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基于APS与MES集成的车间生产计划和调度方法研究.pdf

基于APS与MES集成的车间生产计划和调度方法研究

i仁者无敌
2011-06-30 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《基于APS与MES集成的车间生产计划和调度方法研究pdf》,可适用于生产运营领域

·!"###·基于!"#与$#集成的车间生产计划和调度方法研究"刘亮齐二石(天津大学管理学院天津$!)摘要:介绍了!"#和$#的基本概念并在分析现行车间生产计划和调度方法的基础上提出了基于!"#和$#集成的车间生产计划和调度方法同时研究了与!"#和$#集成相关的系统架构和关键实现技术。关键词:高级计划与排程制造执行系统生产计划生产调度!"#"$’()*’"(,*()$)))$),’",)$#",()$),’()’*,(*(,:,<*,=*,),*>*<*,=*,$!AB)!’()*(:<*CC*,DED,CFG,D*H<E,I*,**EJ,C’CDE*,C,,*,,DDE*,*D*,,CDE*,C,,*,,DDE*,KD,FG,D*,D:LCELDH<:LM*,D:L,ED,D:M,*LD*KDH,)’:FD>,DG,,*,NDE*,(FG),EE*,OE*,:()GDE*,G,J,*,GDE*,DE*,进入!P世纪技术迅猛发展市场瞬息万变企业要想在激烈的市场竞争中立于不败之地就必须对客户和市场的要求做出快速响应。而企业要想通过先进的生产运作和管理模式按照市场的要求用低成本、高质量、短交货期的方法把产品交付到客户手中提高企业信息化程度是一个行之有效的方法。FG(FDJ>,DG,,*,NDE*,)和(,EE*,OE*,:)作为先进的企业生产计划管理模式和先进执行系统正为越来越多的企业所接受。企业的主要活动是生产!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!生产管理是企业管理中段。以上算法在点对点的实验中已经得到验证取得良好的效果。上述内容是课题组正在开发的基于网络的同步协同产品造型系统的重要组成部分。目前整体的协同造型环境已经搭建完成但对协同设计活动中协调机制和并发控制等问题还需要进一步地深化。参考文献P彭维莫蓉张铁昌H以网络为中心的协同特征造型H计算机辅助设计与图形学学报!PP$():Q"RQS"!TEHU:,UDDH:CEECCE,VMH(:JCEPWW"!Q(P):"PX"$苏晓锋黄正东朱林等H形状特征中的拓扑元素编码体系H计算机辅助设计与图形学学报!P!(!):P$RP"P"孙立镌唐良红H在特征造型中拓扑元素命名机制的研究H工程图学学报PWWW!($):!WR$QS李健刘飞H基于网络的先进制造技术H中国机械工程!PP!(!):PS"RPSYQ’E*HC*,D*,*,*,>*E,C*HZE,(,*,,EE*,!PP!(!)P$$XPS,E*HF*:LM,LM:,EE*,H:CE*,(,DE!"!(!$):!WWX$P第一作者:王琪女PWP年生博士研究生副教授。研究方向为产品造型协同设计等在国际会议和国内重点期刊发表论文PS篇。(编辑汪艺)#(收稿日期:!QX!X!Y)##文章编号:QW如果您想发表对本文的看法请将文章编号填入读者意见调查表中的相应位置。"国家自然科学基金资助项目("!Q$)·!"###·最重要的部分而生产管理的大部分工作最终要落实到车间。车间生产计划和调度在企业生产管理中起着承上启下的作用合理的生产计划和调度方法能够加深企业对生产过程机制及关键数据的理解提高企业的生产能力进而降低生产占用的库存费用。因此有必要通过对$和’(的集成研究加强对车间生产的管理和控制使车间生产计划和调度活动更加快速准确。!"#$和$简介!’!高级计划与排程("#$)高级计划与排程系统是!)世纪后")年发展起来的革命性管理技术。它是一种基于供应链管理和约束理论的先进计划与排程工具包含了大量的数学模型、优化及模拟技术其功能优势在于实时基于约束的重计划与报警功能。在计划与排程的过程中$将企业内外的资源与能力约束都囊括在考虑范围之内用复杂的智能化运算法则做常驻内存的计算。$在提高企业经济效益方面的潜能是巨大的它能及时响应客户要求快速同步计划提供精确的交货日期减少在制品与成品库存并发考虑供应链的所有约束自动识别潜在瓶颈提高资源利用率从而改善企业的整体生产管理水平。