面向ASP的协同设计与车间生产物流精益规划研究

【摘要】： 目前，信息化总体水平的低下以及生产管理方式的粗放，成为制约我国制造企业发展壮大的严重障碍。 本文结合863计划项目“面向东北老工业基地改造的ASP平台开发”研究和大连理工大学与大连冷冻机股份有限公司合作的精益生产项目，以支持信息化、服务化、精益化建设的网络化制造系统的体系结构、关键方法和技术实现为主要内容。采用理论方法研究与计算机实验研究相结合的方式，构建了网络化制造ASP平台，设计实现了基于该平台的产品协同设计系统及车间生产物流精益规划系统。 首先论述了网络化制造ASP的产生背景及研究进展，对网络化制造ASP存在的问题进行了分析；其次，探讨了中国制造企业在产品设计开发和车间生产物流规划领域面临的问题；最后，提出通过网络化制造ASP平台实施产品协同设计与车间生产物流精益规划研究的构想。 网络化制造ASP应用服务平台的设计与实现是本文研究的基础，也是后续研究的支撑。在平台构建部分，首先分析了目前制造企业对网络化制造ASP应用服务平台的总体需求，明确了系统的目标；其次，进行了ASP平台的总体设计，建立了网络化制造ASP系统基于B／S模式的信息结构模型和基于多Agent的工作流程模型；最后，提出了基于UML的系统功能模型和应用系统软件服务模型。 网络化制造ASP平台提供的专业服务主要包括两方面内容：一方面通过ASP服务平台提供产品协同设计服务；另一方面，通过该平台完成车间生产物流精益规划，主要实现了车间物料搬运系统的精益规划及生产线精益化布局设计。 协同设计系统在网络化制造ASP平台的应用研究部分对协同设计系统的功能、组成及运行机制等方面进行了论述，建立了系统的网络结构模型和体系结构模型，提出了基于Petri网的协同设计过程模型及基于CPN网的协同设计协作模型，分析了系统的程序结构，建立了系统的软件实现模型，探讨了系统数据库及系统安全体系结构的设计，对系统的功能模块和关键技术进行了论述，开发了基于网络化制造ASP应用服务平台的协同设计原型系统，并将其应用于在大连三洋制冷有限公司电热水瓶的设计。 车间物料搬运系统的精益规划及其在ASP平台的应用研究，主要探讨通过ASP平台解决重型机械制造企业车间物料搬运问题的方案。将各工作地请求物料装卸和搬运作业抽象为请求的排队问题。车间物料搬运系统精益化规划研究主要包括基于遗传算法的初始遍历精益化调度研究和基于排队论的精益化调度算法和仿真研究。通过对车间物料搬运系统的概括和抽象，结合精益生产理念，建立了基于排队理论的仿真模型，并将该仿真系统在ASP平台上开放。通过大连冷冻机股份有限公司机械加工车间吊车调度问题的算例分析，得出目标变量随加工时间、装卸服务时间、各工作地服务请求初始到达时刻变化而变化的规律，综合考虑了装卸服务时间和各工作地工作时间这两种主要随机因素的影响。最后，通过吊车精益规划算法与传统调度算法仿真结果的对比，验证了所设计的精益调度算法明显优于目前实际操作中惯用的调度算法。 面向ASP的生产线精益化布局研究部分，首先探讨了系统的体系结构，建立了系统的过程模型及功能模型，并在深入分析布局优化设计数学模型的基础上，开发了生产线精益化布局系统；其次，建立了生产线U型布局的平衡模型；最后，在生产线精益化布局和平衡优化基础上制定了标准作业。 本文的研究旨在完善面向制造系统专业化服务的ASP模式理论，丰富网络化制造ASP实施模式与精益生产管理模式下的企业信息化方法，为中国制造企业信息化建设探索一条可行之路。