面向MES的装配流水线车间调度系统

2023年12月13日发(作者：手机谜语)

向　Ｅｓ的装配流水线车间调度系统　的弓ｍ∽　装　配　Ｆｌ０Ｗ　ＡｓｓｅｍｂｌＹ　Ｌｉｎｅ　Ｗｏｒｋｓｈｏｐ　Ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ　ｆｏｒ　ＭＥＳ　流　水　线　颜颖，闵亚锋　张红娟　间　奎　Ｙａｎ　Ｙｉｎｇ　Ｍｉｎ　Ｙａ￣ｎｇ　Ｚｈａｎｇ　Ｈｏｎｇｊｕａｎ　度　调　（１．江西旅游商贸职业学院，江西南昌３３０１００；２．南昌大学，江西南昌３３００３１）　统　系　（１．Ｊｉａｎｇｘｉ　Ｔｏｕｒｉｓｍ＆Ｃｏｍｍｅｒｃｅ　Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｊｉａｎｇｘｉ　Ｎａｎｃｈａｎｇ　３３０１００；２．Ｎａｎｃｈａｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，　Ｊｉｎａｇｘｉ　Ｎａｎｃｈａｎｇ　３３００３　１）　摘　要：本文介绍了ＭＥＳ与装配流水线的内容、相互之间的关系，详细说明了面向ＭＥＳ的装配流水线　车间调度系统模型和应用实现，并指出了目前存在的问题和发展趋势。　关键词：ＭＥＳ；流水线；调度系统；　中图分类号：ＴＰ２７３　文献标识码：Ａ　文章编号：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系统功能模型　圃口　一／，［卫圆　，ＭＥＳ制造执行系统（）￣“能够通过信息的传递对从产品开始投入　Ｍａｎｕｆａｃｔｕｆｎｇ　Ｅｘｅｃｕｔｉｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍ　酗回巨　三　匹　商嘶，二ｉ三＼回幽　　圉　生产一直到产品完成的整个生产过程进行优化管＝＝＝＝：＝＜　理，并根据当前准确的实时数据，ＭＥｓ对企业的生　圆　：　二竺　！二二　回　产活动做出指导、件做出快速响应能够减少企业内部无效的生产行　反应和报告，这样对变化的生产条　茵　由　三竺罕　一　为，从而推动生产操作和过程的有效进行”。它主要　图一当前ＭＥＳ系统技术模型　用于对车间的生产、质量、设备等方面进行详细作业——　一　计划、实时信息反馈和数据分析，通过控制包括物　（　龌　制造执行系鲫ｅｓ＼　喜　料、设备、人员、流程指令和设施在内的所有工厂资　厂　ｊ　源来提高制造竞争力，提供了一种系统地在统一平台厂—、Ｉ　．　兰　￣２一趋　　Ｚ　７＂Ｃ　上集成诸如质量控制、文档管理、生产调度等功能的　萎　墅　一ｌ，——————————、，　—————————、，——————————、　Ｉ方式。当前ＭＥＳ广泛采用的技术模型如图一所示：　ｌ【差喜　ｊ　喜霆Ｊ（毳　享Ｊ　一、　誓　，行要　冬　－了专　．生　曼、　兰管　意　毒琶一］ｆ＿－　］／　埋、以面；止　、　任丁工巾Ｕ：司：１’１：１　０　且Ⅱ．Ｊ尔　１５，　ｂｌ因一　Ｕ　Ｕ　所示。　图二ＭＥＳ系统功能结构图　１　５５　一　２　ＭＥＳ系统体系结构　ＭＥＳ系统体系结构如图三所示，其描述如下：　在制品总数总是小于托盘总数。　在ＭＥＳ系统中，调度应用的实现如图四所示，　其中框内部分描述了调度应用的主要场景。调度在　釜划层　黑　臣　］］审　厂　］　工序作业计划到作业安排之间进行应用，其中包括　两次：“调度Ｉ”主要实现有限能力计划，即获得资源　能力平衡条件下的作业时间安排；“调度ＩＩ”主要实　执　行　层　圈圆圈　囤圈圈　圈————＿一ｌ资漳　库Ｉ　Ｌ圈————　　控　制　层　图三ＭＥＳ系统体系结构　计划层（ＭＲＰ　ＩＩ／ＥＲＰ）：强调企业的计划性。它　以客户订单和市场需求为计划源头，充分利用企业　内的各种资源，降低库存，提高企业效益。主要功能　包括市场预测、订单处理、财务分析、库存管理、生成　ＢＯＭ和生产工艺文件，以及制定生产计划和采购　计划等。　执行层（ＭＥＳ）：强调计划的执行。通过ＭＥＳ把　ＥＲＰ／ＭＲＰ　ＩＩ与企业的现场控制有机地集成起来。　控制层（Ｃｏｎｔｒｏ１）：强调设备的控制。包括ＰＬＣ、　数据采集器、条形码、各种计量及检测仪器、机械手　等的控制。　３装配流水线调度与ＭＥＳ的关系　流水装配线（Ｆｌｏｗ　Ａｓｓｅｍｂｌｙ　Ｌｉｎｅ）是一种先进的　生产组织形式，一般由数十个装配工作站构成，装配　加工的所有因素都在工作站上进行组合，形成装配　生产功能。