本发明涉及生产线上的资源管理，尤其是涉及调配生产线上生产资源的技术。
背景技术
现代技术的发展，通常在生产线上生产或包装产品，而作为流水线式生产的生产线上存在着多个站点，分别完成产品的生产或包装过程中的至少一部分工作。通常在每一站点处存在着一个或多个机器并由相关的技术人员操纵这些机器在预定的生产周期内完成生产，以满足客户需求。
然而，由于生产任务、生产要求等变化，在生产线上也会不断有新产品引进进行生产或包装，因此各站点处各种相应的机器需要提前购买，操作人员也需要提前培训，而且各种原材料也有自己相应的供应周期，因此当有新产品任务或需要调整当前生产任务的时候，需要按照市场的需求制定一个生产周期(记为ct)，调整机器产能及人力资源的配置。而且，不时地，也会根据市场需要等因素，改变生产过程中的一些因素，例如生产周期或机器产能cap等。
现有技术中没有标准的计算方法提来计算当ct或其它生产因素发生变化时是怎样影响到站点的产能和人力资源安排，操作人员只能靠个人按照自己的经验方法来预估并安排生产。由于每个人的计算的经验方法不一致，数据准确性不高，可信性低。
技术实现要素：
本发明致力于解决上述问题。本发明可以在生产线上的生产要素发生变更时评估对生产资源的影响，并通过所评估的客观量化指标来指示这种影响并可用于决策生产资源的调配，以释放生产资源或同时将所释放的生产资源用于其它产品的生产与包装。
按照本发明的一个方面，提供一种调配生产资源使用的方法，其中所述生产资源包括位于第一站点处的服务于当前产品的机器，该方法包括：(a)接收所述生产线上的生产因素的变更，(b)计算由于生产因素的变更而导致的所述生产资源的需求变化，以及(c)评估所述生产资源需求变化是否满足释放所述生产资源的至少一部分以服务于其它产品的最低要求。
在一个优选实施例中，其中所述生产因素包括生产周期，所述步骤(b)包括计算由于所述生产周期的变更而导致的所述机器的用量的变化，所述步骤(c)包括评估所述机器用量的变化是否满足服务所述其它产品的最低要求，其中所述最低要求包括将所述第一站点的部分机器用量转换成服务于其它产品所需要的时间t_convert1。
在一个优选实施例中，所述步骤b进一步包括：当生产周期延长时，确定由于生产周期延长所可释放的机器用量dtr1，其中dtr1＝dt÷ct×tr1，其中ct表示生产周期，dt表示生产周期的延长量，而tr1表示第一站点服务于当前产品的实际机器数；所述步骤c进一步包括：比较释放的机器用量dtr1与转换到其它产品时所占用的等效机器用量btr1,其中当dtr1大于btr1时，调配所述dtr1个机器用于其它产品，否则放弃调配。
在一个优选实施例中，当dtr1大于或等于btr1时，通过如下公式计算第一站点处的产能浪费：r_tr1-a_tr1-(dtr1-btr1)；所述生产资源还包括人力资源，其中当调配所述dtr1个机器用于其它产品时所占用的人力资源hr＝t_convert1×hc1,其中hc1表示转换机器的单位时间所占用的人数。
在一个优选实施例中，其中所述生产资源包括在生产线上与第一站点相关的位于第二站点处的多个机器，并且所述生产因素包括第二站点处的产能；所述方法进一步包括：当所述第二站点处的产能发生变化时，(b1)计算由于第二站点处的机器产能的变更而导致的所述第一站点处的机器用量的变化，以及(c1)评估所述第一站点处机器用量的变化是否满足变更第一站点处机器服务其它产品的最低要求；以及(b2)计算由于第二站点处的产能的变更而导致的所述第二站点处的机器用量的变化，以及(c2)评估所述第二站点处机器用量变化是否满足变更第二站点处机器服务于其它产品的最低要求。
在一个优选实施例中，当所述第二站点处的产能增加时，确定由于产能增加导致所述第一站点处可释放的机器用量dtr1，其中dtr1＝δ×r_tr1，其中δ表示产能提升的百分比；所述步骤c1包括：比较释放的机器用量dtr1与转换到其它产品时所占用的等效机器用量btr1,其中当dtr1大于btr1时，调配所述dtr1个机器用于其它产品，否则放弃对所述第一站点的资源调配。
