發(fā)布時間：2020-04-22 19:33

【摘要】： 制造執(zhí)行系統(tǒng)是位于上層計劃管理與底層工業(yè)控制之間,面向車間制造過程管理與控制的信息系統(tǒng)。制造執(zhí)行系統(tǒng)一經提出便得到了學術界和工業(yè)界的廣泛關注,近年來國內外圍繞制造執(zhí)行系統(tǒng)所進行的研究和應用已取得不少成果,但是對面向大規(guī)模定制的制造執(zhí)行系統(tǒng)所進行的研究還遠遠不夠。論文在國家863項目資助下,結合企業(yè)的實際需求,對面向大規(guī)模定制的擴展制造執(zhí)行系統(tǒng)及其關鍵技術進行了研究。 環(huán)境的變化是永恒和不可預測的,制造系統(tǒng)生存發(fā)展的能力取決于其對環(huán)境變化的響應能力。隨著產品品種日趨多樣,制造過程日趨復雜,僅僅依靠車間自身制造資源完成生產任務變得越來越困難,將地域上分散的制造資源動態(tài)集成,構建跨地域的、資源分布的擴展車間,成為制造系統(tǒng)提高快速響應能力,贏得市場競爭的一條重要途徑。論文分析了車間制造系統(tǒng)的發(fā)展變化,指出大規(guī)模定制環(huán)境下的車間是一種建立在廣泛合作基礎之上,具有靈活組織結構和快速響應能力的擴展車間,其生產活動已經延伸到跨度多個地點、多個合作伙伴的廣闊制造空間,其生產管理與控制需要一種建立在制造技術、信息技術和現(xiàn)代管理技術有機結合基礎之上的擴展制造執(zhí)行系統(tǒng)來支撐。為此,依據(jù)擴展車間生產管理與控制的要求,遵循有關標準,提出了一種由功能層、工具層和信息交互層組成的擴展制造執(zhí)行系統(tǒng)的框架結構。該框架下的擴展制造執(zhí)行系統(tǒng)著眼于對廣闊制造空間中的生產活動進行管理與控制,注重車間層面的生產協(xié)同和更大范圍內資源的優(yōu)化利用,重視與現(xiàn)場設備和人員的信息交互;其特點表現(xiàn)為縱向支持上層設計、管理等系統(tǒng)與車間底層生產設備和人員的集成運行,橫向支持跨地域的協(xié)同制造。 大規(guī)模定制環(huán)境下的擴展車間任務變化頻繁,制造資源分散,產品種類多,生產批量小,難以有效制定作業(yè)計劃。相似性是事物之間共性的一種表現(xiàn)形式,對于將個性化產品的定制生產問題轉化或部分轉化為批量生產問題具有重要意義,基于這一認識,論文提出了一種基于工藝過程相似性分組的擴展車間分級作業(yè)規(guī)劃方法。該方法將擴展車間作業(yè)規(guī)劃分為三個階段,第一階段對擴展車間進行邏輯制造單元重組,把作業(yè)任務歸并為在資源使用方面具有相似性的作業(yè)任務組,從而將個性化產品的定制生產問題轉化為邏輯制造單元內的批量生產問題;第二階段對邏輯制造單元進行作業(yè)規(guī)劃,實現(xiàn)邏輯制造單元內作業(yè)任務的優(yōu)化排產;第三階段對外協(xié)加工任務進行作業(yè)規(guī)劃,實現(xiàn)外協(xié)加工任務在外部制造資源上的優(yōu)化分配。 論文對擴展車間分級作業(yè)規(guī)劃每一階段的問題進行了深入研究。針對擴展車間第一階段邏輯制造單元重組問題,提出了一種基于資源約束的擴展車間邏輯制造單元重組方法,以實現(xiàn)資源與生產任務的合理匹配。針對擴展車間第二階段邏輯制造單元作業(yè)規(guī)劃問題,建立了以資源負荷均衡和任務完成時間最短為目標函數(shù)的擴展車間邏輯制造單元作業(yè)規(guī)劃模型,以優(yōu)化單元內的生產作業(yè)計劃。針對擴展車間第三階段外協(xié)加工作業(yè)規(guī)劃問題,建立了以外協(xié)加工成本最小為目標函數(shù)的外協(xié)加工任務優(yōu)化分配模型,以實現(xiàn)外協(xié)加工任務在外部制造資源上的優(yōu)化分配。 基于本論文研究內容所開發(fā)的擴展制造執(zhí)行系統(tǒng)原型系統(tǒng)已經在重慶卡福汽車制動轉向系統(tǒng)有限公司試點應用,取得了較好的應用效果。
【圖文】：

業(yè)務層之間的信息交換。車間層面的制造管理活動與企業(yè)層面的業(yè)務管理活動之間為了保持生產上致性需要進行信息交互。ISA-95 在第三層的制造管理活動與第四層的業(yè)務管動之間中定義了 4 種類型的交互信息[42]，包括產品定義信息、生產能力信息產計劃信息和生產性能信息，每類信息又包含了相應的資源信息，即人員、、物料和過程段信息，，如圖 2.9 所示。

圖 2.8 車間生產管理活動之間的聯(lián)系與信息流Fig2.8 Relation and information flows among activities of workshop production manageme
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2008
【分類號】：TH166

【參考文獻】

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本文編號：2636874