刘 娟，王俊杰，乃晓文，郭军军
（共享智能铸造产业创新中心，宁夏 银川 750021）
随着传统铸造企业信息化水平不断提升，传统铸造车间逐步向自动化、智能化生产迈进，车间智能化铸造执行系统应用逐步深入，生产计划排程变的至关重要。FrePPle 是一款开源供应链管理与APS软件，本文主要讨论该系统在铸造行业的应用研究。
计划是每个生产与分销企业追求持续绩交优化中的关键流程，FrePPle 是一款适合不同规模企业的高级计划与排程开源工具。FrePPle 采用了现代化、模块化、开放、基于开源组件的开放式架构开发，可方便的与其他IT 应用集成。FrePPle 可从销售订单开始，下推生产订单，结合库存，现场设备，人员能力，工石日历等基础数据完成时间周期产能，计件周期产能，无限产能三种模式的高级排程功能，并且三种模式可以混合使用。该软件还包含了库存计划管理、补货计划管理、需求预测等功能。
生产计划排程对于制造企业来说是至关重要的，能否有交、及时掌控生产的每个环节，体现了一个企业生产环节的管理水平，铸造作为制造业的基础亦是如此。但生产计划排程具有行业性，与工艺密切相关，所以在实施生产计划排程时，要结合行业特点，同时，除行业性外，与企业生产线的自动化程度也有非常大的关系。铸造属于离散制造业，工序间存在业务关联，主要通过物流实现上下序的串联，形成产线，随着装备技术的不断发展，现代铸造企业引进了自动化的生产设备和物流设备，提升了企业生产交率和质量，同时从计划排程的角度，这种方式也明确了各个生产工序的产能和流转节拍，排产主要考虑以下方面的因素：
1）应用自动化的生产设备和物流设备构成流水线，不断缩短生产节拍和物流节拍趋向流程制造，是离散制造业追求的目标，也是发展趋势；
2）传统手工为主的铸造企业，生产能力和生产节拍较难形成标准定额，人为因素非常大，造成排程结果准确率低，难以指导现实生产；
3）传统手工为主的铸造企业，难以实时掌握现场生产状况，无法及时应对异常进行调整。
FrePPle 针对上述问题提供了完整的解决方案。FrePPle 在满足所有资源，人员，物料以及提前期约束的条件下产生生存排程计划。在FrePPle 中产能被分为4 种类型：
1）默认类型：如图1 所示，默认资源模型具有连续的容量表示。资源大小为资源连续的和。负载量指定在操作的整个持续时间内使用了多少资源。此资源模型通常用于短期详细计划和调度。
图1 默认类型
2）时间桶类型：如图2 所示，时间桶资源模型中容量表示为每个容量桶的总可用资源小时数。每个容量桶的可用小时数是根据资源大小和可用工作小时计算的。这个资源模型通常用于中期主计划。
图2 时间桶类型
3）量桶：如图3 所示，数量桶资源模型中容量表示为每个容量桶的总数量。资源的maximum _calendar 定义了时间桶以及每个时间桶可用的容量（以人-小时/机器-小时表示）。每次操作都会消耗起始时间桶内资源容量的“负荷量*操作量”。这个资源模型通常用于中期主计划。
图3 量桶
4）无限资源：如图4 所示，在无限资源模式，产能不受限制。
图4 无限资源模式
在许多行业，相同的操作可以由不同的机器、工具或操作人员来完成。然而，我们可能希望将给定的操作限制在某些资源上，这在frePPLe 中是通过使用技能的概念实现的。例如：新机器可以执行与旧机器相同的任务（通常更快）。只有具有特定技能的操作人员才能完成给定的操作。
资源可以分配技能，这代表了某些资格。分配的技能可以是有交的，并且优先定义算法如何在合格的资源中选择资源。还可以将资源组织在一个层次树中，将类似的资源分组在一起。一个操作可以加载一个资源或一个资源池，您可以指定执行该操作所需的技能。然后规划算法将自动从资源池中选择一个具有所需技能的可用资源。
资源可能需要设置时间来更改不同设置/配置之间的配置。这款型号清洁，安装新工具，重新校准，喂养新原料等所需的时间。
这种转换可以采取相当大的时间，因此对生产计划产生了重要影响。生产计划者需要在批处理中将生产订单组合在一起，以便在降低由此类分组造成的转换时间和额外库存之间找到平衡。
借助于FrePPle 在资源上的强大可配置能力，多种不同的产能类型结合，与高级排程算法，可以把铸造行业中不可量化的人员基本产能，不同工人直接的技能差异，产品之间的特殊生产要求等，全部通过FrePPle 系统的资源系统管理起来，为高级排产提供完备的，可行的排产数据。
同时借助于FrePPle 排产系统的动态调整功能，可以在界面上的甘特图中已拖动的方式更改计划时间，可以大大增加排产使用人员的便利性和学习成本。
某铸造企业通过使用开源FrePPle 软件达成从销售订单、采购订单、生产订单、生产排程、生产执行、生产入库、销售发货全过程生产管理。
1）销售合同签订后在系统内录入销售订单，如图5、图6 所示。
图5 增加销售订单操作界面
图6 增加完成的销售订单展示
2）将销售订单根据交期、生产数量及生产日历情况转为生产计划，如图7、图8 所示。
图7 销售订单生产计划
图8 资源状态
3）搭建物料BOM，并通过MRP 运算生成采购物料需求，指导物料采购，如图9、图10 所示。
图9 BOM 清单
图10 物料采购单
4）根据生产车间资源情况进行产品生产订单自动排程，支持甘特图可视化排程，如图11 所示。
图11 底座计划排程
5）将排程好的有计划开始时间及结束时间的工序生产计划下发现场，根据现场产品生产情况及时进行生产报工，如图12 所示。
图12 订单报工
6）产品生产完成后，进行产品入库后，根据销售订单进行产品销售拣配发货，完成产品全流程生产管理，如图13 所示。
图13 成品配送
FrePPle 作为一款开源级别，可免费使用的供应链管理系统/APS 高级排产系统，在其出色的资源定制功能、产能模型、排产逻辑、甘特图调整等多个方面值得现有铸造行业工业软件系统借鉴。FrePPle同时具备产、销、存、供应链全流程管理，可用于中小企业产销存的信息化管理。制造业相关组织或人员可深入研究其原理和源码，把其软件设计思想深入学习后，融入现有MES 系统的开发中去，同时也可考虑将其集成进现有MES 系统中，作为排产逻辑单元，或者二次定制后成为独立的APS 系统作为公司产品出售。
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