基于数据挖掘的制造执行系统实时数据采集和车间调度关键技术研究

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1、¨缸交通大学博l。学位论丈基于数据挖掘的制造执行系统实时数据采集和车间调度关键技术研究摘要面对日益激烈的市场竞争，如何提高产赫质晕、缩短交货时间、降低成本、改善服务，是每个企业决策者迫切需要解决的问题。目前，成功的应用实例已经证明ERP／MES／PCS三层管理模式己成为现代企业进行信息化建设，提高竞争力的一种必然选择。制造执行系统(ManufacturingExecutionSystem，MES)作为面向车间生产的信息管理系统，为企业计划管理层与车间底层控制之间架起了一库桥梁，填补了两者之间的“鸿沟”。目前，MES已成为面向车间生产管理和控制的主流技术。在详细研究和分析MES结构和功能模

2、璎的基础上，本文对MES中实时数据采集、车间实时动态调度两个关键问题进行了深入的研究。针对制造车问设备的具体情况，提出了四种可行的实时数据采集方案。针对车间的JobShop调度问题，提出了多种群并行混合遗传算法的解决方案。并结合数据挖掘技术对上述两个关键技术中的数据进行处理和挖掘，提出了基于知识的动态调度模型。根据制造车间设备的具体情况，提出了四种切实可行的分布式实时数据采集方案。该方案解决了制造执行层和底层控制之间的连接问题，为ERP／MES／PCS三层系统的集成创造了条件。针对制造执行系统中的车间实时调度问题，提出了多种群并行混合遗传算法。算法结合了多种群并行运算，模拟退火和遗传算法

3、的思想，克服了标准遗传算法(SGA)和模拟退火遗传算法(SAGA)中早熟和易受参数影响的缺点，体现了很好的收敛性和参数鲁棒性，为制造执行系统调度问题的求解提供有力的工=具。在详细分析Apdori、DHP等关联性规则挖掘算法的基础上，提出了DHA(DividingHashingandArray)的关联性规则挖掘算法。算法2-item频繁项集工2的杏找效率高，仅需扫描两次数据库即可完成数据挖掘。与Apriori和DHP算法的相比。算法运算效率高，内存使用更加合理。对数据挖掘技术在制造执行系统中的应用进行了探讨和研究。从知识获取的角度，对制造执行系统关键技术中的数据进行了挖掘和处理，为制造执行

4、系统的研究开辟一条新的途径。在上述研究成果的基础上，提出了基r知识的MES动态调度模型。对动态凋度中设备故障、紧急订单下达等随机事件给出了详细的处理策略。并以上海中模模具制造有限公司I的实际生产数据为例，给出了基丁．知识的动态凋度仿真系统。验证了MES动态凋度模剐的有效性和止确性。关键词：制造执行系统、数据采集、JobShop调度、遗传算法、数据挖=睛i

5、、关联性规则挖掘、知识I：程、动态调度。Ht。海交通上学博卜学位论丈ResearchontheKeyTechniquesofReal-timeDataAcquisitionandSchedulinginManufacturingExec

6、utionSystemBasedonDataMiningABSTRACTFacedincreasingfiercecompetition．itisanemergencyproblemforenterprisehowtoimproveproductquality,shortenproducttime，reduceproductcost，improveservice．ThemanagemodelofERP／MES／PCShasbeenprovedtobeanecessarychoiceofmodementerprise，whichcanimproveenterprisecompetition

7、abilityandmakeenterprisemoreinformation．MES(ManufacturingExecutionSystem)isinformationsystemsthatresideontheplacebetweentheplanningsystemsanddirectindustrialcontrolsintheproductionmanufacturingmanagementprocess．MESisabridgetofillsupthegapbetweentheplanningsystemsanddirectindustrialcontrols，andhas

8、beenthemainstreamtechnologyontheproductmanagementandtheplantfloorcontr01．BasedontheanalysisofstructureandfunctionmodelofMES，researchonrealtimedataacquisitionandrealtimescheduling，twokeyproblemsofMES，iscarriedintoexecut