面向MES的裝配流水線車間調度系統

2023年12月13日發(作者：手機謎語)

向　Ｅｓ的裝配流水線車間調度系統　的弓ｍ∽　裝　配　Ｆｌ０Ｗ　ＡｓｓｅｍｂｌＹ　Ｌｉｎｅ　Ｗｏｒｋｓｈｏｐ　Ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ　ｆｏｒ　ＭＥＳ　流　水　線　顏穎，閔亞鋒　張紅娟　間　奎　Ｙａｎ　Ｙｉｎｇ　Ｍｉｎ　Ｙａ￣ｎｇ　Ｚｈａｎｇ　Ｈｏｎｇｊｕａｎ　度　調　（１．江西旅游商貿職業學院，江西南昌３３０１００；２．南昌大學，江西南昌３３００３１）　統　系　（１．Ｊｉａｎｇｘｉ　Ｔｏｕｒｉｓｍ＆Ｃｏｍｍｅｒｃｅ　Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｊｉａｎｇｘｉ　Ｎａｎｃｈａｎｇ　３３０１００；２．Ｎａｎｃｈａｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，　Ｊｉｎａｇｘｉ　Ｎａｎｃｈａｎｇ　３３００３　１）　摘　要：本文介紹了ＭＥＳ與裝配流水線的內容、相互之間的關系，詳細說明了面向ＭＥＳ的裝配流水線　車間調度系統模型和應用實現，并指出了目前存在的問題和發展趨勢。　關鍵詞：ＭＥＳ；流水線；調度系統；　中圖分類號：ＴＰ２７３　文獻標識碼：Ａ　文章編號：１６７１．４７９２．（２０１　１）１．０１５５—０３　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ　ａｒｔｉｃｌｅ　ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ　ｔｈｅ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｏｆ　ＭＥＳ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｌｆｏｗ　ａｓｓｅｍｂｌｙ　ｌｉｎｅ，ｔｈｅ　ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｅａｃｈ　ｏｔｈｅｒ，ｄｅｔａｉｌｉｎｇ　ｔｈｅ　ＭＥＳ—ｏｒｉｅｎｔｅｄ　ｆｌｏｗ　ａｓｓｅｍｂｌｙｌｉｎｅ　ｗｏｒｋｓｈｏｐ　ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　ｍｏｄｅｌ　ａｎｄ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｉｍｐｌｅ—　ｍｅｎｔａｔｉｏｎ，ａｎｄ　ｐｏｉｎｔｓ　ｏｕｔ　ｔｈｅ　ｐｒｅｓｅｎｔ　ｅｘｉｓｔｅｎｃｅ　ｑｕｅｓｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｔｒｅｎｄ　ｏｆ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＭＥＳ；Ｆｌｏｗ　Ａｓｓｅｍｂｌｙ　Ｌｉｎｅ；Ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ；　１　ＭＥＳ系統功能模型　圃口　一／，［衛圓　，ＭＥＳ制造執行系統（）￣“能夠通過信息的傳遞對從產品開始投入　Ｍａｎｕｆａｃｔｕｆｎｇ　Ｅｘｅｃｕｔｉｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍ　酗回巨　三　匹　商嘶，二ｉ三＼回幽　　圉　生產一直到產品完成的整個生產過程進行優化管＝＝＝＝：＝＜　理，并根據當前準確的實時數據，ＭＥｓ對企業的生　圓　：　二竺　！