離散制造企業(yè)具有產(chǎn)品需求多樣化、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜、產(chǎn)品工藝柔性以及生產(chǎn)環(huán)境動(dòng)態(tài)多變等特點(diǎn)。作業(yè)計(jì)劃直接面向生產(chǎn)制造過程中車間制造資源的組織、協(xié)調(diào)和優(yōu)化運(yùn)行。作業(yè)計(jì)劃管理方法的科學(xué)性和敏捷性直接關(guān)系到企業(yè)的生產(chǎn)效率和市場(chǎng)反應(yīng)速度。隨著計(jì)算機(jī)集成制造等先進(jìn)制造模式和信息技術(shù)的發(fā)展,作業(yè)計(jì)劃的管理正向著信息化、集成化的方向發(fā)展。本研究在國(guó)家科技支撐計(jì)劃(2012BAF12808)和國(guó)家自然科學(xué)基金(70772086)的支持下,針對(duì)離散制造企業(yè)作業(yè)計(jì)劃管理體系和方法中存在的問題,在分析國(guó)內(nèi)外關(guān)于作業(yè)計(jì)劃管理理論、方法和應(yīng)用現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,綜合運(yùn)用系統(tǒng)、集成的思想,研究了離散制造企業(yè)集成化作業(yè)計(jì)劃管理的框架體系和方法。 首先,針對(duì)離散制造企業(yè)生產(chǎn)流程和作業(yè)計(jì)劃管理業(yè)務(wù)流程的特點(diǎn),建立了由作業(yè)計(jì)劃層、生產(chǎn)調(diào)度層和活動(dòng)控制層組成的離散制造業(yè)集成化作業(yè)計(jì)劃管理的體系結(jié)構(gòu),分析了離散制造業(yè)集成化作業(yè)計(jì)劃管理包含的主要內(nèi)容、關(guān)系和難點(diǎn),并基于此構(gòu)建了基于BPS/MES/PCS的集成化作業(yè)計(jì)劃管理的功能模型,分析了系統(tǒng)之間集成和交互的信息流。 針對(duì)企業(yè)生產(chǎn)計(jì)劃分層控制的缺陷,構(gòu)建了作業(yè)計(jì)劃與MRP計(jì)劃的集成控制模式,針對(duì)集成控制模式下作業(yè)計(jì)劃編制問題中產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、工藝和MRP計(jì)劃等多重約束的特點(diǎn),建立了該問題的生產(chǎn)過程網(wǎng)絡(luò)圖模型,基于圖論的優(yōu)化方法,設(shè)計(jì)了基于動(dòng)態(tài)關(guān)鍵路徑的作業(yè)計(jì)劃編制算法。通過應(yīng)用實(shí)例的對(duì)比表明,該方法能快速有效的制定可行的作業(yè)計(jì)劃,并縮短生產(chǎn)周期。 針對(duì)離散制造業(yè)的許多產(chǎn)品采用柔性工藝設(shè)計(jì)增加作業(yè)計(jì)劃調(diào)度的復(fù)雜性這一問題,結(jié)合離散制造業(yè)產(chǎn)品柔性工藝的類型和特點(diǎn),對(duì)傳統(tǒng)的FJSP進(jìn)行了工序順序柔性的擴(kuò)展,將問題抽象為(Flexible Process Job-shop Scheduling Problem, FPJSP)問題,以縮短生產(chǎn)周期為目標(biāo),建立該問題的整數(shù)規(guī)劃模型,設(shè)計(jì)了求解該模型的遺傳算法和變鄰域搜索算法相結(jié)合的混合遺傳算法。通過應(yīng)用實(shí)例驗(yàn)證了所提的混合遺傳算法對(duì)求解FPJSP的有效性。 針對(duì)離散制造業(yè)車間生產(chǎn)環(huán)境復(fù)雜多變?cè)斐勺鳂I(yè)計(jì)劃執(zhí)行跟蹤困難的問題,建立了參考數(shù)據(jù)模型以分析作業(yè)計(jì)劃執(zhí)行跟蹤過程中相關(guān)實(shí)體之間的關(guān)系,以批次為追溯單元,以作業(yè)計(jì)劃執(zhí)行過程信息的實(shí)時(shí)準(zhǔn)確跟蹤為目的,基于微分幾何仿射空間的相關(guān)理論,建立基于n維仿射空間的批次跟蹤模型,設(shè)計(jì)了基于n維仿射空間的跟蹤數(shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和作業(yè)計(jì)劃執(zhí)行過程信息跟蹤算法。應(yīng)用實(shí)例表明該跟蹤模型和算法可以有效減少數(shù)據(jù)冗余提高跟蹤效率。 最后將研究成果與生產(chǎn)的實(shí)際需求和信息技術(shù)相結(jié)合,基于上述模型和算法,開發(fā)了集成化作業(yè)計(jì)劃管理的原型系統(tǒng),探討了本文研究的集成化作業(yè)計(jì)劃方法在離散制造企業(yè)的應(yīng)用,驗(yàn)證了本文研究的集成化作業(yè)計(jì)劃方法的可行性與有效性。
【學(xué)位單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2014
【中圖分類】：F406.2
【部分圖文】：

