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30000字硕士毕业论文机床网络化监控平台的研究与应用

论文类型:硕士毕业论文
论文字数:30000字
论点:系统,生产,企业
论文概述:

研究了MES系统的国内外发展现状,在阐述MES系统在企业生产中广泛应用的同时,对MES系统的技术发展和标准模型做了分析;针对委托方提供的车间生产现场,概述了机床联网管控系统的规划,并对系

论文正文:

第一章导言

 1.1课题研究背景及意义当前国内制造业处于制造服务转型阶段,传统的ERP系统等企业管理系统已经无法满足目前制造企业对生产现场的管理需求,因此进一步提高企业对生产现场的管理信息化水平,以信息化促进企业的管理服务创新,提高服务质量,提升品牌影响力,已成为制造企业增强自身核心竞争力的重要环节。MES作为面向车间管理层的具有高效实时性的生产管理信息系统,是流程工业智能化生产管理的核心技术,其主要功能是现场生产管理和智能调度执行,它提供了一个包括设备、人员、物料、流程指令等所有企业资源能够被有效利用、适时调度的管理平台,适用于各种不同的行业,如医疗器械、数码、钢材、汽车、数控加工、航天等⑴。MES系统在制造型企业的底层控制和上层计划管理之间架起一座桥梁,成为实现制造型企业信息集成的纽带。当前国内的数控加工制造业己经开始进入到服务型制造业的转型阶段,对于企业生产管理信息化的需求也越来越强烈,主要体现在三个方面:(1)从客户利益角度,客户利用生产管理系统提高企业收益,实现利益最大化。(2)从生产设备制造商角度,制造商提供设备的同时,为客户提供系统信息化增值服务,实现客户企业双赢。(3)从本土制造业生存角度,国外先进技术的不断引进,也不断压缩国内企业在制造业市场上的占有量,实现信息化生产管理,与国际先进制造业接轨,应是当下制造业生存的万全之策。因此构建一个基于MES模型的车间级生产管理工具即机床联网管控系统,具备现实的意义。机床联网管控系统能够为企业提供一个理想的生产管理环境,一个高效、有弹性、细致的信息化的生产符现体系,\"T以帮助企业改进化产工艺、降低成本、延长机器生命周期、提升服务质和品牌竞争力。
 1.2 MES国内外研究现状1.2.1研究现状21世纪以来,欧美等发达国家在MES系统方面的研究和应用起步较早,很多企业已经推出自己的产品并在制造业市场上占据了巨大优势,获得很大利润。浙大中控信息技术有限公司开发的MES-Suite流程工业MES系统可以帮助用户实现对生产现场监控可视化、业务调度最优化、能量使用有序化的目标,对提高企业生产效率、提高产品质量、降低消耗具有重要作用。另外中控软件分别针对石化、化工、炼钢、造纸等行业幵发了行业应用组件包,使得MES-Suite可以满足不同行业的需求。同时中控软件承担了中石化、中石油旗下百余家公司的MES系统项目建设,同时在其他行业中也得到了 120多个成功的应用。上海宝信软件股份有限公司开发的MES系统是在对国外现有MES系统软件分析的基础上,采用三层结构技术、屮间件技术等先进技术,同时兼顾我国目前冶金制造企业信息化水平的发展现状和业务特点以及对企业信息系统的具体应用需求所幵发的系统。信软件JT?发的MES系统在长三角地区得到了广泛应用。其他国产的MES系统如北京中科久辉信息自动化有限公司开发的JH/MES系统、广州万友软件有限公司幵发的MF-MES系统、锦湖软件(中国)有限公司幵发的KS-MES/LTS系统等在各行各业都得到了广泛应用。
1.2.2发展趋势目前的MES系统正朝着下一代MES的方向发展。下一代MES的主要特点是:遵循ISA-95标准、易于变更、场于配置、场于使用、无客户化代码、良好的可集成性以及提供门户功能等等,其主要目标是以MES为引擎实现全球范围内的生产协同。目前国际上MES技术的主要发展趋势体现在以下几个方面:
 第二章系统需求分析
 2.1.2 MES 标准-ISA95MES在不断发展的过程中,出现了一些不可避免的问题,如集成困难、边界模糊、缺乏通用的对象范围。基于以上问题,为了规范MES的发展,许多企业开始制定信息集成的标准,其中以英国仪表、系统和自动化协会(Instrumentation,Systems andAutomation Society, ISA)编制的ISA-95企业控制系统集成标准应用最多。ISA-95标准主要用来解决业务系统与底层控制系统间的边界和接口问题,包括信息交换的种类、数据模型、对象模型以及制造运营管理层的功能和活动模型。它为MES系统的研究应用确立了更为通用的对象和更为明确的内容边界,并提供了一个标准的参考框架。ISA-95.01定义了企业业务层与制造运营层之间用于信息交换的12个功能模块、3类信息、3类对象模型:(1) 12个功能模块包括:产品库存控制,产品发运管理,产品成品核算,生产控制,订单处理,生产调度,采购,物料及能源管理,质量保证,研发工程,销售管理,维护管理;(2) 3类信息包括:产品定义信息,产能信息,生产信息。产品定义信息确定如何完成生产。产能信息确定哪些资源可用,包括某段时间内有多少设备是空闲的,多少设备正在使用,多少设备维修中。生产信息确定生产什么和生产的结果如何。(3) 3类对象模型包括:产品定义信息,产能信息及生产信息的UML (Unified Modeling Language)对象化模型。