在一个优选实施例中，所述步骤b2进一步包括：当所述第二站点处的产能增加时，确定由于产能增加所述第二站点处可释放的机器用量dtr2，其中dtr2＝r_tr2-a_tr2×(1-δ)，其中δ表示产能提升的百分比，r_tr2表示第二站点处服务于所述当前产品的实际机器数量，而a_tr2表示第二站点处服务于所述当前产品的标准机器数量；所述步骤c2包括：比较释放的机器用量dtr2与转换到其它产品时所占用的等效机器用量btr2,其中当dtr2大于btr2时，调配所述dtr2个机器用于所述其它产品，否则放弃对所述第二站点的资源调配。
在一个优选实施例中，当dtr2大于或等于btr2时，通过如下公式计算第二站点处的产能浪费：r_tr2-a_tr2-(dtr2-btr2)；所述生产资源还包括人力资源，其中当调配所述dtr2个机器用于其它产品时所占用的人力资源hr＝t_convert2×hc2,其中hc2表示转换机器服务于其它产品的单位时间所占用的人数。
附图说明
图1示出的根据本发明的一个实施例的生产线上的站点生产产品的示意图；
图2示出根据本发明的一个实施例在站点处执行的生产资源调配的方法流程图；
图3示出根据本发明的另一个实施例在站点处执行的生产资源调配的方法流程图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施方式。虽然附图中显示了本公开的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
在生产线上通常存在多个站点，依靠它们之间协作完成某个或某类产品的生产或包装。而本发明的方法可用于生产线上任何2个站点之间的有关生产资源使用的预测。如图1所示，为简单起见，作为一个示例，图中示出了二个站点，其中以生产线上前面的站点s1及后面的站点s2来解释本发明，其中在站点s1处仅有一个台机器n1执行生产任务，而在站点s2处配套5台机器m1-m5执行相同的生产任务，其中s2是产能最紧张的站点，即为s1-s2之间的生产线上的瓶颈。在初始配置中，站点s1、s2处的机器用于产品a的生产或包装。
此外，在以下说明中，将一周7天作为一个周期ct，通常为了提高效率，在生产线上预存放一个生产周期的原材料，其中生产周期ct＝wip÷th，其中wip表示存货总量，而th表示吞吐量。这里需要指出的是，针对生产线上的存货量wip，虽然根据生产目标需要设计了站点处需要配置的机器数tr，即tr＝wip÷p，其中p表示单台机器的额定工作量，便显然对于给定的存货量wip及单台机器的工作性能p，所得到tr不一定是一个整数值，因此，为完成任务通常对所设计的tr进行向上取整，例如当站点s2处的实际需要的机器数是4.6时，则取整后应用的机器数就应当是5(可以理解为5台机器工作6.44天就能完成一个生产周期的任务)，以下用r_tr与a_tr来分别表示取整后机器数以及标准机器数例如4.6。
在生产线上影响生产资源分配的因素很多，例如生产周期的变化以及各站点机器性能的变化等，因此需要根据生产因素的变化来调整生产资源，这里的生产资源包括生产线上的机器数、人员配置及生产原材料等，从而实现资源的有效利用，避免机器或人力资源等的浪费。例如，当产能过剩时，可分配剩余的产能例如机器去服务其它产品的生产。按照本发明的方案，可利用一个生产管理系统接收生产线上的生产因素的变更，计算由于生产因素的变更而导致的所述生产资源的变化，这些变化包括可释放的机器数等，并进而评估所述生产资源变化是否满足释放所述生产资源的至少一部分以服务于其它产品的要求。并且进一步可以给出生产资源的浪费情况，供技术人员参考。下面分别通过生产周期ct的变化以及作为生产瓶颈的站点s2处的机器性能cap的变化来说明。
关于生产周期ct的影响
在本例中，为简单起见，仅考虑在生产周期变化时第一站点s1处的资源影响，而第二站点s2的机器性能不发生变化。如表1所示，其示出在ct分别增加一天、二天及三天的情况下对第一站点s1的影响。下面详细说明如下。
