制造執(zhí)行系統(tǒng)第一章 概述

1、制造執(zhí)行系統(tǒng)教學(xué)教材和參考書教材： 李清 編著，制造執(zhí)行系統(tǒng)，北京：中國電力出版社，2007參考書： 王志新 金壽松 編著，制造執(zhí)行系統(tǒng)MES及應(yīng)用，中國電力出版社，2006 江平宇等，服務(wù)型制造執(zhí)行系統(tǒng)理論與關(guān)鍵技術(shù),科學(xué)出版社，2015 王愛民，制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）實現(xiàn)原理與技術(shù)，北京理工大學(xué)出版社，20141.1 制造執(zhí)行系統(tǒng)基本概念1.2 制造執(zhí)行系統(tǒng)主要功能1.3 制造執(zhí)行系統(tǒng)IT架構(gòu)1.4 制造執(zhí)行系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)1.5 制造執(zhí)行系統(tǒng)發(fā)展趨勢1、概述制造執(zhí)行系統(tǒng)1.1 制造執(zhí)行系統(tǒng)基本概念1.工程問題與達(dá)到的目標(biāo)MRP/ERP等上層管理軟件存在的工程問題：1）缺乏來自車間生產(chǎn)現(xiàn)場的反

2、饋而導(dǎo)致計劃的不準(zhǔn)確。2）在對車間級制造執(zhí)行過程的管理上基本不能或不能完善的解決生產(chǎn)調(diào)度過程中的復(fù)雜多變問題。3）生產(chǎn)計劃的適應(yīng)性明顯跟不上市場變化。MES要達(dá)到的目標(biāo)： 解決生產(chǎn)計劃的適應(yīng)性以及增加車間底層生產(chǎn)過程的信息流動，提高計劃的實時性和靈活性，通過MES的實施，跨越計劃管理和底層控制的鴻溝。2.制造執(zhí)行系統(tǒng)的起源及發(fā)展史1.1 制造執(zhí)行系統(tǒng)基本概念1.1 制造執(zhí)行系統(tǒng)基本概念研究機(jī)構(gòu)發(fā)布時間發(fā)布內(nèi)容先進(jìn)制造研究機(jī)構(gòu)AMR1990年對MES進(jìn)行了定義1992年提出了企業(yè)信息集成的三層模型1998年提出了制造業(yè)務(wù)過程的REPAC模型國際制造執(zhí)行系統(tǒng)聯(lián)合會MESA1997年對MES進(jìn)行了定

3、義1997年提出了MES功能組件和集成模型2004年提出了協(xié)同的制造執(zhí)行系統(tǒng)的概念美國儀器系統(tǒng)自動化協(xié)會ISA2000年ISA-SP95.00.01：模型和術(shù)語2001年ISA-SP95.00.02：對象模型和屬性2002年ISA-SP95.00.03：制造運(yùn)作管理行為模型2003年ISA-SP95.00.04：制造運(yùn)作管理對象模型及屬性正在制定ISA-SP95.00.05：B2M事務(wù)未來ISA-SP95.00.06：制造運(yùn)作管理事務(wù)日本標(biāo)準(zhǔn)化與制造科技中心1999OpenMES標(biāo)準(zhǔn)1.1 制造執(zhí)行系統(tǒng)基本概念2.1.1 AMR的MES系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)制造企業(yè)信息集成三層模型架構(gòu)最底層： 生產(chǎn)過程

4、與設(shè)備控制層最頂層：生產(chǎn)過程與設(shè)備控制層中間層：制造執(zhí)行層1.1 制造執(zhí)行系統(tǒng)基本概念2.1.2 AMR的MES系統(tǒng)集成模型MES系統(tǒng)的系統(tǒng)集成模型工廠管理工藝管理質(zhì)量管理過程控制1.1 制造執(zhí)行系統(tǒng)基本概念2.1.3 AMR的MES系統(tǒng)運(yùn)作模型MES系統(tǒng)的REPAC模型R（Ready）E（Execution）P（Process）A（Analyze）C（Coordinate）1.1 制造執(zhí)行系統(tǒng)基本概念2.2.1 ISA SP95功能模型ISA SP95的功能模型1.1 制造執(zhí)行系統(tǒng)基本概念2.2.2 ISA SP95層次模型ISA SP95的層次模型0層，制造或生產(chǎn)過程1層，監(jiān)控或處理過程的

