制造执行系统的建模与调度问题研究及应用

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1、爲參畫謂似考圓博±学位论文胃Ｉ（＾Ｍｊ？ｌ制造热巧系统的建模与Ｓ髓醜職康ｆｌ＾ｋ作者姓名莫太平ｉｐ姓名指＃ｉｄｌ、职称莫群教授工学博壬１申请学位类别＾学校代码10701学号0713310258分类号TH166密级公开西安电子科技大学博士学位论文制造执行系统的建模与调度问题研究及应用作者姓名：莫太平一级学科：仪器科学与技术二级学科：测试计量技术及仪器学位类别：工学博士指导教师姓名、职称：莫玮教授学院：机电工程学院提交日期：2015年9月ResearchonModelingandSchedulingofManuf

2、acturingExecutionSystemandtheirApplicationAdissertationsubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofDoctorofEngineeringinMeasuringandTestingTechnologiesandInstrumentsByMoTaipingSupervisor:MoWeiProfessorSeptember2015西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良

3、的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同事对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文若有不实之处，本人承担一切法律责任。本人签名：日期：西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于西安电子科技大学。学校有

4、权保留送交论文的复印件，允许查阅、借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，结合学位论文研究成果完成的论文、发明专利等成果，署名单位为西安电子科技大学。保密的学位论文在年解密后适用本授权书。本人签名：导师签名：日期：日期：摘要摘要制造业是国民经济和社会进步的物质基础，是国家向前发展的重要体现。而MES作为企业三层信息化模型的中间层，是位于上层计划管理与底层过程控制之间，面向车间制造过程管理与控制的主流信息系统，也已成为企业制造过程的典型现场信息集成系统，但在面对现代制造模式下，MES应用环境日趋复杂，会

5、存在设计不充分、可集成性弱、资源评估不足、重构能力差等方面的问题。以汽车供应链企业为对象，通过分析汽车产业链工艺特点和业务流程，研究建立一种包含需求分析层、工艺业务层、功能层、服务层以及展现层等五层结构的适于产业关联制造模式的MES架构。通过Petri网对MES系统进行建模研究，分析MES的模型复杂度、模型节点特性以及网络核心层等结构特性，利于MES开发难度和总体设计方案的定量描述、评价和MES系统的前期论证。同时对MES的Petri网物流配送模型进行了分析研究，并引入Dijkstra算法对最短路径进行搜索调度研究。MES在全制造过程管控中，需要对资源、任务进

6、行合理的分配，但需要共享与竞争有限的资源，会出现资源的循环等待，势必产生死锁[1]。所以，专门针对MES中的人工鱼群算法、遗传算法在无死锁调度方面进行了深入研究，并提出了相应的改进方法。并针对MES管控制造过程中的动态缓冲区专门进行了基于银行家算法的无死锁调度研究，并提出一种基于混合算法的无死锁调度研究。论文最后结合具体汽车工业园，实现一种实物对象属性和电子地图采样点相映射的电子地图组态结构，构建了一个基于企业电子地图架构的MES的先进制造模拟工厂服务平台，利用该平台可以模拟汽车供应链上的任意产品的制造过程及MES构建。论文主要研究工作如下：1.以汽车供应链为

7、对象，研究并建立一种包含需求分析层、工艺业务层、功能层、服务层以及展现层的五层结构MES架构，从广域的角度建立起应用范围相对较广的MES系统，从一定程度上解决MES产品化问题，从另一角度解决了MES批量使用问题。从而提升MES的通用性、可复制性、可配置性问题。建立并设计一种基于微软ASP.NETMVC4的WEB插件式系统架构，方便进行各种MES服务的加载和MES功能的增减。最终设计并实现一种基于企业电子地图的基础平台，为MES提供基础支撑和可配置组态功能。2.通过设计MES功能分解图，建立MES的一种Petri网模型，根据Petri网理论知识，对MES的Pet

8、ri网结构的模型复杂度、模型结点特性以