装配工作站（Ａｓｓｅｍｂｌｙ　Ｗｏｒｋ　ｓｔａｔｉｏｎ）是流　水装配线的最基本单元，工艺上又称为一个装配工　位，每个工作站必须具备装配生产所需的一切资源：　装配加工的设备与工具、装配操作人员、装配所需要　的物料机器存放容器、需要进行装配加工的在制品　（￣ＶＩＰ：Ｗｏｒｋ—Ｉｎ—Ｐｒｏｃｅｓｓ），在制品一般安置在一个可　以随装配线运动的托盘上。因此，一条生产线上的　】５６　现资源分配，并同时实现作业排序。调度的应用功能　以及约束条件的选择都可以根据具体应用情况进行　具体的选择。　图四ＭＥＳ系统模型及调度定位　４装配流水线调度的内容　人工操作或半自动的装配线、各工作站的作业　时间会受多种因素影响而存在差异，各工作站的作　业时间带有随机性。此外，不同品种产品的工序是不　相同，从而引起各品种的产品在工作站上作业时间　的波动。因此，在实际生产过程中，要做到所有工作　站的作业时间完全相同是不可能的。实际生产运行　中调度系统可以通过控制和指挥生产来保证流水装　配线的均衡高效运行。具体有以下几方面：　（１）改进节拍计算方法　以作业线的科学、精确的计算分析代替模糊的　传统经验推断，应用生产节拍概念及作业线平衡原　理，发现瓶颈作业，找到最好的解决方案。　（２）解决装配线调度问题一产品投产顺序问　题　用有效的算法解决装配线的调度排序问题（Ａｓ一　ｓｅｍｂｌｙ　Ｌｉｎｅ　Ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ　Ｐｒｏｂｌｅｍ，简称ＡＬＳ问题）是　提高装配线性能的基本要求。　（３）解决装配线平衡问题一负荷平衡　计划的及时性、应变性差；生产的动态多变性使得生　产计划的制订与生产任务的管理工作繁重；品种杂　而多变，产品的生产过程和工艺路线就相差很大；生　产的不均衡性使得生产任务无法在时间上进行均衡　地分派。　目前车间调度问题形成了以下一些策略和发展　面　向　ｍ　∽　的　配　装　在工艺条件的约束下，将所有基本工作单元分　派到各个工作站，使每个工作站的作业时间满足一　定的节拍要求，以减少工作站的闲置时间和超载时　趋势：　水　流　间，使平滑性指标最小化。　（４）物料的合理配送，包括工位配送和物料传输　将模块化的传送带按模块分为线性传送带模块　和连接传送带模块。通过改变模块的方向和位置，　快速调整传输路线，并且通过二维传送带和三维传　送带的组合形成各种类型的空间运输路线。　（５）装配线的合理布局　采用装配线模块化，将传统的汽车装配生产线　按照功能分解成小型生产线模块，整个生产线的生　产保持一定的节拍。在每个模块内部，采用自由节　拍的方式，充分发挥模块内部的自治功能。每个工　件的加工时间由操作者掌握，在遇到紧急任务的情　况下，操作可进行局部调整或并行执行工作流程。　但是，必须保证单个模块的生产节拍符合整个制造　系统的生产规划。　（６）采用信息技术企业采用信息技术（包括计算机、通讯、自动化技术等）来改善设计过程、加工制造过程和管理决策　过程，并在网络和数据库的支持下实现信息集成，从　而优化生产，改善ＴＱＣＳ（Ｔｉｍｅ、Ｑｕａｌｉｔｙ、Ｃｏｓｔ＆Ｓｅｒ－　ｖｉｃｅ），提高企业的市场应变能力。在生产过程中，通　过科学、系统的程序化管理，节约各个环节的操纵时　间，达到实时信息管理调度。　５结束语　随着市场竞争的加剧，企业的生产正朝着多品　种、小批量方向发展。在离散型制造企业尤其是机　械行业，生产的产品品种多、批量小，并且绝大部分　是按订单进行生产，因此当前ＭＥＳ流水线调度中　面临很多问题。如：订单的随机性使得工作难度大，　①并行或分布策略；　车　线　②分解与成组策略；　调　间　③人机交互策略；　系　度　④动态重调度策略；　统　⑤生产计划与调度集成策略；　⑥多目标权衡决策；　⑦异地生产调度策略。　作为ＡＭ模式的关键技术之一，异地生产调度　策略成为近期的研究热点，具有比较广阔的应用前　景。　参考文献　【１］林洪，武彦峰．制造执行系统调度研究［Ｊ］．ＭＥＳ　技术，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．面向中小配套型企业制造执行系统　的调度算法研究［Ｄ］．重庆：重庆大学，２００５．　【４］庞庆华，潘郁．多品种小批量生产环境下的柔　性调度研究【Ｊ］．南京工业大学学报，２００３，２５（２）：６５。６９．　作者简介　颜颖（１９８３－－），女，江西旅游商贸职业学院机电　分院教师；　闵亚锋（１９７６一），男，江西旅游商贸职业学院机　电分院教师；　张红３￣（１９８５－－），女，南昌大学机电学院。　】５Ｚ