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企业制造运行管理研究与应用

肖力墉  
【摘要】:随着制造企业信息化研究与实践的深入发展,该领域现有的制造执行系统(Manufacturing Execution System, MES)框架与产品遇到了一些新的问题和挑战。本文结合我国制造企业的实际情况,参照IEC/ISO62264国际标准,探讨了一系列解决上述问题的模型框架及其实现方法。全文在深入分析了MES框架与产品存在的问题与不足的基础上,首先研究并探讨了一种面向我国制造企业的制造执行系统功能体系结构;继而进一步提出了一种基于IEC/ISO62264标准的制造运行管理(Manufacturing Operati ons Management, MOM)新框架,用以替代现有的MES框架;在此基础上,给出了MOM框架的具体设计与实现方式,并提供了一个该框架应用于企业信息化系统设计与开发的实例;然后,研究了数据协调这一制造运行管理的信息支撑关键技术,提出了一种基于广义T分布和赤池信息准则的同步数据协调与偏差及泄漏估计方法;最后,探讨了基于MOM框架下的炼化企业生产跟踪与物料平衡问题,并提供了一个解决该问题的有效方法。本文主要研究工作和创新点如下: 1)研究并探讨了一种面向我国制造企业的制造执行系统功能体系结构。该功能体系结构以生产管理模型为中心,详细定义了模型内部的主要功能及各功能之间的信息流;同时定义了维护管理、质量管理及库存管理这三类直接影响生产的主要功能模型,并给出其与生产管理模型之间的信息交互;此外,还定义了影响生产的其它功能模型,以保证该功能体系结构的可扩展性。 2)基于IEC/ISO 62264国际标准对企业制造运行管理的结构划分,提出了一种面向制造企业的制造运行管理系统体系结构。该系统由工厂资源信息管理平台和四个运行管理子系统(即生产、维护、质量和库存)共同构成;通过构建工厂资源信息管理平台,实现对企业各类制造数据的集成和统一管理,以解决MES实践过程中信息难以有效地集成与共享的问题;通过设计四个运行管理子系统,实现对企业的生产运行、维护运行、质量运行和库存运行的全面管理与维护,以解决MES片面地关注生产执行的问题。 3)基于上述制造运行管理系统体系结构及其实现方式,针对我国某乳制品生产企业,设计开发了一个符合IEC/ISO62264标准的制造运行管理系统。通过集成包括人员、设备、物料及流程指令等在内的各种制造资源信息,并协调四个运行管理子系统的运作业务,实现对生产运行、维护运行、质量运行和库存运行的一体化管理,验证了制造运行管理系统体系结构及其实现方式的可行性和有效性,为该领域信息化系统能够更好地遵照IEC/ISO62264标准进行设计开发与推广应用提供了参考性依据。 4)提出了一种基于广义T分布和赤池信息准则(AIC)的同步数据协调与偏差及泄漏估计方法,用以实现对制造过程数据的协调和校正,以保证制造运行管理系统中数据的可靠性与准确性。该方法在AIC框架下,通过改进过程模型的结构,将过程泄漏视为过程模型参数,并利用最小化AIC的原则来对过程泄漏进行估计;同时,采用广义T分布的概率密度函数作为AIC框架中的极大似然函数,以实现更准确地逼近实际测量误差的概率分布,从而得到更精确的过程数据的极大似然估计。 5)基于IEC/ISO 62264标准确立的MOM框架分析了生产跟踪在整个企业制造运行中的定位与作用,以及如何利用企业的各种信息资源来实现生产跟踪和物料平衡的具体过程;在此基础上,提出了一种基于MOM框架和虚拟多路开关策略的全厂动态物料平衡网络的构建方法;同时,应用上述同步数据协调与偏差及泄漏估计DRSBLE方法进行全厂物料平衡的计算,从而为解决炼化企业生产跟踪问题提供了一个有效的方法。


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