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面向模具行业的制造执行系统研究

易平

  模具是工业生产的关键工艺装备。近年来,随着我国工业的迅速发展,模具工业的规模已达到世界前列。然而,与国外模具业发达国家相比,我国的模具工业水平在技术、管理水平上仍存在差距,其中在管理方面的差距尤为明显。模具企业是典型的面向订单的单件生产型企业。由于订单的随机到达以及生产过程的动态多变,使得模具企业的生产过程难以得到有效的控制,从而经常造成模具质量难以保证、模具延期和等一系列管理问题。实现信息化管理尤其是制造过程的信息化管理是提升模具企业的管理水平的必然选择。通过对上百家模具企业的调研分析发现,模具生产管理是模具企业管理的瓶颈问题。本文针对模具行业制造过程的特点,研究了模具制造执行系统的理论及关键技术,在此基础上予以开发实现,并在模具企业实施应用。 通过深入分析影响模具企业制造过程的各种要素,采用流程改进和并行工程的思想,提出了经改善的模具企业制造管理流程。并在此基础上,采用UML的需求建模方法建立了模具制造执行系统的需求模型。 ISA-95是国际通行的制造执行系统标准,但无法直接应用于模具行业,因此,本文将基于模具企业需求分析的结果,采用ISA-95标准的通用模型,建立了基于ISA-95标准的模具制造执行系统功能模型。 提出了一种基于多级优先规则的动态车间作业调度算法,在多级优先规则中,综合考虑一般优先规则的优先数、常规暂停和零件的权重,通过评价函数得出各零件的优先级进行调度。 提出了一类考虑组合加工的模具生产环境下的Job shop调度问题,通过引入“非弹性组合加工相关性”,“虚拟工序”等概念,将此类非传统调度问题转化为传统调度问题,同时考虑了实际job-shop车间存在的复杂生产环境中的各种因素,实现了基于调度规则选择引擎的启发式算法。 以零件陆续到达车间的动态Job Shop调度问题为研究对象,对车间稳定状态进行了较系统的研究。研究采用仿真调度试验的方法,分为因素分析和趋势与规律分析两个递进式的步骤进行;所采用的算法为启发式调度规则算法;通过对调度结果的处理分析,结果表明:影响车间稳定状态的主要因素为车间利用率,以实时车间利用率为考查指标时,稳定状态的到达与所到达的零件数量之间较好地符合二次曲线关系。研究结果对于动态Job Shop问题仿真调度及车间系统的合理与优化设计具有理论和实际意义。 在本文研究理论与成果的基础上,采用SQL Server数据库,基于java EE平台实现了模具制造执行系统。该系统已在几十家模具企业得到了良好的应用,其中,在深圳一家模具企业,在应用大约一年后,减少了15%左右的延期,生产效率提升了20%到30%。……   
[关键词]:模具;制造执行系统;生产管理;车间作业计划;优先调度规则
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:华中科技大学2010年