5、人工或傳感元件2層，手動或自動的控制動作3層，制造執(zhí)行運(yùn)作調(diào)度層4層，企業(yè)業(yè)務(wù)計劃于物流管理層1.1 制造執(zhí)行系統(tǒng)基本概念2.2.3 ISA SP95企業(yè)實體層次結(jié)構(gòu)ISA SP95的企業(yè)實體層次結(jié)構(gòu)0層，單元1層，裝配線2層，工廠3層，公司4層，企業(yè)3. 制造資源廣義制造資源是指完成產(chǎn)品整個生命周期的所有生產(chǎn)活動的軟、硬件元素，包括了設(shè)計、制造、維護(hù)等相關(guān)活動過程中涉及的所有元素。狹義制造資源主要指加工一個零件所需要的物質(zhì)元素，是面向制造系統(tǒng)底層的制造資源，它主要包括機(jī)床、刀具、夾具、量具和材料等。1.1 制造執(zhí)行系統(tǒng)基本概念制造車間的布局 就是按一定的原則，正確地確定車間內(nèi)部各作業(yè)單位以及

6、機(jī)床設(shè)備之間的相互位置，從而使它們組成一個有機(jī)整體，實現(xiàn)車間的具體功能和任務(wù)。目標(biāo)在于協(xié)調(diào)生產(chǎn)，減少不合理的生產(chǎn)物流，提高企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)作效率。4.制造車間的布局1.1 制造執(zhí)行系統(tǒng)基本概念制造車間的布局 的作用及意義：隨著國際競爭的日趨激烈化，使得企業(yè)迎來了更大的挑戰(zhàn)，要求企業(yè)能夠充分利用車間現(xiàn)有的生產(chǎn)資源，以降低生產(chǎn)成本，快速響應(yīng)市場變化。研究表明：企業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)中有大約20%50%的加工費(fèi)用來自于物料搬運(yùn)，而優(yōu)良的設(shè)備布局可以均衡設(shè)備負(fù)荷，使物料的流通更加暢通，減少在制品的滯留，提高物料的處理效率，使物料搬運(yùn)費(fèi)用至少減少10%30%1.1 制造執(zhí)行系統(tǒng)基本概念下達(dá)到車間的零件加工任務(wù)：從ERP

7、和承接外協(xié)加工訂單包含交貨期、批次、批量、質(zhì)量要求等信息，通過CAPP等工藝規(guī)劃方案將零件級的加工任務(wù)信息細(xì)化到車間級、工序級的作業(yè)任務(wù)。4.下達(dá)到車間的零件加工任務(wù)1.1 制造執(zhí)行系統(tǒng)基本概念下達(dá)到車間的零件加工任務(wù)就是MES的輸入，通過MES的執(zhí)行，車間可以提高零件加工任務(wù)完成的效率，從而降低零件的總體加工成本。美國先進(jìn)制造研究機(jī)構(gòu)（AMR）MES定義：“位于上層的計劃管理系統(tǒng)與底層的工業(yè)控制之間的面向車間層的管理信息系統(tǒng)”，它為操作人員/管理人員提供計劃的執(zhí)行、跟蹤以及所有資源（人、設(shè)備、物料、客戶需求等）的當(dāng)前狀態(tài)。制造執(zhí)行系統(tǒng)協(xié)會（MESA）、美國國家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)局（NIST）5.MES

8、定義、作用與特點1.1 制造執(zhí)行系統(tǒng)基本概念LEVEL 1LEVEL 2LEVEL 3LEVEL 4LEVEL 5生產(chǎn)運(yùn)營管理離散控制ERPSCMCRMPLM 經(jīng)濟(jì) 計劃和調(diào)度 市場和營銷 人力資源 物料管理MES 權(quán)限管理 資源管理 具體調(diào)度 配送執(zhí)行 產(chǎn)品/資源追溯 數(shù)據(jù)采集 產(chǎn)品和過程分析SCADAHMI 監(jiān)督控制 數(shù)據(jù)采集/可視化PLCs / BES傳感器實際生產(chǎn)過程 MES是以精益生產(chǎn)和”訂單拉動”式生產(chǎn)模式為目標(biāo), 在集成了作業(yè)計劃排程與生產(chǎn)調(diào)度、在線質(zhì)量控制、車間物料流規(guī)劃與控制、生產(chǎn)譜系追溯、可視化過程監(jiān)控和生產(chǎn)狀態(tài)分析等功能的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)對生產(chǎn)制造過程中包括產(chǎn)品、物料、設(shè)備、

