基于云平台的生产管理系统设计及关键技术研究
这是一篇关于MES系统,云平台,资源调度,PSO算法,IPSec VPN的论文, 主要内容为传统生产过程执行管理系统(Manufacturing Execution System,简称MES系统)需要独立服务器进行存储和处理数据,并且容易出现“数据孤岛”,基于云平台的MES系统以其服务便捷、成本低等特点,越来越受到市场的重视。但是目前云MES系统仍然存在一些问题需要优化:车间和工单等情况多变复杂,任务计算调度后的分配未能发挥出车间最大的工作效率;数据传输速度与安全性未满足某些企业的需求。本文设计了基于云平台的生产管理系统,采用云原生技术、微服务架构打通工单排序调度、车间生产执行、生产数据采集、产品质量管控、设备维保管理、产品追溯管理等功能模块之间的数据流动,实现业务在线化、制作过程数字化,以此大幅度的提高车间生产率和产品质量,减少生产成本和生产周期,加强对于工厂生产线的控制,并将这套系统应用于表盘制造工厂。对工单进行高效地排序调度是云mes系统的重要功能模块,现在普遍使用的粒子群优化算法(Particle swarm optimization,简称PSO算法)在使用过程中其性能过于依赖初始化粒子群的质量,同时由于收敛过快,粒子群可能难以逃逸局部,导致无法寻找到全局最优解。本文针对这些问题,通过初始化粒子群时进行筛选,使参数在迭代过程中动态调整以及混沌扰乱抑制早熟这三种方式,对其进行优化。经过多次测试,该算法迭代次数较之前降低了34%,最终求得的最优解适应度值几乎无波动,且比原先的PSO算法更接近真正的最优解,大幅度稳定地提高了制造业车间的生产效率。为了保证数据的安全性与传输效率,需要对数据进行加密传输、提高传输速率,目前使用的IPSec VPN算法在长时间的加密传输中,占用计算资源压力过大,无法满足工厂长期稳定的设备数据传输。本文通过国密算法对其进行优化,并加以硬件加密卡的辅助解放CPU压力。在协商层设计中通过加密、签名以及数字证书多种方式结合提高可靠度。同时通过硬件加密卡向服务器内核的Linux算法库添加了国密算法,便于数据包在传输过程中基于国密标准进行处理。此次优化提高了在传输过程中双方验证身份的权威性以及数据加密的安全性,并在数据传输速度与加密效率方面都有了很高的提升。经测试,该传输方式成功由国密算法加密,通过硬件加密卡的加入以及加密算法的更换使得传输速率较以往的IPSec快了79%-118.6%,满足企业需求,且48小时连续传输不宕机,可应用于实地。
面向装配式建筑的PC构件生产过程优化与MES系统开发
这是一篇关于PC构件生产线,排产优化,数字孪生,MES系统,工艺流程的论文, 主要内容为PC构件作为装配式建筑主体结构的基础,高效率、高标准的PC构件生产将有效推动建筑工业的发展与创新。为了提升PC构件生产的智能化、数字化水平,本文以PC构件生产过程优化为研究对象,完成对PC构件生产线的布局设计,建立数字孪生环境下的排产模块,实现对置模过程的排产优化设计;通过搭建PC-MES系统整体架构,实现对PC构件生产线的信息化管理。主要研究内容具体如下:(1)采用以模台流转为主的方式进行PC构件生产,针对生产线因清洗模台耗时长而导致的停机问题,提出折线式生产方式完成布局设计。基于对生产过程工艺流程数据分析,利用Plant Simulation软件构建PC构件生产线的仿真模型,通过对生产参数设定、Method控制以及仿真对象定义,实现了对生产系统模型的运行;通过对缓存区容量和各工站数量的优化配置,结合各工位设备利用率、等待率、故障率和阻塞率指标,完成了对模台流转数量与工艺流程的优化。(2)建立数字孪生环境下的排产模块,为PC构件排产优化设计提供技术解决方案。完成排产模块物理实体与孪生模型的构建,对排产过程采用两次姿态纠正保证边模精确置放,基于数字孪生五维模型对置模过程孪生模型进行定义,通过数字孪生模型与物理设备的信息交互,有效解决物理空间与信息空间难融合及模台流转阻塞的问题。