云环境下离散制造业MES下料优化系统分析与设计.doc

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1、云环境下离散制造业MES下料优化系统分析与设计o引言制造执行系统(ManufacturingExecutionSystem,简称MES)是近10年来在国际上迅速发展、面向车间层的牛产管理技术与实时信息系统。MES可以为用户提供一个快速反应、有弹性、精细化的制造业环境，帮助企业有效降低成本提高产品质量和服务质量。制造执行系统适用于钢铁、家电、半导体、医药等不同行业，能够为单一的大批量牛产和既有多品种小批量牛产又有大批量牛产的混合型制造企业提供良好的企业信息管理。H前，全球各大IT巨头正以前所未有的规模投入到云计算技术及其产品的普及屮，云计算作为一种商业计算模型和

2、服务模式，它将任务分布于由大量计算机构成的IT资源池，形成“云”，使得各种应用系统能够根据需要直接从云端获取计算能力、存储空间和各种应用服务。通过云端动态资源的调用，有利于提高效率、降低成本和技术创新。私有云是云计算存储模式屮的一•种，主要为企业单独提供数据存储和业务访问。云计算作为21世纪IT应用和计算模式的发展趋势，可以为MES提供很好的技术支持环境，从而满足离散制造业需求多样化、技术口动化的发展趋势。基于上述分析，本文将“制造即服务”作为核心理念与云计算结合，利用私有云通过最佳策略动态地分配网络和存储的优势，增强企业内部数据信息整合、存储能力，为企业信息

3、管理提供超大容量存储空间。围绕系统资源的分布式虚拟化计算，研究可扩展的模型方法库，为下料过程优化和合理决策提供了重要支撑；拓宽产殆的适用范围，对多型材变截面一维下料和板材二维下料优化设计等关键问题进行深入研究。1MES下料优化业务介绍下料配切是基础零部件牛产的首要环节，是广泛存在于制造型企业屮的重要工序，对于离散制造型企业成本消耗的控制至关重要。如何通过改进工艺水平，降低原材料消耗是毎个制造型企业关注的焦点。H前离散制造业企业牛产环节主要存在以下问题：(1)在下料方案处理上，对于多甜种、小批量、混合型牛产的制造过程，产品质量和牛产成本的控制难度都很大，每次几十

4、种甚至上百种产品的下料方案如果完全靠人工计算，方案的优化程度较低；部分企业从国外引进相应软件，但因系统的优化算法等与公司实际不甚相符，不能达到预期效果；部分金业委托科研机构研发相应系统，针对性较强，但适用性不够广泛，体系结构不甚明朗，运行效率有待进一步提高。(2)由于ERP系统对底层的车间层管理流程不提供直接和详细的支持，血现场H动化系统的功能主婆在于对现场设备和工艺参数实施监控并向管理人员提供现场检测和统计数据，所以，对于用户车间层面的调度和管理需求，ERP系统和现场自动化系统之间出现了管理信息方面的“断层”。从上述分析来看，处于计划层和现场自动化系统Z间的

5、MES,主要负责车间牛产管理和调度执行。—个设计良好的MES（ManufacturingExecutionSystem）系统可以在统一平台上集成诸如牛产调度、产品跟踪、质量控制、设备故障分析、网络报表等诸多管理功能。MES通过对企业制造过程的整体优化协助企业建立一体化和实吋化的信息体系。H前，对于云计算的研究集小于私有云架构的构建。离散制造企业传统的模式是众多下料部门都拥有自己的下料方案形成的计算屮心，屮心备有众多硬件设备，并且需要大量人员进行维护，造成企业资源的浪费和信息服务的流失。构建私有云环境下离散型制造业下料优化系统体系结构整合了分散的IT基础信息服务

6、资源，有效减少资源的浪费。最重要的是借助云计算这种先进的计算模式提高下料优化方案形成的计算速度。传统的硬件服务计算能力由数据屮心可用计算机数量决定，云计算具有可扩展性，它可以整合企业全部硬件设备来完成其相应计算，也可以根据任务紧急程度调度部分硕件资源参与下料方案的形成。2MES下料优化需求分析与设计通过对人型离散制造业企业下料优化现状进行深人调研发现，为了增强所开发系统的适应性，离散型制造业企业MES下料优化模块主要有提高下料优化效率、适应集屮下料模式、注重客户个性需求、统筹原料/余料下料、速成下料优化方案、集成其他信息系统这6个需求。为满足以丄需求，下料优化

7、模块可从功能上划分为数据维护、订单管理、下料优化、配尺表管理和用料管理5个子模块。每个功能模块实现一组相关功能，各功能模块内部以及模块之间的数据存储、交互和处理通过云计算屮心实现。系统的主体功能模块构成如图1所示。「一云环境下的离散制造业下料优化系班图1系统功能结构2.1功能体系设计1）数据维护模块。进行下料优化之前，要做一些相关的数据准备工作，本功能模块就是针对下料的准备工作而设置的，包括数据管理和下料参数设置2个基本功能。数据管理包括：①云知识库管理。充分利用云存储的高效性和动态性，把下料方案（配切表）与对应的牛产产站的信息以案例的形式实时地存入知识库屮，

8、实现知识的累积与共享，为后续的下料优化