9、人員、流程指令(在線過程指導(dǎo))在內(nèi)的所有車間制造資源及其執(zhí)行狀態(tài)的可視化監(jiān)測與控制，為車間現(xiàn)場制造過程監(jiān)測、控制和管理提供一個統(tǒng)一的工作平臺。企業(yè)規(guī)劃與物流離散控制離散控制1.1 制造執(zhí)行系統(tǒng)基本概念1.1 制造執(zhí)行系統(tǒng)基本概念MES作用及特點：整合數(shù)據(jù)采集渠道，集成車間中生產(chǎn)調(diào)度、工藝管理、質(zhì)量管理、設(shè)備維護(hù)、過程控制等相互獨(dú)立的系統(tǒng)使這些系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)實現(xiàn)完全共享。實現(xiàn)計劃層和生產(chǎn)控制層雙向通信能力，解決信息孤島狀態(tài)下的數(shù)據(jù)重疊和數(shù)據(jù)矛盾的問題。實現(xiàn)產(chǎn)品追蹤追溯功能，進(jìn)行生產(chǎn)WIP狀況監(jiān)視，實現(xiàn)性能與品質(zhì)分析。 MES系統(tǒng)是多種生產(chǎn)過程控制和管理功能的軟件集合，其中主要功能包括：生產(chǎn)排程與

10、調(diào)度、生產(chǎn)過程控制、庫存控制、生產(chǎn)維護(hù)、制造數(shù)據(jù)庫等。7.主要功能簡介1.1 制造執(zhí)行系統(tǒng)基本概念 MES系統(tǒng)的功能除了以上五大主要功能，還包括文檔管理、作業(yè)人員管理、產(chǎn)品跟蹤和清單維護(hù)、性能分析等輔助功能。1.1 制造執(zhí)行系統(tǒng)基本概念8.運(yùn)行邏輯1.1 制造執(zhí)行系統(tǒng)基本概念發(fā)貨運(yùn)送（O,I）承接的加工任務(wù)（I）基于全局加工任務(wù)的生產(chǎn)排程與調(diào)度，包括甘特圖生成等NC/加工工藝規(guī)則（工藝部門做，并下達(dá)車間）基于時間的當(dāng)前加工任務(wù)派發(fā)（O,I）生產(chǎn)過程控制庫存控制生產(chǎn)維護(hù)設(shè)備/損耗性資源的運(yùn)行工況（O/I）在制品物流（O,I）設(shè)備/損耗性資源的維護(hù)/保障結(jié)果（O/I）完成的零件（O,I）在制品物流

11、（O,I）損耗型資源1.1 制造執(zhí)行系統(tǒng)基本概念1.2 制造執(zhí)行系統(tǒng)主要功能1.3 制造執(zhí)行系統(tǒng)IT架構(gòu)1.4 制造執(zhí)行系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)1.5 制造執(zhí)行系統(tǒng)發(fā)展趨勢1、概述制造執(zhí)行系統(tǒng) 生產(chǎn)排程與調(diào)度：在考慮能力和設(shè)備的前提下，在物料數(shù)量一定的情況下，安排各生產(chǎn)任務(wù)的生產(chǎn)順序，優(yōu)化生產(chǎn)順序，優(yōu)化選擇生產(chǎn)設(shè)備，使得減少等待時間，平衡各機(jī)器和工人的生產(chǎn)負(fù)荷。從而優(yōu)化產(chǎn)能，提高生產(chǎn)效率，縮短生產(chǎn)時間。1.2制造執(zhí)行系統(tǒng)主要功能1.生產(chǎn)排程與調(diào)度 特點：在排滿計劃的車間，調(diào)度指令牽一發(fā)而動全身，一個插單、一個工序，后面一連串的計劃都要調(diào)整?？焖僮龀鰷?zhǔn)確判斷，從而平衡計劃、生產(chǎn)、物流部門的矛盾。調(diào)度指令生產(chǎn)