(3)为了提升模台面积利用率,降低养护工序“瓶颈”现象对生产效率的影响,采用二维排样的基本思想对PC构件排产优化问题进行分析,基于动态匹配最低水平线方法对预制构件进行排产设计,通过匹配度函数来评估放置序列的最佳选择。基于遗传模拟退火算法完成PC构件排产优化设计,选用自适应交叉和变异控制全局搜索速度,引用模拟退火算法提升局部搜索效果,通过排产优化应用实例表明模台面积利用率得到显著提升。(4)根据PC构件生产线的特点对PC-MES系统进行需求分析,设计基于B/S的PC-MES系统架构,结合HTML5、Java Script、CSS和j Query等技术,在PHP框架下完成PC-MES系统开发。通过对系统功能模块分析,选用My SQL数据库完成了数据结构表的设计,将PC-MES系统功能模块划分为静态信息模块与动态信息模块,实现了对PC构件生产线的信息化管控。综上所述,针对PC构件生产中存在的瓶颈问题,本文基于所搭建的PC构件生产线仿真模型,综合Plant simulation仿真、数字孪生、遗传模拟退火算法、MES系统等方法解决生产线上的信息交互及边模排产优化问题,为PC构件生产过程优化提供了思路和参考。
基于物联网的热处理智能MES的设计与实现
这是一篇关于MES系统,数据集成,物联网,SSH2,数据库的论文, 主要内容为热处理技术在现代制造业上尤其是在装备制造业发挥着越来越重要的作用。在我国制造业信息化领域中,热处理是其中最薄弱的环节,极大的限制着产品制造的全生产周期信息集成互联。本文总结分析了目前我国热处理信息化的研究应用现状,论述了热处理信息化关键技术制造执行系统(MES)与企业资源计划(ERP)、现场控制系统集成技术和热处理生产信息交互模型。在此基础上提出了适合热处理行业的基于物联网技术的智能制造执行系统模型,并应用目前主流的相关技术进行开发应用系统。系统以热处理生产质量保证体系为主线,重点解决了热处理生产过程中工艺流程复杂、排产随机性大、工艺追溯困难和生产实时监控参数多等关键问题。主要研究内容和成果如下。1、深入分析了MES和热处理信息化的研究现状,总结了热处理MES与ERP系统、现场控制系统的集成模型和相关数据集成技术与方法。详细地分析热处理MES通过中间系统集成方式与顶层ERP进行数据集成,通过物联网技术将生产现场的人、机、料、环等信息进行集成。2、深入研究热处理企业业务流程和车间生产信息交互模型,结合物联网技术、web服务技术,参照MES体系架构国家标准,设计了适合热处理企业的基于物联网的热处智能MES的整体系统框架。3、分析热处理生产在生产调度、工艺流程跟踪、工件跟踪、质量管理、在线监控、文档管理等方面的需求,设计了相应的热处理MES系统功能模块,并且针对热处理企业生产过程的工艺流程复杂造成的工艺流程追溯难的问题,重点论述了热处理生产流程的工件跟踪系统功能模块和系统信息集成的数据流。4、本文应用Spring、Hibernate、Struts2(SSH2)等框架技术进行系统的服务器程进行开发。通过数据库技术实现热处理MES与ERP实现数据集成,通过串口通信和TCP/IP通信技术实现热处理MES与现场控制系统实现数据集成。5、本文开发的热处理智能MES系统在多家热处理企业中应用实施。通过实际使用效果分析该MES系统能满足热处理企业的需求,给企业带来的经济效益与实际实用价值,提升了热处理制造企业的管理水平。
运用计算机集成制造系统提升生产效率与品质的设计与实现
这是一篇关于MES系统,MES模型,SSH2框架,XML,Oracle数据库的论文, 主要内容为随着科技的发展进步以及当前制造业的迅速发展,如何提高生产效率、优化管理是关注的重中之重。制造执行系统(Manufacturing Execution System,MES)作为一种承接上层的管理系统和下层的生产制造执行系统的中间系统,其对企业的生产、管理的提升起着良好的帮助作用,正在得到越来越多的重视和应用。本文将根据实验中心的生产制造的实际需求出发,通过功能性能的需求分析,开发完成了一个适用于实验中心的MES系统。本系统设计基于SSH2框架和SOA体系结构,数据库服务器采用Oracle数据库,应用MVC设计模式,采用XML实现数据交互。