基于APS与MES集成的车间生产计划和调度方法研究

· !"### · 基于 !"#与 $%#集成的车间生产 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 和调度 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 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 $%#集成相关的系统架构和 关键实现技术。 关键词：高级计划与排程 制造执行系统 生产计划 生产调度 !"#"$%&’ () *’" +%(,-&*.() +/$)).)0 $), 1&’",-/.)0 2$#", () 3+1 $), 451 ’() ’*+,-，.( /012* （342556 57 8+,+-9:9,;，<*+,=*, ),*>901*;?，<*+,=*, $%%&!，@AB） !&’()*+(：<2*1 C+C90 *,;05DE49D ;29 45,49C; 57 FG3 +,D 8/3 +; 7*01;H <205E-2 +,+6?I*,- ;29 42+0+4;90*1;*41 57 4E0J 09,; 125C 76550’1 C05DE4;*5, C6+,,*,- +,D 1429DE6*,-，;29 *D9+ 57 0919+042*,- 5, C05DE4;*5, C6+,,*,- +,D 1429DE6*,- K+19D 5, FG3 +,D 8/3 *,;9-0+;9D 1?1;9: L+1 CE; 750L+0DH <29 70+:9L50M 57 ;29 *,;9-0+;9D 1?1;9: L+1 45,1;0E4;9D +,D 15:9 M9? ;942,565-*91 L909 D9140*K9DH ,-./0)1’：FD>+,49D G6+,,*,- N 3429DE6*,-（FG3）；8+,E7+4;E0*,- /O94E;*5, 3?1;9:（8/3）；G05DE4;*5, G6+,J ,*,-；G05DE4;*5, 3429DE6*,- 进入 !P 世纪，技术迅猛发展，市场瞬息万变，企业 要想在激烈的市场竞争中立于不败之地，就必须对客 户和市场的要求做出快速响应。而企业要想通过先进 的生产运作和管理模式，按照市场的要求用低成本、高 质量、短交货期的方法把产品交付到客户手中，提高企 业信息化程度是一个行之有效的方法。FG3（FDJ >+,49D G6+,,*,- N 3429DE6*,-）和 8/3（8+,E7+4;E0*,- /O94E;*5, 3?1;9:）作为先进的企业生产计划管理模式 和先进执行系统，正为越来越多的企业所接受。 企业的主要活动是生产， !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 生产管理是企业管理中 段。以上算法在点对点的实验中已经得到验证，取得 良好的效果。上述内容是课题组正在开发的基于网络 的同步协同产品造型系统的重要组成部分。目前，整 体的协同造型环境已经搭建完成，但对协同 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 活动 中协调机制和并发控制等问题还需要进一步地深化。 参 考 文 献 P 彭维，莫蓉，张铁昌H以网络为中心的协同特征造型H 计算机辅助设 计与图形学学报，!%%P，P$（&）：Q"& R QS" ! TEH U+:+,+ U9DD?H @5:CE;90 3ECC50; 750 @E009,; V50MH (/// @5:J CE;90，PWW"，!Q（P）："P X "& $ 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$& R P"P " 孙立镌，唐良红H在特征造型中拓扑元素命名机制的研究H工程图学 学报，PWWW，!%（$）：!W R $Q S 李健，刘飞H 基于网络的先进制造技术H 中国机械工程，!%%P，P! （!）：PS" R PSY Q ’E*1 8，9; +6H @55C90+;*5, 4550D*,+;*5, *, >*0;E+6 9,;90C0*19H Z5E0,+6 57 (,;966*-9,; 8+,E7+4;E0*,-，!%%P，P!（!）P$$ X PS% & 85,;09E*6 [，9; +6H F 1;0+;9-*4 70+:9L50M 750 ,9;L50M91 :+,E7+4;E0*,-H @5:CE;901 *, (,DE1;0?，!%%%，"!（! \ $）：!WW X $P& 第一作者：王琪，女，PW&P 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：!%%Q X %! 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 ,-%（,./.012 34 %546782）、车间作业排 产、运输计划、承诺可供货量 $-%（$9.71.012 34 %546: 782）。 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 ,% （,4;835.7;3 %54<5.667;<）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 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 。$%&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 钢结构制作工艺流程车尿素生产工艺流程自动玻璃钢生产工艺2工艺纪律检查制度q345焊接工艺规程 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（-/0123 ’454617153 89:;<，-’8）提出 的“公共对象请求代理结构”（=:77:5 -/0123 )1>;1?3 ,9:@19 $92AB3123;91，=-),$）。=-),$ 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（ C5319D421 E1DB5B3B:5 F456;461，CEF）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 !"#$%&’#$( )**+,-’#,." ./ 0)1 ’"( 022 ’( )*+,-*. （)*/-*. 0,*123*. 4-52,*3 6778 97:，’;<:，)*/-*. $%%&&&，9=>） 随着网络的进一步发展与普及，数据传递、信息的 反馈与查找越来越便捷，现在许多机加工企业都有自 己的局域网、9)? 设计中心、三坐标测量中心和加工 中心。有了这些条件就具备了实现网络测量的硬件环 境，再加上合适的软件，就可以实现网络测量，发挥网 络测量的优势。国内使用较多的 @9 A ?B4C 三坐标测 量机软件，不仅适用于普通形位公差的精密检测和 9>9编程，还可借助网络进行编程与数据传输， !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 使得 服务；最后形成了一系列功能代理，实现了基于 )@C 与 4DC集成的车间生产计划与调度的所有功能。 % 结语 随着国内外市场竞争日渐激烈，制造企业受到了 前所未有的挑战。为快速适应内、外部环境的快速变 化，利用 )@C和4DC等先进的企业生产管理模式和先 进信息系统，充分利用企业的制造资源，优化企业车间 生产的计划和调度算法，通过改变企业传统的生产模 式来提高生产率，进而快速响应市场需求，是提高企业 竞争力的重要手段之一。 实践证明，在企业异构分布环境下，对于 )@C、 4DC、DE@这样复杂的企业系统，采用 9FEG) 对已有 系统进行重构和集成是有效的，也是可行的。 参 考 文 献 H 邢英杰，杨华，郝应光等: 基于 I3J 的 DE@ K 4DC 系统在辽宁特钢 集团的应用:计算机集成制造系统 A 9B4C，!&&$（%）：%L! M %LN ! 张忠林，黄海: 4DC 技术及其应用: 组合机床与自动化加工技术， !&&%（N）：H M $ L 徐晓芳，张伟，叶春明: )@C剖析:计算机辅助设计与制造，!&&!（$）： HL M H$，HO $ 9=)> P6C，Q=)>R S，’B @: ).3*; -*< 9FEG) A J-13< )TT8,5-;,7* B*;3.U-;,7* @8-;V7UW V7U )* ).,83 4-*XV-5;XU,*. D*Y,U7*W3*;［S］: B*;3UZ *-;,7*-8 S7XU*-8 7V )