12、任務(wù)能力和設(shè)備優(yōu)化生產(chǎn)計劃生產(chǎn)排程與調(diào)度反饋 生產(chǎn)過程控制：通過一定方法確保生產(chǎn)過程處于受控狀態(tài)，對直接或間接影響產(chǎn)品質(zhì)量的生產(chǎn)、安裝和服務(wù)過程所采取的作業(yè)技術(shù)和生產(chǎn)過程的分析，診斷和監(jiān)控。1.2制造執(zhí)行系統(tǒng)主要功能2.生產(chǎn)過程控制 特點：對生產(chǎn)過程的質(zhì)量控制進(jìn)行系統(tǒng)的安排，對直接或間接影響過程質(zhì)量的因素進(jìn)行重點控制并制定實施控制計劃，確保過程質(zhì)量。調(diào)度指令加工要素統(tǒng)計控制方法進(jìn)行生產(chǎn)過程控制，如控制圖、統(tǒng)計抽樣程序和方案關(guān)鍵節(jié)點重點控制及時發(fā)現(xiàn)不合格品可追溯性生產(chǎn)過程控制編制和執(zhí)行專門的質(zhì)量控制程序物資控制、可追溯性和標(biāo)志生產(chǎn)關(guān)鍵過程控制管理不合格產(chǎn)品檢測設(shè)備的控制和維護(hù)文件控制 庫存控制：

13、解決由于發(fā)生原材料、零部件的備貨不足導(dǎo)致的停工，或半成品、原材料的庫存水平過高導(dǎo)致的庫存積壓和成本提高，從而在目前工廠的管理體系下，確定應(yīng)該在什么時候什么環(huán)節(jié)準(zhǔn)備多少庫存。1.2制造執(zhí)行系統(tǒng)主要功能3.庫存控制 特點：在保證企業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)營需求的前提下，使庫存量經(jīng)常保持在合理的水平上；掌握庫存量動態(tài)，適時、適量提出訂貨，避免超儲或缺貨；減少庫存空間占用，降低庫存總費(fèi)用；控制庫存資金占用，加速資金周轉(zhuǎn)。采購訂單生產(chǎn)任務(wù)單能力和設(shè)備優(yōu)化的采購計劃庫存控制反饋銷售訂單降低庫存總費(fèi)用 生產(chǎn)維護(hù)：保證生產(chǎn)計劃的如期的執(zhí)行以及響應(yīng)客戶的市場需求，同時能夠有效地降低企業(yè)的制造成本，維修與維護(hù)成本以及其他管理（

14、人工、時間）成本，從而能夠有效降低不良品的產(chǎn)生機(jī)率。1.2制造執(zhí)行系統(tǒng)主要功能4.生產(chǎn)維護(hù) 特點：從過去認(rèn)為維護(hù)只是生產(chǎn)費(fèi)用的管理提升為企業(yè)在市場競爭力的關(guān)鍵項目之一，最終提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)增值水平。生產(chǎn)計劃響應(yīng)客戶的市場需求發(fā)現(xiàn)問題、解決問題提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)增值水平生產(chǎn)維護(hù)預(yù)防性維護(hù)預(yù)測性維護(hù)降低企業(yè)的制造成本 制造數(shù)據(jù)庫：由于MES系統(tǒng)中有不同的MES模塊實現(xiàn)不同的功能，許多MES模塊實際上是一個大雜燴。每個系統(tǒng)都有各自的處理邏輯、數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)模型和通信機(jī)制。為了實現(xiàn)MES多個功能模塊的關(guān)聯(lián)控制，需要開發(fā)統(tǒng)一的制造資源數(shù)據(jù)庫和制造信息數(shù)據(jù)庫。1.2制造執(zhí)行系統(tǒng)主要功能5.制造數(shù)據(jù)庫 特點：制造數(shù)

15、據(jù)庫是MES系統(tǒng)的核心，是整個系統(tǒng)能夠協(xié)調(diào)運(yùn)行的基礎(chǔ)。生產(chǎn)過程控制庫存控制生產(chǎn)維護(hù)其他輔助功能制造數(shù)據(jù)庫靜態(tài)數(shù)據(jù)庫動態(tài)數(shù)據(jù)庫生產(chǎn)排程與調(diào)度控制 作業(yè)人員管理：提供作業(yè)人員的狀態(tài)和相關(guān)數(shù)據(jù)（工時，出勤等），基于人員資歷，工作模式，業(yè)務(wù)需求等相關(guān)信息，輔助管理者對作業(yè)人員的安排進(jìn)行指導(dǎo)。1.2制造執(zhí)行系統(tǒng)主要功能6.其他輔助功能 性能分析：將產(chǎn)品實際制造過程中測定的結(jié)果與過去的歷史記錄、企業(yè)的目標(biāo)或客戶的要求進(jìn)行相關(guān)比較，在線顯示或者輸出相應(yīng)的報告，輔助管理者進(jìn)行性能的改進(jìn)和提高。 文檔管理：管理、分發(fā)與產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、工藝規(guī)程或工作指令有關(guān)的信息，同時，對活動的過程、結(jié)果和環(huán)境等進(jìn)行符合規(guī)定要求的信息