本系统参考现有一些成熟的MES系统的设计理念,同时结合系统的需求进行设计实现。本文的主要工作有:1、介绍了MES系统的基本概念,描述了AMR公司和MESA分别构建的MES模型,然后介绍了本次设计的MES系统所涉及到关键技术以及采用的数据库—Oracle数据库。2、按照软件开发的流程,对本次的MES系统展开需求分析。首先介绍实验中心现在的生产状况和面临的问题,以此为基础分析了本次设计的系统的功能和性能需求,然后对系统进行了总体的架构设计和主体功能模块划分,制定了数据库设计原则,最后展开了系统的安全设计原则,这对后续的软件开发提供设计的基础和原则。3、进行了实验中心的MES系统的框架搭建和各个功能模块的详细设计与实现。首先完成了SSH2的框架的搭建,然后根据系统划分的各个具体功能模块,编码设计和实现,并给出了实现界面、流程以及关键代码。4、针对设计实现的MES系统进行系统测试,根据功能模块设计了测试项目,对每个测试项目设计相应的一些测试用例并完成测试和记录测试结果,通过对测试结果的分析,其表明了设计的MES系统满足设计功能需求。本文设计实现的MES系统,系统功能覆盖设计的需求,同时人机交互界面良友好,便于用户尽快掌握使用,目前已经开始试用。试运行期间的反馈表明该系统能够对于管理人员的工作起到很好的辅助作用,能够提高管理效率,提升产品的生产质量,这对企业发展具有积极意义。
矿业MES系统物流管理模块的设计与实现
这是一篇关于信息系统,MES系统,物流模块,SAP系统的论文, 主要内容为制造执行系统(Manufacturing Execution System,MES)。在信息系统五级架构中,MES系统处于第三级,所以通常也称为三级系统。MES是对从生产计划到生产出最终产品的生产过程进行优化和固化的信息系统。MES可以同时处理生产与管理双重信息,实现生产流、物流、质量流、信息流的高度集成和统一。本文主要介绍了一个MES系统物流模块的开发过程。该系统基于.net framework技术,采用B/S三层架构,使用Microsoft Visual Studio 2008作为开发工具,并使用SQL Server数据库服务器,采用C#语言进行开发。该系统主要针对物流模块具体业务,主要实现了采购管理、销售管理和计量管理等功能。同时,与四级SAP系统和二级磅道系统通过接口进行数据的传输。通过测试表明,该系统很好的满足了用户最初的需求,减轻了用户的工作压力并保证用户所需数据的准确性和快速性,极大地提高了用户的工作效率。论文首先介绍了 MES的发展历程和在钢铁企业中的意义,并总结了 MES的主要研究内容。然后,论文对该系统所需的技术做了相应的论述。在系统需求分析部分,首先介绍了河北矿业MES系统的业务流程和功能结构,然后对物流模块的主要业务做了详细的介绍。在系统的设计部分,首先介绍了物流模块的主要功能模块设计,然后对每个功能模块给出了详细的介绍,最后,介绍了数据库的设计和接口模块的功能。在物流模块实现部分,对各个功能模块的具体功能做出了详细的论述。在系统测试部分,介绍了系统的单元测试、集成测试和界面测试,然后得出了测试结论。最后对本文工作做出总结,并对工作进行了下一步的展望。
轴类零件智能加工单元MES系统及仿真技术研究
这是一篇关于MES系统,虚拟仿真,VUP,Robot Studio,轴类零件的论文, 主要内容为2008年世界金融危机以来,世界各主要工业国家都提出了各自的制造强国战略,中国此时也提出了国家战略。“中国制造2025”战略主要是确定工业发展的方向,向数字化、网络化和智能化发展。随着广大客户对产品需求向更高的品质与个性化转变,要求企业能够实现数字化、模块化和柔性化制造。轴类零件是许多工业装备不可或缺的重要零部件,在机电设备、汽车、航空航天及家电产品中应用广泛。轴类零件生产企业具有多品种、变批量、交货快的生产特点,这就要求企业在生产过程中必须做好车间的信息管理工作,以实现柔性化生产,对订单能够快速响应。针对我国轴类零件制造企业,特别是中小企业信息化低、生产效率低的问题,本文主要研究轴类零件柔性智能加工单元及其生产控制系统的设计和优化,并用虚拟仿真技术进行方案验证,主要内容概括如下:1.