表1
在本例中，为配合生产线上第二站点s2完成生产任务，事实上，站点s1仅需要一台机器且仅需要发挥其60％的产能就可以满足需求，即r_tr1＝1,a_tr1＝0.6，此时的实际浪费量(对应于表1中的转换前浪费量)为1-0.6＝0.4。而当ct增加，显然会进一步降低s1处机器的性能要求，即可以进一步释放机器的产能。对于机器来说，所释放的机器资源释放量dtr＝ct增加天数÷固定的生产周期×r_tr，在本例中，所采用的固定的生产周期为7天。如表1所示，当ct增加一天时，所释放的机器产能(也可以简称为机器数)dtr1为：dtr1＝1÷7×r_tr1＝0.15。假定希望将第一站点s1释放的机器产能用于其它产品b的生产，如图1所示，此时需要操作人员将该机器从原服务于产品a转换为生产产品b，而这种机器转换显然需要转换时间，记为t_convert1。显然这种转换操作也必然影响机器的产能，为此，在本发明中，将这种转换时间的影响进一步转化为对机器产能的影响btr1，例如btr＝t_convert÷ttotal×r_tr，这里ttotal代表生产线上的总的工作时间，对于生产周期为7天，该ttotal的值为7天或7×24＝168小时。对于同一类型机器及同一产品类型转换来说，所需要的转换时间t_convert是固定的，因此其所占用的机器产能也是固定的，这些信息可存储于生产管理系统中备用。如表1所例示，对于站点s1处的机器n1从产品a向产品b转换，假定其转换所占用的等效机器产能或机器数量为0.05。由此可以计算出所释放的产能中可用于产品b的有效产能，即dtr1-btr1＝0.1。显然，只有dtr1-btr1大于0时，这种转换才可能有意义。如果所释放的有效产能0.1可以用于在站点s1处机器n1生产产品b时，则可以将s1处机器的产能的0.15分配给产品b的生产。则此时，可以计算出在站点s1处的产能浪费cp_b＝r_tr1-a_tr1-(dtr1-btr1)＝0.3，该浪费值小于未释放给产品b时的产能浪费0.4，因此机器n1的效能得到了进一步发挥。此时，机器n1的最大有效利用量为a_tr1与释放资源有效利用量(dtr1-btr1)之和，即0.6+0.1＝0.7。站点s1处的操作人员通过生产管理系统示出的可释放给产品的有效产能以及释放后的产能浪费对比，可以容易地作出决策，例如在生产线上进行机器转换的处理。
在上面例子中，针对的是所释放的有效产能0.1可以用于在站点s1处机器生产产品b的情况。但如果按照生产要求，在生产线上需要s1处的机器n1产能的20％的产能才满足b的生产要求时，显然，在产品a的生产周期ct仅增加一天的情况下所释放的机器n1有效产能0.1不足以用于产品b的生产。因此操作人员不去考虑释放s1处机器产生的操作，因此此时的产能浪费仍为0.4。
在表1中还列出当生产周期ct分别增加二天及三天所计算的有效产能释放及产能浪费情况。可以看到，在生产周期ct增加二天时，站点s1可释放的资源释放量dtr1＝0.3，考虑到转换到产品b的消耗量0.05，所以释放资源有效利用量为0.25，因此，此时所释放的有效利用量可满足产品b的20％的产能要求，因此技术人员可以作出决策在生产线上进行机器转换的操作，而此时的产能浪费则进一步缩小至转换前浪费量与释放资源有效利用量之差，即0.4-0.25＝0.15。而在转换后机器n1的最大有效利用量上升为0.6+0.25＝0.85。在生产周期ct增加三天时，站点s1可释放的资源释放量dtr1理论上为0.45，但是，不难想到，实际释放的机器资源释放量dtr1至多为转换前浪费量即0.4。因此，在生产周期ct增加三天时，站点s1可释放的实际资源释放量为0.4。与前面类似，考虑到转换到产品b的消耗量0.05，所以释放资源有效利用量为0.35，因此，此时所释放的有效利用量可满足产品b的20％的产能要求，因此技术人员可以作出决策在生产线上进行机器转换的操作，而此时的产能浪费则进一步缩小至转换前浪费量与释放资源有效利用量之差，即0.4-0.35＝0.05，即此时的浪费量仅为机器转换所导致的无法避免的浪费，而在转换后机器n1的最大有效利用量上升为0.6+0.35＝0.95。因此，利用本发明的方案，用户可以方便、客观地做出在生产因素发生变化时是否对生产资源进行再分配以提高资源使用率的决策。