16、收集，并予以記錄。 產(chǎn)品跟蹤和清單管理：經(jīng)過監(jiān)視工件在任意時刻的位置和狀態(tài)來獲取每個產(chǎn)品或組件所經(jīng)歷的加工工序、加工結(jié)果的數(shù)據(jù)記錄，以此為據(jù)，向用戶提供每個產(chǎn)品組件或最終產(chǎn)品的可追溯性記錄。1.1 制造執(zhí)行系統(tǒng)基本概念1.2 制造執(zhí)行系統(tǒng)主要功能1.3 制造執(zhí)行系統(tǒng)IT架構(gòu)1.4 制造執(zhí)行系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)1.5 制造執(zhí)行系統(tǒng)發(fā)展趨勢1、概述制造執(zhí)行系統(tǒng) 單機(jī)版（standalone version）：是指僅依靠單臺計算機(jī)就能運(yùn)行的應(yīng)用程序或軟件，這里指能在單臺計算機(jī)上運(yùn)行的制造執(zhí)行系統(tǒng)。1.3 制造執(zhí)行系統(tǒng)IT架構(gòu)1.單機(jī)版1.3 制造執(zhí)行系統(tǒng)IT架構(gòu) 單機(jī)版數(shù)據(jù)層次方式主要有兩種：XML和DB方

17、式XML方式安裝簡單，只需要單獨(dú)安裝MES程序即可，但數(shù)據(jù)存儲量小DB方式數(shù)據(jù)存儲量大，但在安裝MES同時還需要安裝相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫C/S架構(gòu)（Client/Server）：可以充分利用兩端硬件環(huán)境優(yōu)勢，將任務(wù)合理分配到Client端和Server端來實現(xiàn)，降低了系統(tǒng)的通訊開銷。1.3 制造執(zhí)行系統(tǒng)IT架構(gòu)2.客戶端/服務(wù)器結(jié)構(gòu)（C/S）1.3 制造執(zhí)行系統(tǒng)IT架構(gòu) C/S架構(gòu)MES特點：客戶端和服務(wù)器能同時執(zhí)行程序?qū)崿F(xiàn)邏輯，按照負(fù)荷狀況進(jìn)行分配能實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的共享，但是更新是比較麻煩B/S架構(gòu)（Browser/Server）：它是隨著Internet技術(shù)的興起，對C/S結(jié)構(gòu)的一種變化或改進(jìn)的結(jié)構(gòu)

18、。在這種結(jié)構(gòu)下，用戶工作界面是通過瀏覽器來實現(xiàn)，極少部分邏輯在前端實現(xiàn)，是主要邏輯在 服務(wù)器端實現(xiàn)。1.3 制造執(zhí)行系統(tǒng)IT架構(gòu)3.瀏覽器/服務(wù)器結(jié)構(gòu)（B/S）1.3 制造執(zhí)行系統(tǒng)IT架構(gòu) B/S架構(gòu)MES特點：無需單獨(dú)安裝MES，全部邏輯都是在服務(wù)器端執(zhí)行，瀏覽器僅負(fù)責(zé)接受命令和顯示結(jié)果；程序更新更方便；是“瘦客戶端，胖服務(wù)器端”的一種云計算架構(gòu)（Cloud computing-based Framework）：它是隨著云計算技術(shù)的發(fā)展而興起的，在這種架構(gòu)下MES數(shù)據(jù)存儲在云服務(wù)器中，MES的各項功能以服務(wù)的形式傳遞給終端用戶。1.3 制造執(zhí)行系統(tǒng)IT架構(gòu)4.云計算結(jié)構(gòu)云計算架構(gòu)MES特點：

