基于知识集成的车间制造系统运行模式研究_管理信息化_mes_

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1、基于知识集成的车间制造系统运行模式研究_管理信息化_MES0引言   车间制造过程是制造企业通过机器和工具将原材料转变为有用产品的过程，是制造资源、能源消耗和产品制造完成的主要过程，是制造企业运作的关键环节之一。现代车间制造系统除了要实现生产效率、加工质量、生产成本等常规目标优化运行外，还需要提高车间制造过程的敏捷性，以及实现绿色制造的相关目标。车间制造系统的优化运行目标对车间制造系统的运作和管理提出了更高的要求，要求车间制造系统朝着网络化、知识化、敏捷化和绿色化等方向发展。   制造执行系统(ManufacturingExecutiveSystem，MES)作为一种面向车间制造系统的信

2、息化解决方案，能够有效地实现制造过程的网络化和精益化管理，对实现车间制造系统的经济目标和制造系统的优化运行起着重要的支持作用。但是，当前的MES主要考虑生产进度、车间物料、在线质量管理等常规车间制造业务管理，而对车间制造过程中人、管理系统及设备的集成，制造过程业务流程的自适应和重构技术的实现，以及制造过程中制造知识管理等方面的支持较弱，还不能较好地支持车间制造系统的优化运行。因此，需要采用一种集成化的思路来综合考虑车间制造系统执行过程的业务敏捷管理、制造过程知识应用与创新等相关问题，以支持制造车间系统的优化运行。知识管理作为一种新的管理理念和方法在制造企业中发挥着日益重要的作用，制造过程

3、知识的有效共享和应用，能够有效地提高制造效率、产品质量和降低产品制造成本，以及有效地支持车间制造系统新的制造模式的实施。目前，国内外针对知识管理在制造企业的应用，以提高制造效率为目的开展了大量的研究，但知识管理在车间制造系统及制造过程的研究和应用则相对较少。车间制造过程属于制造企业的运作层，其运作围绕着产品制造流程展开，制造过程的特点决定了基于知识集成的制造过程优化运行需要把制造知识有效地整合到车间的MES，以支持车间的文档类制造知识共享、制造过程中制造经验的有效获取与共享、制造过程中基于知识的有效协作，同时通过知识化和信息化的手段，有效支持车间制造过程新的制造模式的实施。   本文在制

4、造系统优化运行和信息化研究成果的基础上，结合车间制造系统优化运行目标和特点，提出了一种基于知识集成的车间制造系统优化运行模式，详细分析了该运行模式的构成要素。在此基础上，对实现车间制造系统优化运行的工作中心服务化、基于知识集成的制造执行链等关键技术进行了深入研究，最后结合一个应用案例，验证了该模式的可行性。1基于知识集成的车间制造系统运行模式框架   车间是现代制造企业生产运作的基本单元，车间制造系统的优化运行是车间组织生产和制造业务运作的基本要求。为了有效地实现车间制造系统的优化运行，提高车间制造系统的效率，实现车间制造过程的敏捷性，本文基于制造过程知识管理、制造资源封装、制造执行链构

5、建等敏捷化技术，提出了一种基于知识集成的车间制造系统运行模式框架，如图1所示(其中k为制造过程知识创新)。基于知识集成的车间制造系统运行模式的基本思想是有效整合制造知识管理和制造执行链构建、执行和控制等技术和方法，对车间制造过程从资源、设备、制造知识、生产任务、生产组织、过程控制等制造资源和生产管理方法进行优化组织和运营，以实现车间制造系统的优化运行目标。图1基于知识集成的车间制造系统运行模式框架   基于知识集成的车间制造系统运行模式框架的构成如下：   (1)车间制造系统优化运行目标集   车间制造系统优化运行目标集是车间制造系统经济效益和社会效益协调优化的具体指标构成的集合，它要求

6、制造过程制造周期尽可能短(T)、产品质量水平尽可能高(Q)、产品制造成本尽可能低(C)、产品的资源消耗尽可能少(R)，以及产品制造过程对环境影响尽可能小(E)，同时通过制造过程知识的发现、共享与应用，不断提高制造过程的制造执行能力和创新能力。   (2)设备资源   设备资源是车间制造系统运行的物理载体，既包括数控加工设备、普通加工设备、监控设备、设备状态传感器等硬件装置，又包括设备状态通讯软件、数据传输协议、设备控制系统(如可编程逻辑控制器(ProgrammableLogicControl，PLC)、分布式数控系统(DistributedNumericalControl，DNC))、设

7、备生产信息采集系统、设备实时加工状态监控系统、设备故障检测系统等软件系统。它们是车间制造的基本资源。   (3)工作中心   工作中心是生产加工单元的逻辑实体，由一台或几台功能相关的设备、一个或多个操作人员、一个成组加工单元或一个装配场地等制造资源封装而成，以完成特定加工工序或任务。通过对工作中心的建模和描述，实现与制造过程业务层的制造服务相匹配，进行制造任务或工序的安排。   (4)制造知识库及知识管理工具   制造知识库和知识管