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制造执行系统(MES)的研究和应用

黄学文  
【摘要】: 制造执行系统(Manufacturing Execution System,MES)是位于上层的计划管理系统与底层的工业控制之间的面向车间生产的管理信息系统。它能够为车间管理人员提供生产计划的执行、跟踪以及所有资源的当前状态等信息。制造执行系统在企业计划管理层与车间底层控制之间架起了一座桥梁,填补了企业计划管理层和底层控制之间的“鸿沟”。在市场竞争激烈的现代生产环境下,制造执行系统成为面向车间生产管理和控制的主流技术。 国外在制造执行系统的研究和应用上已经取得了长足的进步,国内在制造执行系统的研究和应用上还基本处于起步阶段,本文在分析制造执行系统技术发展趋势的前提下,以大连机车车辆厂的车间生产管理实践为背景,并结合863研究项目,对制造执行系统进行了六个方面的研究: 1) 面向车间生产分析了车间生产管理的主要角色和用例,建立了制造执行的体系结构,并对制造执行系统中关键技术作了详细的分析。 2) 面向MES中的产品基础数据管理,提出了xBOM定义和概念,并把xBOM研究扩充到产品全生命周期中,主要研究了各种BOM视图的数据结构、EBOM/MBOM的形式化建模方法和BOM视图之间的映射关系;并研究了如何借助于工作流技术,建立面向产品全生命周期的xBOM视图转换模型。 3) 面对制造执行系统中的物料工艺状态描述的困惑,建立了集合S(I)的定义以及集合S(I)的相关定理和性质,并在集合S(I)理论的基础上,研究了如何描述物料工艺状态信息,从而为制造执行系统中物料管理和物料跟踪提供科学的方法。 4) 回顾现有生产调度的描述方法,研究了车间生产调度问题的建模方法,建立了面向对象的车间生产调度模型。在分析各种调度算法的基础上,研究了调度算法配置的问题,从而实现智能化车间生产调度。 5) 在敏捷制造的环境下,研究制造执行系统中的外协产品的生产管理问题,提出了基于层次分析法的单一外协生产任务的合作企业评价和决策数学模型,并在树图最短路径理论的指导下,建立了面向部件外协生产任务的合作企业评价和决策数学模型,并对算法的可行性进行了论证。 6) 基于Window DNA体系结构,提出了制造执行系统的软件体系结构。并对制造执行系统的构件规划提出了具体的方法;研究了基于COM构件技术的制造执行系统的设计和开发方法,针对示范企业和车间的生产管理现状,提出了完整的解决方案,实现了MES的原型产品。


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