19、和應(yīng)用服務(wù)提供商（ASP）的運(yùn)行模式類似。以公有云（第三方）或集團(tuán)私有云為基礎(chǔ)，建立服務(wù)器MES程序和數(shù)據(jù)庫安裝在云端可以同時為多個制造車間（客戶）提供MES服務(wù)云架構(gòu)MES中各項功能以服務(wù)的形式提供給終端用戶支持客戶化定制，并按照使用或其他方式支付費(fèi)用；由第三方或集團(tuán)進(jìn)行維護(hù)和升級數(shù)據(jù)安全性較差，集團(tuán)內(nèi)部數(shù)據(jù)共享性高1.3 制造執(zhí)行系統(tǒng)IT架構(gòu)其他三種MES特點：其他三種MES一般都安裝在制造車間內(nèi)部，由車間自己進(jìn)行維護(hù)和升級。僅支持單用戶（車間本身）使用，外部無法訪問數(shù)據(jù)共享性較差，但數(shù)據(jù)安全性高，集團(tuán)內(nèi)部數(shù)據(jù)共享性高1.1 制造執(zhí)行系統(tǒng)基本概念1.2 制造執(zhí)行系統(tǒng)主要功能1.3 制造執(zhí)行

20、系統(tǒng)IT架構(gòu)1.4 制造執(zhí)行系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)1.5 制造執(zhí)行系統(tǒng)發(fā)展趨勢1、概述制造執(zhí)行系統(tǒng)1.4 制造執(zhí)行系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)組織標(biāo)準(zhǔn)MESAMES對象模型OMGRFI文件ISAERP與MES直接的接口標(biāo)準(zhǔn)模型SEMATECH協(xié)會SEMATECH/SEMI CIM平臺標(biāo)準(zhǔn)日本標(biāo)準(zhǔn)化與制造技術(shù)中心Open MESISAISA-SP95和ISA-SP981.制造執(zhí)行系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)MES相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)1.4 制造執(zhí)行系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)ISA-SP95企業(yè)與控制系統(tǒng)集成標(biāo)準(zhǔn)作為目前MES系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)。作為一個系列標(biāo)準(zhǔn)，分為五個部分:ISA-SP95.00.01：模型和術(shù)語ISA-SP95.00.02：對象模型和屬性ISA-SP95

21、.00.03：制造運(yùn)作管理行為模型ISA-SP95.00.04：制造運(yùn)作管理對象模型及屬性ISA-SP95.00.05：B2M事務(wù)1.4 制造執(zhí)行系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)2.基于物體自動標(biāo)識與關(guān)聯(lián)實時制造數(shù)據(jù)采集 為了實現(xiàn)實時制造數(shù)據(jù)采集，一般采用可以完成自動標(biāo)識與關(guān)聯(lián)的條形碼/RFID對物體進(jìn)行編碼標(biāo)識，從而滿足物體信息的自動采集。1.4 制造執(zhí)行系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)識與關(guān)聯(lián)的方法： 依據(jù)指定的編碼規(guī)則，對指定的物體進(jìn)行數(shù)字標(biāo)識，將相應(yīng)的條形碼/RFID標(biāo)簽粘貼到物體或者盛放物體的容器上完成物體和數(shù)字標(biāo)識的關(guān)聯(lián)。制動鼓差殼輪轂主動錐齒輪從動錐齒輪橋殼主減殼小齒輪殼貫通傳動蓋1.4 制造執(zhí)行系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)零部件供

22、應(yīng)商在批次件外包裝貼上紙質(zhì)一維碼（Code128碼）或二維碼（DataMatrix碼），零部件上線時操作工使用掃描槍掃描外包裝上的碼，實現(xiàn)批次件信息采集。1.4 制造執(zhí)行系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)1.4 制造執(zhí)行系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)3.多目標(biāo)作用下的先進(jìn)生產(chǎn)排程生產(chǎn)排程是在考慮能力和設(shè)備的前提下，在物料數(shù)量一定的情況下，安排各生產(chǎn)任務(wù)的生產(chǎn)順序，優(yōu)化生產(chǎn)順序，優(yōu)化選擇生產(chǎn)設(shè)備，使得減少等待時間，平衡各機(jī)器和工人的生產(chǎn)負(fù)荷優(yōu)化模型的優(yōu)化目標(biāo)：基于各加工設(shè)備的最短完成時間和總加工成本最小的目標(biāo)；優(yōu)化模型的解算方法：遺傳算法、蟻群算法、粒子群算法、免疫算法等。1.4 制造執(zhí)行系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)生產(chǎn)排程甘特圖實例1.4 制造執(zhí)行

