制造执行系统（MES）的研究和应用

发布时间：2017-05-08 13:00

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【摘要】： 制造执行系统(Manufacturing Execution System，MES)是位于上层的计划管理系统与底层的工业控制之间的面向车间生产的管理信息系统。它能够为车间管理人员提供生产计划的执行、跟踪以及所有资源的当前状态等信息。制造执行系统在企业计划管理层与车间底层控制之间架起了一座桥梁，填补了企业计划管理层和底层控制之间的“鸿沟”。在市场竞争激烈的现代生产环境下，制造执行系统成为面向车间生产管理和控制的主流技术。 国外在制造执行系统的研究和应用上已经取得了长足的进步，国内在制造执行系统的研究和应用上还基本处于起步阶段，本文在分析制造执行系统技术发展趋势的前提下，以大连机车车辆厂的车间生产管理实践为背景，并结合863研究项目，对制造执行系统进行了六个方面的研究： 1) 面向车间生产分析了车间生产管理的主要角色和用例，建立了制造执行的体系结构，并对制造执行系统中关键技术作了详细的分析。 2) 面向MES中的产品基础数据管理，提出了xBOM定义和概念，并把xBOM研究扩充到产品全生命周期中，主要研究了各种BOM视图的数据结构、EBOM／MBOM的形式化建模方法和BOM视图之间的映射关系；并研究了如何借助于工作流技术，建立面向产品全生命周期的xBOM视图转换模型。 3) 面对制造执行系统中的物料工艺状态描述的困惑，建立了集合S(I)的定义以及集合S(I)的相关定理和性质，并在集合S(I)理论的基础上，研究了如何描述物料工艺状态信息，从而为制造执行系统中物料管理和物料跟踪提供科学的方法。 4) 回顾现有生产调度的描述方法，，研究了车间生产调度问题的建模方法，建立了面向对象的车间生产调度模型。在分析各种调度算法的基础上，研究了调度算法配置的问题，从而实现智能化车间生产调度。 5) 在敏捷制造的环境下，研究制造执行系统中的外协产品的生产管理问题，提出了基于层次分析法的单一外协生产任务的合作企业评价和决策数学模型，并在树图最短路径理论的指导下，建立了面向部件外协生产任务的合作企业评价和决策数学模型，并对算法的可行性进行了论证。 6) 基于Window DNA体系结构，提出了制造执行系统的软件体系结构。并对制造执行系统的构件规划提出了具体的方法；研究了基于COM构件技术的制造执行系统的设计和开发方法，针对示范企业和车间的生产管理现状，提出了完整的解决方案，实现了MES的原型产品。
【关键词】：制造执行系统(MES) xBOM 物料工艺状态 生产调度 外协生产管理 COM构件
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2003
【分类号】：TH164
【目录】：