进一步，操作人员在做出是否转换为产品b的决策时，也可以进一步考虑做出这种转换所需要的人力资源要求，该要求可以进一步量化为hr＝t_convert×hc,其中hc表示转换机器的单位时间所占用的人数。如果在生产线上能满足转换产品所需要的人力资源要求，管理者再做出转换的决策。
关于产能的变化
在站点s1与s2之间的生产线上，作为瓶颈的s2的产能变化对s1、s2的产能及人力资源均有显著的影响。如当s2产能增加10％,意味着产品在s2只用7×(1-10％)天可以跑完，那么剩下的10％的产能就有机会空余出来。下面分别说明对站点s1、s2的资源配备的影响。
(一)对站点s1的影响
下面表2示出当站点s2处的机器产能分别增加5％、10％以及15％时对站点s1处机器n1的影响，不难理解，站点s2处的产能增加必然也同时要求站点s1处的产能同样增加。
表2
如表2所示，可以看到，当产能仅增加5％时，s1可释放出的产能或机器数为dtr1＝产能增加量(％)×r_tr1，在本例中为0.05，如前所述及表2所示，将s1站点处的机器n1从产品a转换为产品b所需要的等效机器数为0.05，因此实际上可为释放给产品b的有效机器数为零。因此说，s2上的产能提高5％对s1没有任何影响，其产能浪费数同样为0.4.
当s2上的产能增加10％时，s1可释放出的产能为0.1，此时可实际转换放给产品b的有效机器产能为0.1-0.05＝0.05。即使是如前所述站点s1处对产品b的产能要求为0.1，由于s2上的产能提高10％对s1的有效产能释放有限，仅为0.05，其同样没法用于转换到产品b的生产，因此其产能浪费数同样为0.4。但如果该产能释放量0.05满足其它产品的产能要求，则此时的产能浪费可降低为0.35(如表2所示)，在此不再赘述。
当s2上的产能增加15％时，s1可释放出的产能为0.15，此时可实际释放给产品b的有效产能为0.15-0.05＝0.1。因此，如前所述，如果站点b1处对产品b的产能要求为0.1，则s2上的产能提高15％使得s1释放的有效产能可以用于转换到产品b的生产，而此时其产能浪费数为0.3。因此提高了机器了使用率。
(二)对站点s2的影响
下面表3示出当站点s2处的产能分别增加5％、10％以及15％时对s2的影响。
表3
如表3所示，为实现产品a的生产，按标准的产能计算的站点s2处的实际需要的有效机器数仅为4.6，但实际采用的机器数为5。当产能仅增加5％时，s2处闲置的机器数变为dtr2＝r_tr2-a_tr2×(1-5％)＝5-4.6×0.95＝0.63,即此时可以将s2站点处一个机器的63％的产能调配给其它产品例如产品b或c用，但此时仍需要完整的5个机器用于产品a的生产，因为尽管产能提升了，仍实际需要的机器数为4.37。
为了评估所释放的机器产能是否可用于转换到产品c(产品c可以与产品b相同或不同)，在本例中，将转换后的机器数0.63转换为在生产周期内的闲置天数t_free，t_free＝dtr2÷r_tr2×ct。在产能增加5％的情况下，t_free＝0.63÷5×7＝0.88。如表所示，假设将站点s2处的一台机器转换为产品c所用的时间是0.17天，由于在站点s2处存在着多个机器m1-m5，因此，作为一个示例，这里考虑转换二个机器的情形，即转换二个机器所要花费的转换时间为0.17×2＝0.34天。因此，在站点s2处可将二个机器的共0.54天(0.88-0.34＝0.54天)转换为生产产品c。注意，在实施转换时究竟转换多少个机器可根据实际需要或环境而定，因为转换机器需要相应的人员操作，因此会增加人力成本，这也是在考虑转换机器数量时要考虑的因素。