23、系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)4.工件物流路徑規(guī)劃與配送物流配送是指按用戶的訂貨要求，在配送中心進(jìn)行分貨、配貨，并將配好的貨物及時送交收貨人。在物流配送業(yè)務(wù)中，存在許多優(yōu)化決策問題，其中較多的是物流配送路徑優(yōu)化問題，即通過制定合理的配送路徑，快速而經(jīng)濟(jì)的將貨物送達(dá)用戶手中。而在工件物流配送中也存在相同的問題。工件物流路徑規(guī)劃模型：1.4 制造執(zhí)行系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)模型的約束包括： 資源加工能力約束；工序加工順序約束；設(shè)備加工順序約束；交貨期約束。 該模型從最大流通時間，生產(chǎn)成本（制造成本，運(yùn)輸成本）以及提前/脫期懲罰三個方面對問題進(jìn)行優(yōu)化，通過權(quán)重因子將其連接。1.4 制造執(zhí)行系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)5.刀具等損耗性資源的物流路

24、徑規(guī)劃與配送損耗性資源物流是指在生產(chǎn)制造過程中，制造車間內(nèi)損耗性的刀具、夾具、切削液等資源在制造任務(wù)的驅(qū)動下在制造車間內(nèi)流轉(zhuǎn)的過程。損耗性資源物流定義：1.4 制造執(zhí)行系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)損耗性資源配送特點損耗性資源配送的目標(biāo)是制造車間的設(shè)備等。損耗性資源具有消耗量大、物流頻繁等特點。損耗性資源的配送與制造車間的實時制造任務(wù)密切相關(guān)。損耗性資源可由專業(yè)的第三方服務(wù)提供商提供資源服務(wù)。1.4 制造執(zhí)行系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)5.實時生產(chǎn)決策與生產(chǎn)指令的下達(dá)/反饋生產(chǎn)決策是指在生產(chǎn)中，對生產(chǎn)什么、生產(chǎn)多少以及如何生產(chǎn)等幾個方面的問題作出決策，具體包括剩余生產(chǎn)能力如何運(yùn)用、損壞產(chǎn)品如何處理、產(chǎn)品是否進(jìn)一步加工和生產(chǎn)的批

25、量的確定等。生產(chǎn)指令是由生產(chǎn)計劃直接下達(dá)給最后一道工序，根據(jù)當(dāng)前工序?qū)ξ锪系男枨?，確定產(chǎn)品的數(shù)量及生產(chǎn)批量，并通過傳送看板將生產(chǎn)指令傳達(dá)到前工序，根據(jù)目前的可用生產(chǎn)能力做出生產(chǎn)計劃和調(diào)度決策，以滿足需求。1.4 制造執(zhí)行系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)6.統(tǒng)計過程質(zhì)量控制與過程能力評估統(tǒng)計過程控制（Statistical Process Control , SPC）指應(yīng)用統(tǒng)計技術(shù)對加工過程進(jìn)行檢測和評估，建立并保持過程處于可接受的并且穩(wěn)定的水平，從而保證產(chǎn)品質(zhì)量符合規(guī)定要求的一種技術(shù)。SPC理論的主要工具是控制圖。1.4 制造執(zhí)行系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)過程能力評估過程能力（Process Capacity ）指過程在穩(wěn)定狀

26、態(tài)下保證加工質(zhì)量一致性的能力。通常用質(zhì)量特性值的波動大小表示，即B=6。過程能力分析1.4 制造執(zhí)行系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)6.庫存控制與管理庫存控制（Inventory Control）是對制造業(yè)或服務(wù)業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)營全過程的各種物品，產(chǎn)成品以及其他資源進(jìn)行管理和控制，使其儲備保持在經(jīng)濟(jì)合理的水平上。目的庫存控制是倉儲管理的一個重要組成部門。它是在滿足顧客服務(wù)要求的前提下通過對企業(yè)的庫存水平進(jìn)行控制，力求盡可能降低庫存水平、提高物流系統(tǒng)的效率，以提高企業(yè)的市場競爭力?？刂茖ο螅?.4 制造執(zhí)行系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)7.設(shè)備健康維護(hù)計劃、維修與備件控制主動維修規(guī)劃 主動維修計劃與故障后維修相對，在故障出現(xiàn)之前進(jìn)行維修規(guī)