 第三章系统核心算法设计.................213.1车间生产调度问题................213.2任务冲突消解问题................243.3决策树分类问题................284.5决策树分类算法在系统中的应用................31第四章系统设计与实现................354.1系统设计................354.2系统功能模块实现................394.3系统测试................52总结................57
总结
 在当前国际大环境市场化的情况下,国内制造型企业在市场占有量之间的竞争尤为激烈,过去依靠规模定优势的时代已结束,随之而来的是技术服务的比拼。企业生产效率的高效,车间管理技术的先进和管理理念的创新,将是企业提升竞争力的重要途径。机床联网管控系统结合委托方生产过程中的各方面因素,将企业现有资源最大化的发挥效应。同时它建立制造管理与车间生产之间的联系,使生产信息及时有效的沟通,加快生产运作各环节的运行,使企业在生产运作的快速执行上占据优势,从而让企业在市场竞争中处于有利位置。本课题在研究与开发机床联网管控系统的过程中,做了以下工作:(1)研究了MES系统的国内外发展现状,在阐述MES系统在企业生产中广泛应用的同时,对MES系统的技术发展和标准模型做了分析。(2)针对委托方提供的车间生产现场,概述了机床联网管控系统的规划,并对系统的用户需求和功能需求进行分析,且对相关功能进行UML建模分析。(3)研究了该系统所需的核心算法。生产调度算法、任务冲突消解算法和决策树分类算法,并对其三种算法进行了分析和总结。在别人利用算法解决相关问题的基础上,提出了针对当前环境本系统所适用的解决方案。(4)针对系统需求分析提出具体开发方案,以及为了提高编程效率和软件设计复用所采用的设计模式,并分析了系统数据流通过程的数据流程图和构建数据库表的E-R模型。(5)最后通过对功能需求的分析和数据流程的分析,阐述系统的实现,并给出了具体的人机界面的设计和操作流程方案。
 参考文献:[1] Shang Wenli,Peng Hui, Shi Haibo. Research of Primary Technique to ManufacturingExecution System Based on Digital Production Model [J]. Convergence InformationTechnology, 2007.404:2019-2023.朱茹敏,李立伟.制造执行系统(MES)在制造业信息化中的应用[J].水利电力机械,2007,29 (5): 56-58.章佳.面向MES的车间生产过程监控系统研究[D].西安:电子科技大学,2012.荣冈,张泉灵.MKS的现状及发展[J].自动化博览,2008(03): 14-19.王琦峰,刘飞.面向服务的制造执行系统让模方法研究[J].中国机械工程,2008’ 19(13) :1569-1573.Younus, M. Cong Peiyong, Lu Hu, Fan Yuqing. MES development and significantapplications in Manufacturing -A review[J], Education Technology and Computer,2010, 2(5):97-101.Younus, M. Cong Peiyong, Lu Hu, Fan Yuqing. Manufacturing Execution System for aSubsidiary of Aerospace Manufacturing Industry [J]. Computer and AutomationEngineering, 2009.12:208-212.杨夫彬.集成制造执行系统(MES)功能的数控系统研究[D].济南:山东大学,2012.张映峰,赵曦滨,孙树栋等.一种基于物联技术的制造执行系统实现方法与关键技术[J].计算机集成制造系统.2012,18(12) : 2634-2642.李亚白.面向服务的协同制造执行系统集成与重构技术研究[D].南京:南京航空航天大学.2007.