• 1 绪论11-33
• 1.1 生产管理理论的发展过程11-14
• 1.1.1 传统生产管理理论11-12
• 1.1.2 现代生产管理理论12-14
• 1.2 制造执行系统的产生14-16
• 1.3 制造执行系统的定位和功能分析16-21
• 1.3.1 制造执行系统在生产管理中的系统定位分析16-19
• 1.3.2 制造执行系统主要功能分析19-21
• 1.4 制造执行系统发展现状和发展趋势21-26
• 1.4.1 制造执行系统发展和技术现状21-23
• 1.4.2 制造执行系统发展和技术趋势23-24
• 1.4.3 国内外制造执行系统发展情况和软件介绍24-26
• 1.5 软件技术和生产管理信息系统的发展趋势26-29
• 1.6 论文背景、来源和主要研究内容29-31
• 1.6.1 论文来源和主要工作29-30
• 1.6.2 论文主要研究内容30-31
• 1.7 本章小结31-33
• 2 制造执行系统的体系结构33-43
• 2.1 现代车间生产管理面临的压力33-35
• 2.1.1 车间生产面临的外部压力33-34
• 2.1.2 车间生产面临的内部压力34-35
• 2.2 制造执行系统的需求分析35-38
• 2.2.1 制造执行系统的基本逻辑35-36
• 2.2.2 车间生产管理中的角色和用例分析36-38
• 2.3 MES的体系结构38-40
• 2.4 MES关键技术分析40-42
• 2.5 本章小结42-43
• 3 面向产品全生命周期的xBOM研究43-71
• 3.1 面向产品全生命周期的xBOM定义43-45
• 3.1.1 物料清单的定义43
• 3.1.2 面向产品全生命周期的多种BOM视图及XBOM定义43-45
• 3.2 xBOM中的BOM视图数据结构45-60
• 3.2.1 EBOM／MBOM视图数据结构及其搜索算法46-57
• 3.2.2 PPBOM视图数据结构57-60
• 3.2.3 其他BOM视图数据结构60
• 3.3 xBOM中多BOM视图数据映射关系60-65
• 3.3.1 EBOM／PPBOM向MBOM的转换61-64
• 3.3.2 制造BOM向其他BOM视图的转换64-65
• 3.4 基于工作流技术的xBOM视图转换65-68
• 3.4.1 工作流技术概述65-66
• 3.4.2 xBOM视图转换过程分析66-67
• 3.4.3 基于工作流技术xBOM视图转换模型67-68
• 3.5 MES中的历史数据统计和分析68-69
• 3.6 本章小结69-71
• 4 制造执行系统中物料工艺状态描述模型71-83
• 4.1 MRP计算和MES计算71-73
• 4.2 物料工艺状态描述的困惑73-74
• 4.3 集合S(1)的定义、定理和性质74-77
• 4.4 基于集合S(1)理论的物料工艺状态描述77-81
• 4.4.1 目前物料工艺状态描述方法的缺陷77-78
• 4.4.2 物料工艺状态矢量和物料工艺状态值78-79
• 4.4.3 物料工艺状态域和物料域工艺状态值79-80
• 4.4.4 第n道工序算法问题80-81
• 4.4.5 相关约定和扩充81
• 4.5 本章小结81-83
• 5 面向对象的车间生产调度模型和智能生产调度83-101
• 5.1 车间生产调度问题概述83-85
• 5.1.1 车间生产调度问题分类83-84
• 5.1.2 调度问题的优化目标84-85
• 5.2 车间生产调度模型85-93
• 5.2.1 常用调度问题的描述方法85-86
• 5.2.2 车间生产调度环境分析86-87
• 5.2.3 面向对象的车间生产调度模型87-93
• 5.3 基于调度算法配置的车间智能生产调度93-99
• 5.3.1 典型调度算法93-96
• 5.3.2 调度算法配置和车间智能生产调度96-99
• 5.4 本章小结99-101
• 6 面向外协制造的生产管理101-117
• 6.1 制造执行系统中的外协生产管理101-102
• 6.2 MES中确定外协生产任务的过程102-103
• 6.3 外协生产中的最优合作企业选择和决策问题103-113
• 6.3.1 层次分析法原理103-107
• 6.3.2 单一外协生产任务的评价决策模型107-108
• 6.3.3 部件整体外协的评价决策模型108-113
• 6.4 面向外协制造的生产管理和组织113-115
• 6.4.1 制定外协生产任务的合约114
• 6.4.2 外协产品的异地生产组织和管理114-115
• 6.5 本章小结115-117
• 7 基于构件技术的MES软件体系结构及其应用117-133
• 7.1 基于构件技术的MES软件体系结构117-121
• 7.1.1 Windows DNA体系结构117-119
• 7.1.2 构件化MES软件体系结构119-120
• 7.1.3 MES软件系统中的构件规划120-121
• 7.2 基于COM构件的MES系统设计和开发过程121-123
• 7.3 MES示范企业介绍123-124
• 7.4 示范车间MES体系结构和MES软件原型124-132
• 7.4.1 示范车间生产管理业务流程124-125
• 7.4.2 示范车间MES体系结构125-126
• 7.4.3 MES原型系统的介绍126-131
• 7.4.4 示范企业MES软件应用效果131-132
• 7.5 本章小结132-133
• 8 结论与展望133-135
• 8.1 研究结论133-134
• 8.2 MES需要进一步研究的工作134-135
• 参考文献135-143
• 创新点摘要143-144
• 攻读博士学位期间参加的科研项目和发表的学术论文144-145
• 附录1: MES软件获奖证书145-146
• 附录2: MES软件用户意见146-147
• 致谢147-148

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