(11)依据采集模块(10)的采集数据以监测生产单元单位时间或设定时间内的生产数据或生产效率,所述进度预测模块(11)同时依据生产单元数个单位时间内的生产数据以预测设定后续单位时间内生产单元单位的可生产数据,所述进度预测模块(11)依据采集模块(10)的采集数据以监测仓储单元单位时间或设定时间内的原料或半成品消耗数据及仓储单元单位时间或设定时间内原料或半成品的采购汇入数据,所述进度预测模块(11)同时依据仓储单元数个单位时间内的原料或半成品消耗数据及原料或半成品的采购汇入数据以预测设定后续单位时间内仓储单元的原料或半成品消耗趋势及采购需求趋势,所述进度预测模块(11)依据采集模块(10)的采集数据以监测物流单元单位时间或设定时间内的运输效率及运输数据,所述进度预测模块(11)同时依据物流单元数个单位时间内的运输效率及运输数据以预测设定后续单位时间内物流单元的可运输效率及可运输数据,所述进度预测模块(11)将采集到的相关数据和预测数据同步输出至预警模块(12),所述预警模块(12)为数值比对算法,当所述预警模块(12)监测到生产单元单位时间内的生产数据、物流单元单位时间内的运输数据、仓储单元单位时间内的原料消耗数据及采购数据低于阈值或设定值时,预警模块(12)向调度平台(2)和AI调配模块(14)同步输出异常报警信号,所述AI调配模块(14)或调度平台(2)在接收到预警模块(12)的预警信号后,AI调配模块(14)或调度平台(2)通过动态约束模块(8)向车间平台(3)内的各个单元具体约束下一单位时间内的生产效率、原料采购效率或物流效率,当采集模块(10)监测到下一单位时间内的相关数据满足阈值时,预警模块(12)关闭预警信号,当采集模块(10)监测到相关单元内在下一单位时间内的效率仍然不满足阈值时,调度平台(2)一方面依据进度预测模块(11)的预测数据对车间平台(3)内的相关单位的效率约束具体值进行增加或减小,另一方面向管理平台(4)发出指令,管理平台(4)在接收到指令后,对车间平台(3)内的相关单元进行督促及相关运维工作,所述调度平台(2)在对约束进行调整后,将多余的任务量通过任务分配模块分配至区域协同平台(1)以寻求协同,所述管理平台(4)依据采集预警模块(12)的预警数据及采集模块(10)的监测数据对车间平台(3)的异常生产数据、异常事件进行实时监测,当所述管理平台(4)监测到相关异常生产数据后或异常事件后,管理平台(4)对相关生产器械进行维护、更新、报废、增添、排休、排产或对相关具体车间人员进行管理,管理平台(4)在接收到异常事件后通过人工干预方式使车间平台(3)恢复平台 ,管理平台(4)同时接受调度平台(2)的控制指令以对车间平台(3)的各个单元进行督促和管理,所述车间平台(3)也可通过自主反馈模块(9)将相关异常数据或异常事件自主报备至管理平台(4),所述大数据收集模块(13)对预警模块(12)的预警频率进行数据采集,通过数据采集以研判车间平台(3)内相关单元的作业完成度、作业平均效率、作业质量及相关具体车间人员的工作能力,所述大数据收集模块(13)在采集到数据后依据模型建立模块(7)中的模型建立算法以建立出车间平台(3)内各个单元的作业效率模型、作业质量模型和作业完成度模型,所述模型建立模块(7)将生产的模型同步输出至管理平台(4),所述管理平台(4)依据模型建立模块(7)的建立模型以优化对车间平台(3)的管理,所述进度预测模块(11)、预警模块(12)、AI调配模块(14)或调度平台(2)和自主分析模块均集成于调度平台(2)上并由调度平台(2)的使用人员进行算法的更新及维护,所述数据库(6)用于调度平台(2)调度指令数据的备份存储、采集模块(10)采集数据的备份存储,所述数据库(6)中的数据同步上传至云服务器(5),所述自主分析模块通过数据管理分配算法对AI调配模块(14)或调度平台(2)提供数据支持和算法支持。
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