如图*的$计划层次模型所示$覆盖了供应链管理战略层、战术层、操作层个计划层次。其中战略层包括供应链战略、供应链计划战术层包括需求计划与预测、制造计划、操作计划、分销计划操作层包括可承诺能力,(,)、车间作业排产、运输计划、承诺可供货量$($:)。对于车间内短期的生产计划制订如安排一台机器上的多种产品的生产次序等$常用约束规划,(,<<)来解决。,将存在的每一个资源约束表示为一个变量然后用约束变量之间的逻辑关系找到满足所有约束的解决方案。$根据大量精确数据的输入对工作流程进行模拟并提供实时监控功能。$可将模拟的排程结果以甘特图的形式输出到可视化的计划板上根据既定规则进行拖放式调整以求达到最优化。!’(制造执行系统($)制造执行系统是美国管理界!)世纪=)年代提出的新概念。’(是处于计划层和车间层操作控制系统之间的执行层在整个企业信息系统中起着承上启下的重要作用。’(对生产过程进行实时监视、诊断和控制完成生产单元整合和系统优化在生产过程层进行物料平衡、制订生产计划、实时排程、优化调度进而对生产过程物料、能量、质量、设备、资金甚至人力资源统一进行监测、分析、控制和优化实现了从订单下达到产品完成整个生产过程的优化管理。当工厂里面有实时事件发生时’(能对此及时做出反应、报告并用当前的准确数据对它们进行指导和处理。这种对状态变化的迅速响应使得’(能够减少企业内部没有附加值的活动有效地指导工厂的生产运作过程从而使其既能提高工厂及时交货能力、改善物料的流通性能又能提高生产回报率。’($给出了’(的**个主要的功能模块其一般功能模型如图!所示而在实际’(系统产品可能只包含其中一个或几个功能模块。同时’($也定义了当前’(系统的技术模型如图所示。·!"###·与$相比’(是一个提供很多功能模块的整个解决方案但是从优化的角度看’(达不到$提供的优化功能的水平。因此将$与’(集成更适合于复杂的实时性要求较强的车间生产计划和调度活动。!现行车间生产计划和调度方法分析作为产品加工的具体执行部门车间生产管理涉及到产品生产过程的方方面面如:生产过程监控、生产调度、现场设备管理、人员安排、消耗统计、工时统计、动态成本核算、物料管理、在制品管理以及产品数据管理等等。一个典型的制造车间生产活动模型如图)所示。其主要工作流程是:首先将接收到的主生产计划进行任务分解然后根据一定的规则确定各子任务的加工设备而任务单的开工时间则根据定单下达日期、任务单计划入库日期、相关的工艺信息以及各加工单元的当前加工计划来统一决定。在编制出理论计划以后就形成了对各加工单元的负荷。接着要在各加工设备上进行加工能力与工作负荷的平衡制订派工计划和相关物料准备计划等。同时根据物料、工装等条件及各加工单元的反馈信息制订出正式作业计划并开始派工。计划下达后在实际生产过程中还要不断根据各个参数的变化进行实时的调度确保主生产计划的顺利实现。现行的传统生产管理系统中生产决策层与车间执行层计划层、调度层与控制层是独立分开的信息采集大多只能通过人工录入的方式进行车间生产信息的反馈周期较长。造成在生产调度与控制过程中缺乏必要的现场信息不能及时根据实际生产情况的变化进行重新调度更谈不上实时修订生产计划了。并且当实际生产情况无法实现原有生产计划时传统的生产管理系统也往往不能及时发现这些问题并加以解决最终导致企业产品的交货期延误。"基于#$和’集成的车间生产计划和调度通过前面两部分的阐述可以发现在比较复杂的车间生产活动中’(系统中的详细生产计划和生产调度模块的功能有限而且不能根据实际生产情况的变化进行重新调度。我们以企业的(*系统作为信息基础采用$和’(集成的方法由’(提供实时的车间生产进度、在制品信息和现场设备运行状况等然后利用$的先进优化算法可以初步解决现行车间生产计划和调度的优化问题。"()#$和’集成的体系结构分析现代制造企业中(*已经成为必备的业务和数·!"###·据平台无论是$还是’(都需要与()系统进行数据交互和信息共享获得系统自身运行必需的相关数据。当将$和’(集成时也必须将()系统考虑在内也就是将()、$、’(三个系统进行集成这其中不可避免地出现交叉和重叠的现象。因此基于()的$与’(集成系统的框架确定主要考虑企业的产品、生产模式、计划模式、已有系统与新构建系统的差异等情况。目前国内外已经有学者提出了$、’(与()集成的框架但是现有的集成框架结构仍以供应链管理平台为界面其中$的应用偏重于供应链计划的管理主要面向物料复杂、外协外购较多的企业生产环境。