基于设备可重组布局车间系统.docVIP

引言 车间作为生产制造企业的物化中心，更作为制造 系统中最根本的产品物化单元，在制造系统以及生产 企业中的作用日益突出。随着大规模生产模式被多品 种、小批量的生产模式代替，制造企业也随之小型化， 车间级生产系统也出现了深刻的变革，逐步具有了独 立制造单元和经济实体的特征，表现出了较大的灵活 性。同时，用户对产品的要求逐渐由数量问题，转变对 交货时间、产品质量、成本以及售后服务的综合实力的 要求。这就要求企业不断挖掘生产潜力、充分利用车 间现有的生产资源，以降低生产成本，快速响应市场的 变化，满足客户需求，以创造出尽可能好的经济效益， 这是每一个制造企业当前所面临的问题，也是当前研 究车间系统问题的意义和关键所在。 近年来车间设备布局问题以及车间管理问题的研 究取得了很大的进展，获得了很大的应用，其中，乔建 明。。 等从工艺设计与车间作业计划的关系人手研究了 车间的优化运行模式；王苏安 等从车间敏捷性方面 研究了数字化的生产车间结构；楼丽丹 等从车间设 备的角度对车间系统进行了研究，提出了先进制造系 统的四层递阶控制结构。本文通过分析现有的设备布 局方法，基于系统的思想方法，提出了一种基于设备可 重组布局的车间系统，把车间生产管理的敏捷性与车 间设备的可重组(构)性放人到整个车间系统中去研 究，为车问系统的研究开辟了新的思路。 1 车间管理系统的现状 对于制造企业来说，车间是企业的关键生产单元， 也是企业的物化中心，它不仅是制造计划的具体执行 者，也是制造信息的反馈者，更是大量制造实时信息的 集散地，因此车间系统在整个制造系统中起到的作用 越来越重要。车间级的资源管理、物流控制和生产过 程管理及车问设备的可重组(构)性是车间系统中最重 要的四个环节，车间生产管理的敏捷性以及生产没备 的可重组(构)性共同决定着生产车间的敏捷性，因此， 也是企业生产制造系统中的重要环节，必然会影响的 整个制造企业的敏捷性。 现代制造企业的生产管理系统主要采用ERP／ MRPII。但是由于ERP／MRPII系统缺乏有限资源调度 功能、实时的生产控制以及处理来自生产现场反馈的 能力，很难产生及时的、准确的、符合 前生产状况的 生产作业规划，同时，也很难实现企业内部生产车间之 间的协同作业。因此 ，ERP／MRPII系统特别适合重 复性生产和产品结构不复杂的产品，而对单件小批生 产、品种繁多、结构复杂的情况，适应性较差。制造执 行系统(MES)就是位于企业上层生产 ‘划(MRPII／ ERP)和底层工业控制之间，面向车间层的生产管理技 术与实时信 皂、系统，解决了ERP／MRPII系统存在的问 题，在计划管理层和底层控制之间架起了一座桥梁，填 补了两者之间的鸿沟，将车问建设成为相对独立且功 能完整的敏捷化制造单元。 但是，目前国内外现有的MES技术及系统在以下 几个方面存在不足 ： (1)集成性较差。虽然集成解决方案可以实现 MES功能的应用集成，基于分布式对象技术的可集成 MES从软件建模以及开发角度构建了MES集成框架， 但是，其开放性、模块化和可重构性差，缺乏柔性，不易 修改、扩充，难以满足敏捷制造环境的要求，而且缺乏 从整个制造车间及生产系统的角度研究MES本身的 功能集成与信息集成，不能够从实质上解决车问级系 统的集成性问题。 (2)缺乏快速重构能力。由于产品的变型以及生 产批量的变化，导致生产工艺以及生产车问的设备需 要重新布局、调整，如设备的增减、布局调整、控制结构 的升级以及其它新技术的采用等，MES缺乏与硬件快 速、有效的沟通联系而导致快速可重构能力的缺失。 (3)缺乏智能性和科学的决策方法车间制造信息 中大部分是不确定的、不精确的、不完备的非常规信 息，这就要求MES具有智能机制，建立有效的处理非 常规性信息的科学的决策方法，以保证生产过程中的 自适应、自组织和鲁棒性。目前，国内的MES系统却 缺乏智能性和基于非常规信息科学的科学的决策方 法。 (4)缺乏敏捷性。在车间系统中还存在着大量来 自外部的不可预测的变化和内部的扰动，但是由于缺 乏了智能性和科学的决策方法，也就直接导致了MES 系统敏捷性的缺失 通过在计划管理层和底层控制之间加入MES，使 得车间管理信息系统得到了完善，在一定程度上解决 车问管理层与设备控制层之间的信息沟通的困难。 但是，在多品种、小批量生产方式下的车间生产过程更 复杂，随机性更强，目前的车间系统仍然存在着不能很 好的满足客户个性化要求、生产现场的数据采集滞后 或者丢失、信息传递反映速度慢以及缺乏人、技术与设 备的有效集成等不足。 2 设备可重组布局的原则与方法 设备布局 就是指按照一定的原则，在设备和车 间内部空问面积的约束下，对车间内各组成单元、工作 地以及生产设备进行合理的布置，使它们之问的生产 配合关