27、劃與維修。計劃維護(hù)：為了盡可能避免設(shè)備頻繁的突發(fā)故障，而制定的在一定時間提前對未發(fā)生故障的設(shè)備進(jìn)行維護(hù)的計劃。狀態(tài)維護(hù)：根據(jù)設(shè)備的監(jiān)測數(shù)據(jù)對設(shè)備性能的退化趨勢進(jìn)行判斷，從而做出維護(hù)決策。1.4 制造執(zhí)行系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)備件管理 包括備件的規(guī)則、生產(chǎn)、訂購、供應(yīng)、庫存的組織與管理，其核心工作在于備件的庫存管理與控制。備件庫存量的影響因素設(shè)備維護(hù)模式生產(chǎn)負(fù)荷備件訂購時間設(shè)備技術(shù)狀態(tài)備件庫存量1.4 制造執(zhí)行系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)8.生產(chǎn)維護(hù)中的節(jié)能減排生產(chǎn)維護(hù) 生產(chǎn)維護(hù)定義：指為了提高設(shè)備的可靠性和利用率，同時提高設(shè)備的維護(hù)效率、降低維護(hù)成本而采用的設(shè)備及設(shè)備附件的保養(yǎng)、維修和管理的技術(shù)，從而保證生產(chǎn)計劃的按期

28、執(zhí)行以及響應(yīng)客戶的市場需求、有效的降低企業(yè)的制造成本。生產(chǎn)維護(hù)的對象：制造設(shè)備、備件、刀具、夾具、化學(xué)品。生產(chǎn)維護(hù)的內(nèi)容： 設(shè)備以及設(shè)備附件的臺賬管理及維護(hù)；設(shè)備和各種加工工具的實時狀態(tài)跟蹤；設(shè)備維護(hù)策略的制定；維護(hù)問題的實時響應(yīng)。1.4 制造執(zhí)行系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)生產(chǎn)維護(hù)中的節(jié)能減排1.4 制造執(zhí)行系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)9.制造數(shù)據(jù)庫及其制造信息計算技術(shù)動態(tài)數(shù)據(jù)特點：數(shù)據(jù)更新快、數(shù)據(jù)量大、需實時清理壓縮。實例：零件批次的劃分、在制品的調(diào)度信息、工人和設(shè)備與制造任務(wù)的綁定信息、質(zhì)量信息記錄、標(biāo)簽拾取記錄、讀寫器觸發(fā)時間等。靜態(tài)數(shù)據(jù)特點：數(shù)據(jù)穩(wěn)定、平時維護(hù)少、經(jīng)常被動態(tài)信息表引用。實例：機(jī)床設(shè)備信息、工量夾具的

29、配置、RFID讀寫器與標(biāo)簽的配置、員工信息、零件信息、工藝信息、制造批次信息等。1.4 制造執(zhí)行系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)Auto-ID計算理論本質(zhì)：對標(biāo)簽ID的讀操作，并進(jìn)行標(biāo)簽合法性檢驗，從數(shù)據(jù)庫中取出標(biāo)簽中的信息對應(yīng)的數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行計算處理，判斷生產(chǎn)過程的正確性與合理性。用途：車間工序狀態(tài)跟蹤；生產(chǎn)庫存實時狀態(tài)監(jiān)控物流可視化質(zhì)量回溯。1.1 制造執(zhí)行系統(tǒng)基本概念1.2 制造執(zhí)行系統(tǒng)主要功能1.3 制造執(zhí)行系統(tǒng)IT架構(gòu)1.4 制造執(zhí)行系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)1.5 制造執(zhí)行系統(tǒng)發(fā)展趨勢1、概述制造執(zhí)行系統(tǒng)1.5 制造執(zhí)行系統(tǒng)發(fā)展趨勢實際需求：外部的不可預(yù)測的變化（如訂單計劃變更、急件加入等）；內(nèi)部擾動（如進(jìn)料阻塞、設(shè)備故障等）缺乏自適應(yīng)和快速反應(yīng)能力；制造系統(tǒng)本身變化和調(diào)整（如設(shè)備的增減、控制結(jié)構(gòu)的升級以及新技術(shù)的采用等）；特點：車間加工數(shù)據(jù)的實時采集；制造任務(wù)的實時下達(dá)；生產(chǎn)決策的實時更改。1.實時化1.5 制造執(zhí)行系統(tǒng)發(fā)展趨勢具體發(fā)展趨勢：傳感測量節(jié)點的微型化和低成本；無線、移動傳感網(wǎng)絡(luò)是傳感網(wǎng)絡(luò)未來發(fā)展方向；高安全性、可靠性