本文在前人研究的基础之上提出了如图*所示的针对车间生产计划与调度的系统集成框架。该框架以$、’(和()的闭环系统集成为核心解决了企业内部车间生产计划和调度的优化问题。!"#$和’(集成的车间生产计划和调度的功能模型分析上节中提出的系统集成框架主要解决的是各个系统的定位和接口问题但是各个系统的计划模块如何交互范围和功能如何重新划分需要进一步的分析。本文给出的集成系统其功能模块首先包括了$系统中的需求计划、全球$()系统中的,’、主生产计划、’)’(系统中的生产排程、分派等。而那些各个系统交叉或重叠的功能模块优化工具选取$的原有功能模块实体功能选取()和’(的原有功能模块。其中主生产计划、’)和生产排程构成了企业生产计划系统的主体其中又以’)和生产排程模块对车间生产计划和调度方法起决定作用。在集成后的系统中对于这两部分的算法根据车间生产活动的特点做了修正。如图所示。!"!$和’(系统集成的实现方法$和’(系统集成的实现过程中我们采用了对象管理组织(’:<’)提出的“公共对象请求代理结构”(=::)>,:$AB=),$)。=),$提供了一种让对象与本地或网上的其他对象透明请求服务与接收信息的机制。),作为它的核心在分布异构环境中的不同应用之间提供互操作性并实现多个对象系统之间的无缝连接。此外=),$还提供独立于编程语言的接口定义语言(CDEDBBB:FCEF)来描述对象和操作从而使远程分布应用可以通过),请求这些对象上的操作服务。应用=),$架构实现$和’(系统的集成整个体系结构由信息资源层、访问接口层、请求服务代理层、对象通信服务层和网络传输层*部分组成。其集成的层次体系结构如图"所示。编码实现系统集成时首先确定应用对象及相关功能代理的主要内容然后根据具体的应用系统($、’(或者())实现其封装从中抽取需要的·!"###·!"#与!$$的集成应用吕安相(安阳鑫盛机床有限公司河南安阳$)摘要:介绍了利用网络在企业新产品开发中建立快速的信息传递方法实现产品设计、加工、检测过程!"#与坐标测量!$$领域编程测量和信息的快速传递提高产品开发效率。关键词:!$$!"#网络!"#$’#$()**,’#,")’"(’()*,*()**,**,*:’<:)**$=>)随着网络的进一步发展与普及数据传递、信息的反馈与查找越来越便捷现在许多机加工企业都有自己的局域网、)设计中心、三坐标测量中心和加工中心。有了这些条件就具备了实现网络测量的硬件环境再加上合适的软件就可以实现网络测量发挥网络测量的优势。国内使用较多的ABC三坐标测量机软件不仅适用于普通形位公差的精密检测和>编程还可借助网络进行编程与数据传输!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!使得服务最后形成了一系列功能代理实现了基于)C与DC集成的车间生产计划与调度的所有功能。结语随着国内外市场竞争日渐激烈制造企业受到了前所未有的挑战。为快速适应内、外部环境的快速变化利用)C和DC等先进的企业生产管理模式和先进信息系统充分利用企业的制造资源优化企业车间生产的计划和调度算法通过改变企业传统的生产模式来提高生产率进而快速响应市场需求是提高企业竞争力的重要手段之一。实践证明在企业异构分布环境下对于)C、DC、DE这样复杂的企业系统采用FEG)对已有系统进行重构和集成是有效的也是可行的。参考文献H邢英杰杨华郝应光等:基于IJ的DEKDC系统在辽宁特钢集团的应用:计算机集成制造系统ABC!$():L!MLN!张忠林黄海:DC技术及其应用:组合机床与自动化加工技术!(N):HM$L徐晓芳张伟叶春明:)C剖析:计算机辅助设计与制造!!($):HLMH$HO$=)>PCQ=)>RS’B:)**<FEG)AJ<)TT,,*B*U,*VUWVU)*),*XVXU,*D*Y,U*W*[S]:B*UZ*,*SXU*V)<Y*<*XVXU,**!L(!H):$NA$N"T:KK:W:U[Q]NT:KK:,!:W[Q]第一作者:刘亮男HO年生博士研究生。主要从事生产运作管理、企业信息化、供应链管理方向的研究。(编辑李静)#(收稿日期:!AHHAH")##文章编号:N"如果您想发表对本文的看法请将文章编号填入读者意见调查表中的相应位置。

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