同样，当产能增加10％时，s2处闲置且可调配走的机器数变为0.86，即，此时可以将s2站点处一个机器的86％的产能调配给产品c用，与前面情形类似，在实际中仍需要提供5台机器用于产品a的生产。此时，将转换后的机器数0.86转换为在生产周期内的闲置天数，即0.86÷5×7＝1.20。如表所示，这里同样考虑转换二个机器的情形，即转换二个机器所要花费的转换时间为0.34天，在站点s2处将二个机器共1.20-0.34＝0.86天转换为生产产品c。据此，站点s2处的工作人员可实施相应的转换策略。
当产能增加15％时，s2处闲置且可调配走的机器数变为1.09。这意味着，当站点s2处的产能提高15％时，只需要3.91个机器就可以完成产品a的生产任务，因此，作为生产资源优化策略以避免机器浪费，可以在生产产品a的生产线上撤下一个机器，只保持4个机器就可以完成任务，那么此时仅有机器的9％产能闲置并可调配给其它产品例如产品c，即此时优化的资源释放量dtr2＝0.09。与前面类似，将9％的产能转换为在生产周期内的闲置天数，即0.09÷4×7＝0.16。如表所示，这里转换一个机器来生产产品c所要花费的转换时间为0.17天，此时在站点s2处即使是转换一个机器后所剩余的闲置天数为0.16-0.17＝-0.01天。显然，这时转换没有意义，所闲置的天数尚不够完成机器转换，因此没有必要进行转换，但利用本发明的方案技术已经清楚地确信可撤下一台机器，因此仍节省了资源。
上面示例中，分别以站点s1处机器n1与s2处的机器m1-m5分别转换到产品b、c时予以说明，不难理解，如果将二个站点同时转换到生产另一个相同的产品，则需要确定是否在每个站点处释放的资源均能满足转换的最低要求，并且只有满足时才可进行转换。
上面示例性的实施例中，是以生产周期的延长以及产能提高为例说明了释放产能生产资源及分配的方案。不难理解，对于其它情形，例如产能下降，此时，为满足预定的生产任务，必须在各站点处增加生产资源例如机器数，因此可按预定方式增加机器数量即可，这不是本发明的重点。
此外，在上面示例中，是以站点s1处仅一个机器就可以满足产品a为例进行说明，不难理解，对于需要多个机器的情形，可采用同样的计算方式，这里不再赘述。
图2示出根据本发明的一个优选实施例的由生产管理系统实现的在站点s1处的资源评估方法流程图，该生产管理系统可以用于调配生产线上的资源。
如图2所示，在步骤201，管理系统从用户处接受到生产线上站点s1-s2之间的生产要素的变更，例如延长了生产周期的天数。
在步骤202，管理系统计算由于生产要素的变更而带来的站点s1处所需要的生产资源的变化，在本例中，管理系统确定在站点s1处所闲置的机器产能。在该步骤中，当生产周期增加时，确定由于生产周期增加可释放的机器用量dtr1，其中dtr1＝dt÷ct×r_tr1，其中ct表示生产周期，dt表示生产周期的变化量，而r_tr1表示站点s1的当前的实际机器用量。
在步骤203，管理系统基于事先确定的站点s1处的机器n1所可转换服务的产品类型或转换所需要的标准转换时间，将该标准转换时间转换为对机器n1的等效的机器产能消耗要求btr1，或者基于所可转换服务的产品类型，而直接从数据库中提取对应的机器转换消耗要求btr1。
随后，在步骤204，管理系统确定由于生产要素变更而闲置的机器n1的产能dtr1是否可用于服务相应的产品。例如，在该步骤中，比较释放的机器用量dtr1与转换到其它产品时所占用的等效机器用量btr1,其中当dtr1大于btr或dtr1与btr1之差大于一阈值时，调配所述dtr1个机器(即机器n1的产能dtr1)用于其它产品b，否则放弃调配，其中该阈值表示所述产品b所需要的机器n1最低产能或机器数。如能用于产品转换，则管理系统显示可转换的机器数或产能，以便用户所在线配置生产资源进行转换。
进一步地，该方法还可以包括步骤205。管理系统还可以进一步向用户显示产能浪费情况。其中当dtr1大于或等于btr1时，管理系统计算并显示经过调配的资源浪费情况，即r_tr1-a_tr1-(dtr1-btr1)；否则显示原来的资源浪费，因为此时闲置的资源未得到进一步利用。进一步，该步骤还可以显示当调配所述dtr1个机器用于其它产品时所占用的人力资源hr＝t_convert×hc,其中hc表示转换机器时单位时间所占用的人数。