二二　回　產活動做出指導、件做出快速響應能夠減少企業內部無效的生產行　反應和報告，這樣對變化的生產條　茵　由　三竺罕　一　為，從而推動生產操作和過程的有效進行”。它主要　圖一當前ＭＥＳ系統技術模型　用于對車間的生產、質量、設備等方面進行詳細作業——　一　計劃、實時信息反饋和數據分析，通過控制包括物　（　齷　制造執行系鯽ｅｓ＼　喜　料、設備、人員、流程指令和設施在內的所有工廠資　廠　ｊ　源來提高制造競爭力，提供了一種系統地在統一平臺廠—、Ｉ　．　蘭　￣２一趨　　Ｚ　７＂Ｃ　上集成諸如質量控制、文檔管理、生產調度等功能的　萎　墅　一ｌ，——————————、，　—————————、，——————————、　Ｉ方式。當前ＭＥＳ廣泛采用的技術模型如圖一所示：　ｌ【差喜　ｊ　喜霆Ｊ（毳　享Ｊ　一、　誓　，行要　冬　－了專　．生　曼、　蘭管　意　毒琶一］ｆ＿－　］／　埋、以面；止　、　任丁工巾Ｕ：司：１’１：１　０　且Ⅱ．Ｊ爾　１５，　ｂｌ因一　Ｕ　Ｕ　所示。　圖二ＭＥＳ系統功能結構圖　１　５５　一　２　ＭＥＳ系統體系結構　ＭＥＳ系統體系結構如圖三所示，其描述如下：　在制品總數總是小于托盤總數。　在ＭＥＳ系統中，調度應用的實現如圖四所示，　其中框內部分描述了調度應用的主要場景。調度在　釜劃層　黑　臣　］］審　廠　］　工序作業計劃到作業安排之間進行應用，其中包括　兩次：“調度Ｉ”主要實現有限能力計劃，即獲得資源　能力平衡條件下的作業時間安排；“調度ＩＩ”主要實　執　行　層　圈圓圈　囤圈圈　圈————＿一ｌ資漳　庫Ｉ　Ｌ圈————　　控　制　層　圖三ＭＥＳ系統體系結構　計劃層（ＭＲＰ　ＩＩ／ＥＲＰ）：強調企業的計劃性。它　以客戶訂單和市場需求為計劃源頭，充分利用企業　內的各種資源，降低庫存，提高企業效益。主要功能　包括市場預測、訂單處理、財務分析、庫存管理、生成　ＢＯＭ和生產工藝文件，以及制定生產計劃和采購　計劃等。　執行層（ＭＥＳ）：強調計劃的執行。通過ＭＥＳ把　ＥＲＰ／ＭＲＰ　ＩＩ與企業的現場控制有機地集成起來。　控制層（Ｃｏｎｔｒｏ１）：強調設備的控制。包括ＰＬＣ、　數據采集器、條形碼、各種計量及檢測儀器、機械手　等的控制。　３裝配流水線調度與ＭＥＳ的關系　流水裝配線（Ｆｌｏｗ　Ａｓｓｅｍｂｌｙ　Ｌｉｎｅ）是一種先進的　生產組織形式，一般由數十個裝配工作站構成，裝配　加工的所有因素都在工作站上進行組合，形成裝配　生產功能。裝配工作站（Ａｓｓｅｍｂｌｙ　Ｗｏｒｋ　ｓｔａｔｉｏｎ）是流　水裝配線的最基本單元，工藝上又稱為一個裝配工　位，每個工作站必須具備裝配生產所需的一切資源：　裝配加工的設備與工具、裝配操作人員、裝配所需要　的物料機器存放容器、需要進行裝配加工的在制品　（￣ＶＩＰ：Ｗｏｒｋ—Ｉｎ—Ｐｒｏｃｅｓｓ），在制品一般安置在一個可　以隨裝配線運動的托盤上。因此，一條生產線上的　】５６　現資源分配，并同時實現作業排序。調度的應用功能　以及約束條件的選擇都可以根據具體應用情況進行　具體的選擇。　圖四ＭＥＳ系統模型及調度定位　４裝配流水線調度的內容　人工操作或半自動的裝配線、各工作站的作業　時間會受多種因素影響而存在差異，各工作站的作　業時間帶有隨機性。此外，不同品種產品的工序是不　相同，從而引起各品種的產品在工作站上作業時間　的波動。因此，在實際生產過程中，要做到所有工作　站的作業時間完全相同是不可能的。實際生產運行　中調度系統可以通過控制和指揮生產來保證流水裝　配線的均衡高效運行。具體有以下幾方面：　（１）改進節拍計算方法　以作業線的科學、精確的計算分析代替模糊的　傳統經驗推斷，應用生產節拍概念及作業線平衡原　理，發現瓶頸作業，找到最好的解決方案。　（２）解決裝配線調度問題一產品投產順序問　題　用有效的算法解決裝配線的調度排序問題（Ａｓ一　ｓｅｍｂｌｙ　Ｌｉｎｅ　Ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ　Ｐｒｏｂｌｅｍ，簡稱ＡＬＳ問題）是　提高裝配線性能的基本要求。　