面向敏捷制造的數(shù)控集成平臺及其在模具制造企業(yè)中的應(yīng)用

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1、●上海交通大學(xué)博士學(xué)位論文面向敏捷制造的數(shù)控集成平臺及其在模具制造企業(yè)中的應(yīng)用摘要敏捷制造隨著現(xiàn)代市場競爭的不斷加劇，經(jīng)濟(jì)全球化趨勢的不可逆轉(zhuǎn)，用戶需求的日趨多樣化和多變性應(yīng)運而生，它要求企業(yè)能夠根據(jù)市場的不斷變化、心戶需求的快速變更，敏捷的改變決策、調(diào)整生產(chǎn)。而敏捷制造的實現(xiàn)需要相應(yīng)的信息系統(tǒng)作為支撐體系，企業(yè)信息化是提高企業(yè)敏捷性的主要途徑。然而在企業(yè)實施ERP、PDM等系統(tǒng)提高企業(yè)管理水平時，卻忽略了車間生產(chǎn)對企業(yè)敏捷性的重大制約性，車間生產(chǎn)對于企業(yè)管理層而言近似“黑箱操作”，車間級的實時數(shù)據(jù)不能及時、有效的用于企業(yè)的決策活動之中；同時，DNC(Direct／Distribute

2、dNumericalContr01)缺少管理功能，與上層管理缺少集成特性：在虛擬企業(yè)結(jié)構(gòu)一F，MES(ManufacturingExecutionSystem)義難以適應(yīng)高度自治的分布式環(huán)境：因此，企業(yè)迫切需要一種既適合于敏捷制造又能消除車間“黑箱操作”的系統(tǒng)平臺。本文針對這種情況，提出了一種基于設(shè)備控制層而又向上與企業(yè)信息系統(tǒng)集成、面向敏捷制造的數(shù)控集成平臺(AgileManufacturingOrientedIntegrationPlaffornlforCNC：AMIPCNC)。本文從體系結(jié)構(gòu)、任務(wù)管理、以及通州數(shù)據(jù)采集模式等方面對AMIPCNC進(jìn)行了詳盡的研究，最后，建立了AMI

3、PCNC的集成運行環(huán)境實例：MES，并在上海中模模具制造有限公司得劍了實際應(yīng)川。在文獻(xiàn)綜述的基礎(chǔ)上，提出了一種支持敏捷制造的數(shù)控集成模式：面向敏捷制造的數(shù)控集成平臺(AgileManufacturin90rientedIntegrationPlafomforCNC：AM

4、PCNC)，給出了AMIPCNC的基本定義，井在此基礎(chǔ)上建立了AMIPCNC的網(wǎng)絡(luò)層次模型，描述了AMIPCNC的功能、技術(shù)體系結(jié)杜J。對AMIPCNC的集成模式進(jìn)行了分析：提山了企業(yè)的速度描述模型，建立了資源級“即插即用”集成機(jī)制，對聯(lián)盟級提供基于WebService的集成服務(wù)接口，結(jié)合控制理論建立了企業(yè)內(nèi)部的集成控

5、制模型。并采用面向結(jié)構(gòu)和面向?qū)ο笙嘟Y(jié)合的建模方法對AMIPCNC系統(tǒng)進(jìn)行了全面的分析。通過對企業(yè)任務(wù)問題的分析，提出了基于知識推理的任務(wù)管理策略：建立了任務(wù)的三維(時間、地域、能力)空間模型和能力表達(dá)，建立了基于本體論(ontology)的資源能力表達(dá)模型，給山了基于任務(wù)與資源動態(tài)能力的知識表達(dá)規(guī)則，提出了遞進(jìn)知識推理算法。針對Jobshop凋度問題，提山了基于事件(設(shè)備故障、緊急定單下達(dá))的車問集成調(diào)度框架，利_【}j種群約束理論改進(jìn)遺傳算法并作為調(diào)度的核心算法，提出了基于時間窗的任務(wù)分配算法。并結(jié)合上海中模模具制造有限公司的實際產(chǎn)品數(shù)據(jù)，建立了Internet環(huán)境下基于遺傳算法的集

6、成調(diào)度仿真系統(tǒng)。針對各種數(shù)控機(jī)床接口千差萬別，通信協(xié)議多種多樣，難以進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和集成的問題，提出了通剛數(shù)據(jù)采集模式：利_E}j通州數(shù)據(jù)采集盒進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，采集所得的數(shù)據(jù)以XML方式進(jìn)行傳遞。通川數(shù)據(jù)采集盒屏敲了不同硬件接口之間的差異，使數(shù)據(jù)采集的方式得NT統(tǒng)一；采樣數(shù)據(jù)以xML方式進(jìn)行傳遞，可以在異構(gòu)的系統(tǒng)和平臺之間進(jìn)行傳遞，并適_l_

7、{于Internet，實現(xiàn)基于Internet的機(jī)床狀態(tài)監(jiān)測。對通Hj數(shù)據(jù)采集盒的硬件、軟件結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析；建立了實時數(shù)據(jù)的xML表達(dá)方式；在數(shù)據(jù)采集的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)生產(chǎn)監(jiān)測：實現(xiàn)機(jī)床狀態(tài)監(jiān)測、設(shè)備利_LIj率、零件工序級實際工時的計算以及產(chǎn)品進(jìn)度跟蹤

8、。．I．上海交通大學(xué)博士學(xué)位論文基于上述總體構(gòu)架和關(guān)鍵技術(shù)的研究，結(jié)合上海中模模具制造公司信息化需求在Internet平臺上建立了AM的集成運行環(huán)境實例：(_IPCNCMESManufacturingExecutionSystem)。對系統(tǒng)的技術(shù)特性、功能特性以及集成特性進(jìn)行了分析說明：通過對系統(tǒng)運行主流程的分析，對系統(tǒng)運行環(huán)境進(jìn)行了介紹。實現(xiàn)了與KBS(KnowledgeBasedSystem：知識辦公系統(tǒng))、計劃及設(shè)計／工藝之間的信息及業(yè)務(wù)過程的集成，實現(xiàn)了對底層設(shè)備的實時監(jiān)測。以及對車問作業(yè)的實時跟蹤；對企業(yè)生產(chǎn)資源進(jìn)行了有效管理，取得了好的效果。同時，建立在AM．IPCNC基礎(chǔ)

9、上的制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)在上海煙草機(jī)械有限責(zé)任公司也得到了實際應(yīng)用，取得了較好的效果。關(guān)鍵詞：敏捷制造AM_IPCNC知識推理率間集成調(diào)度種群約束理論通用數(shù)據(jù)采集模式●上海交通大學(xué)博士學(xué)位論文ResearchonAgileManufacturingOrientedIntegrationPlatformfor．CNCandItsApplicationinDie&MoldManufacturingEnterprise●■ABSTRACTAgile