图3示出了当生产线上另一个站点s2处的产能优化时对站点s1、s2的资源调配的影响。如图3所示，在步骤301，管理系统接收到站点s2处的产能提升量之后，步骤302-304描述针对站点s1执行的流程，而步骤302’-304’描述针对站点s2执行的流程。
在步骤302，由于站点s2是生产线上的瓶颈，因此其产能提升必须导致站点s1产能同样提升，由此确定在站点s1处可释放的产能dtr1。随后在步骤303，管理系统提取将站点s1的产能释放给产品b时的机器转换时间。为便于比较，管理系统将该机器转换时间变换成等效的站点s1的机器产能btr1。管理系统对比可释放的产能dtr1与转换等效的产能btr1。当可释放的产能dtr1大于转换的等效产能btr1或dtr1与btr1之差大于一阈值时，则指示可将站点s1的机器产能释放给产品b，否则输出指示s2处的产能提升对站点s1没有影响。显然，这里也可以将可释放的产能dtr1转化成可释放的机器时间，并与机器转换时间进行对比以确定是否用于产品b的生产转换。
而对于站点s2，在步骤302’，确定由于产能增加所述站点s2处可释放的机器用量dtr2，其中dtr2＝r_tr2-a_tr2×(1-δ)，其中δ表示产能提升的百分比。在步骤303’，管理系统将释放的机器用量dtr2转换成机器的等效闲置时间t_free，随后在步骤304’，比较该释放的等效闲置时间与将机器转换到产品c时所占用的机器转换时间t_convert，其中当该释放的等效闲置时间大于机器转换时间时，管理系统可提示用户站点s2的机器资源可转换给产品c及其转换的机器天数或产能，否则指示没有可用的资源释放给产品c。
在另外一个示例中，当确定站点s2处可释放的机器用量dtr2后，管理系统也可以将机器标准转换时间t_convert变换成等效的机器资源占用量btr2，并比较释放的机器用量dtr2与转换到其它产品时所占用的等效机器用量btr2,其中当dtr2大于btr2或dtr2与btr2之差大于一阈值时，调配所述dtr2个机器用于所述其它产品，否则放弃对所述第二站点的资源调配。
如上所述，本发明的方法可以由生产管理系统来实现，在该生产管理系统上可以执行本文所讨论的技术(例如，方法)中的任意一种或多种。在替代实施例中，生产管理系统可以作为单独的设备来进行操作，或者可以连接(例如联网)到其它机器。生产管理系统可以是计算机系统、服务器或者能够(顺序或以其它方式)执行规定要由该机器执行的动作的指令的任何系统。该生产管理系统可以通过执行存储于本地存储器或远程存储器中的程序或指令来实现本文所述的方法。在一个示例中，生产管理系统或其中的一个或多个硬件处理器中的至少一部分可以由固件或软件(例如，指令、应用部分或应用)配置成操作以执行指定操作的模块。在一个示例中，软件可以位于至少一个机器可读介质上。在该至少一个机器可读介质上可存储体现本文所描述的技术或功能中的任意一种或多种或由其使用的指令(例如，软件)。这里的“模块”被理解为包括有形实体，是物理构建的、特别配置的(例如，硬线连接的)或临时(例如，暂时)配置的(例如，编程的)以便以指定方式进行操作，或者执行本文所描述的任何操作的至少一部分的实体。例如，在模块包括使用软件来配置的通用硬件处理器的情况下，该通用硬件处理器可以在不同时刻被配置成各个不同的模块。软件可以相应地配置硬件处理器，例如，以便在一个时刻构成特定的模块，并且在另一个不同时刻构成不同的模块。
上面的详细描述包括对附图的参考，附图通过说明的方式示出了可以实施的具体实施例。在上文的具体实施方式中，可以将各个特征集中在一起以便精简本公开内容。此外，与特定示例中公开的那些特征相比，本发明的一些其它实施例可以包括较少的特征。因此，本文所公开的实施例的范围应当参照所附权利要求连同这些权利要求所赋予的等效项的完整范围来确定。