在每個(gè)生產(chǎn)組織，常常按照主要的工藝流程安排生產(chǎn)設(shè)備的位置，工件從一個(gè)工作中心到另外一個(gè)工作中心進(jìn)行不同類型的工序加工。如圖2.1所示的是典型的離散加工裝配式制造的生產(chǎn)流程。圖中的產(chǎn)品由多個(gè)部件構(gòu)成，各組成部件分別在各生產(chǎn)車間進(jìn)行加工和裝配作業(yè)，最后在總裝車間將部件裝配成整機(jī)。-23 -

和集成信息架構(gòu)（Architecture of Integrated Information Systems, ARIS)方法，建立的集成化作業(yè)計(jì)劃管理的體系結(jié)構(gòu)如圖2.4所示。ARIS方法是德國(guó)Saarland大學(xué)Scheer教授提出的一種面向過程的模型結(jié)構(gòu)，基于信息集成的思想，將復(fù)雜的模型分解為獨(dú)立的視圖，以面向?qū)ο蟮姆椒枋銎髽I(yè)的組織視圖、數(shù)據(jù)視圖和功能視圖，通過過程視圖來描述以上視圖之間的關(guān)系。(1)組織視圖組織視圖描述了一般離散制造企業(yè)的組織單元、層次結(jié)構(gòu)、隸屬關(guān)系等。離散制造業(yè)典型的組織結(jié)構(gòu)按照職能分為技術(shù)部、工藝質(zhì)量部、財(cái)務(wù)部、生產(chǎn)部等。其中計(jì)劃的制定和實(shí)施管理主要由生產(chǎn)部及其下屬部門負(fù)責(zé)。(2)數(shù)據(jù)視圖數(shù)據(jù)視圖是功能視圖中數(shù)據(jù)來源、過程視圖處理的信息，描述了作業(yè)計(jì)劃管理的過程中涉及到的所有的數(shù)據(jù)，如計(jì)劃制定的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、工藝、能力等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，計(jì)劃執(zhí)行過程中收集的計(jì)劃執(zhí)行進(jìn)度、質(zhì)量、成本等生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)，以及對(duì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析得到的供應(yīng)商需求、訂單交付能力等數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)視圖中數(shù)據(jù)的共享來保證計(jì)劃、成本、供應(yīng)鏈等管理系統(tǒng)信息的一致性和真實(shí)性。(3)功能視圖功能視圖是為了支持一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)而應(yīng)用于對(duì)象之上的操作，描述了作業(yè)計(jì)劃管理體系的功能需求以及各功能模塊之間的靜態(tài)聯(lián)系，以功能樹的形式描述企業(yè)功能分解層次關(guān)系的配置信息

Fig. 2.5 Functional model for integrated operation plan management如圖2.5中所示，MES層是集成化作業(yè)計(jì)劃管理系統(tǒng)的重要部分，以優(yōu)化整個(gè)生產(chǎn)過程為核心，面向作業(yè)計(jì)劃執(zhí)行過程中車間各生產(chǎn)要素的管理和控制，主要功能包括：維護(hù)作業(yè)計(jì)劃編制與調(diào)度所需要的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、工藝等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及PDM提供的計(jì)劃執(zhí)行所需的設(shè)計(jì)圖紙、工藝卡片等文檔資料，根據(jù)BPS層計(jì)劃和能力需求與車間的能力供給情況，通過作業(yè)計(jì)劃編制和調(diào)度將BPS層計(jì)劃分解為可執(zhí)行的車間生產(chǎn)指令，通過數(shù)據(jù)采集等手段，對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)控，支持計(jì)劃執(zhí)行過程中產(chǎn)品、質(zhì)量、成本、物料等信息的跟蹤
【參考文獻(xiàn)】

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