（３）解決裝配線平衡問題一負荷平衡　計劃的及時性、應變性差；生產的動態多變性使得生　產計劃的制訂與生產任務的管理工作繁重；品種雜　而多變，產品的生產過程和工藝路線就相差很大；生　產的不均衡性使得生產任務無法在時間上進行均衡　地分派。　目前車間調度問題形成了以下一些策略和發展　面　向　ｍ　∽　的　配　裝　在工藝條件的約束下，將所有基本工作單元分　派到各個工作站，使每個工作站的作業時間滿足一　定的節拍要求，以減少工作站的閑置時間和超載時　趨勢：　水　流　間，使平滑性指標最小化。　（４）物料的合理配送，包括工位配送和物料傳輸　將模塊化的傳送帶按模塊分為線性傳送帶模塊　和連接傳送帶模塊。通過改變模塊的方向和位置，　快速調整傳輸路線，并且通過二維傳送帶和三維傳　送帶的組合形成各種類型的空間運輸路線。　（５）裝配線的合理布局　采用裝配線模塊化，將傳統的汽車裝配生產線　按照功能分解成小型生產線模塊，整個生產線的生　產保持一定的節拍。在每個模塊內部，采用自由節　拍的方式，充分發揮模塊內部的自治功能。每個工　件的加工時間由操作者掌握，在遇到緊急任務的情　況下，操作可進行局部調整或并行執行工作流程。　但是，必須保證單個模塊的生產節拍符合整個制造　系統的生產規劃。　（６）采用信息技術企業采用信息技術（包括計算機、通訊、自動化技術等）來改善設計過程、加工制造過程和管理決策　過程，并在網絡和數據庫的支持下實現信息集成，從　而優化生產，改善ＴＱＣＳ（Ｔｉｍｅ、Ｑｕａｌｉｔｙ、Ｃｏｓｔ＆Ｓｅｒ－　ｖｉｃｅ），提高企業的市場應變能力。在生產過程中，通　過科學、系統的程序化管理，節約各個環節的操縱時　間，達到實時信息管理調度。　５結束語　隨著市場競爭的加劇，企業的生產正朝著多品　種、小批量方向發展。在離散型制造企業尤其是機　械行業，生產的產品品種多、批量小，并且絕大部分　是按訂單進行生產，因此當前ＭＥＳ流水線調度中　面臨很多問題。如：訂單的隨機性使得工作難度大，　①并行或分布策略；　車　線　②分解與成組策略；　調　間　③人機交互策略；　系　度　④動態重調度策略；　統　⑤生產計劃與調度集成策略；　⑥多目標權衡決策；　⑦異地生產調度策略。　作為ＡＭ模式的關鍵技術之一，異地生產調度　策略成為近期的研究熱點，具有比較廣闊的應用前　景。　參考文獻　【１］林洪，武彥峰．制造執行系統調度研究［Ｊ］．ＭＥＳ　技術，２００４，（６）．　［２］Ｍａｒｉａ　Ｃａｒｉｄｉ，Ａｎｄｒｅａ　Ｓｉａｎｅｓｉ．Ｍｕｌｔｉ—ａｇｅｎｔ　ｓｙｓ．　ｔｅｒｎｓ　ｉｎ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｐｌａｎｎｉｎｇ　ａｎｄ　ｃｏｎｔｒｏｌ：Ａｎ　ａｐｐｌｉｃａ－　ｔｉｏｎ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ　ｏｆｍｉｘｅｄ—ｍｏｄｅｌ　ａｓｓｅｍｂｌｙ　ｌｉｎｅｓ．　ＩＩｌｔ．Ｊ．Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　Ｅｃｏｎｏｍｉｃｓ，２０００，６８：２９．４２．　【３］曾佑琴．面向中小配套型企業制造執行系統　的調度算法研究［Ｄ］．重慶：重慶大學，２００５．　【４］龐慶華，潘郁．多品種小批量生產環境下的柔　性調度研究【Ｊ］．南京工業大學學報，２００３，２５（２）：６５。６９．　作者簡介　顏穎（１９８３－－），女，江西旅游商貿職業學院機電　分院教師；　閔亞鋒（１９７６一），男，江西旅游商貿職業學院機　電分院教師；　張紅３￣（１９８５－－），女，南昌大學機電學院。　】５Ｚ