根据轴类零件加工单元的现状,利用系统布局规划(systemtic layout planning,SLP)方法设计了两个轴类零件智能加工单元布局方案。根据两个最小原则和两个避免原则,选用了其中最优的一个方案。再利用Solid Works三维设计软件进行建模,包括立体仓库、AGV小车、机器人、数控车床、数控加工中心、环形输送线、电子看板等设备。2.利用IRAI仿真软件中的VUP平台对整体加工单元进行动作仿真。将Solid Works建立的模型按照自动计算比例因子导入,再使用机器人Robot Studio软件,设计机器人的运动轨迹、I/O信号和动作指令等,实现机器人在加工单元中的同步仿真。利用VUP平台自带的动作设置功能与西门子PLC梯形图的编写,实现了AGV小车自动取料动作;环形输送线运料动作;检测工位合格与不合格产品的剔除动作。应用VUP平台分别与Robot Studio软件和西门子PLC软件进行通信,完成智能加工单元整体流程动作仿真。3.采用B/S(浏览器/服务器)的架构模式,和Intellij IDEA编辑工具,Java编程语言,基于SSM(Spring+Spring MVC+My Batis)技术框架。数据库采用My SQL数据库软件,开发了一款适用于轴类零件智能加工单元的MES系统。通过虚拟仿真制造,可为轴类零件智能加工单元设计方案进行验证,也可对生产过程进行可视化展示。仿真与MES系统的结合实现了制造过程的数字化和网络化,有效的提高了企业的生产效率、降低了成本、为同类企业提供了转型的设计借鉴意义。
3C产品企业生产调度系统的研究与应用
这是一篇关于3C产品,MES系统,柔性流水车间调度,遗传算法,模拟退火算法的论文, 主要内容为随着“工业4.0”和“中国制造2025”计划的相继提出,中国制造企业加快了进入智能化时代的步伐,并开始加大对生产车间信息化和智能化的发展力度。3C产品如手机的中框、后盖和电脑按键等,一般采用多品种大批量的生产模式。该类企业生产车间普遍存在以下问题:(1)生产准备时间过长,延缓了生产计划的执行;(2)生产数据的实时性和共享性差;(3)统计数据不精确,往往存在误差;(4)产品质量反馈不到位,难以追溯原因。为了解决这些问题和加快从传统制造企业向全面数字化、信息化和智能化的制造企业转型,项目团队为其定制研发了多品种大批量3C产品生产调度系统(Manufacturing Execution System,MES系统)。本文针对该MES系统的功能模块及业务流程等方面进行了需求分析、设计和开发,主要工作如下:第一,通过统一建模语言(Unified Modeling Language,UML),对多品种大批量3C产品MES系统功能模块进行需求分析,明确了该MES系统应具有生产计划、任务指派、过程监控和生产报工等功能模块。第二,对MES系统的业务流程和功能模块等进行说明和设计,又使用Power Designer软件对数据库的概念、物理等模型进行设计。通过该MES系统的功能模块,不仅解决了3C产品生产车间的实际问题,而且还满足了用户在订单录入、作业计划生成和生产数据统计与监控等业务需求。第三,通过Visual Studio Code和Visual Studio等开发工具,结合vue3.0和.net5.0等架构,再使用C#编程语言对MES系统进行开发。开发后的系统页面,贴合3C产品生产车间的业务流程,简单明了且易操作,极大地降低了用户在订单录入、作业计划生成和生产数据统计与监控的时间、人力成本。第四,把多品种大批量3C产品MES系统的作业计划问题抽象为一类带操作工约束的柔性流水车间调度问题,针对该问题特点,分别提出了遗传算法(Genetic Algorithm,GA)和模拟退火算法(Simulated Annealing Algorithm,SA),并通过设计仿真实验对这两种算法进行了分析,验证了算法在工件数、工序数、工人熟练度和加工时间四个影响因子随机组合作用下的有效性。同时,也证明了SA在该问题求解方面优于GA。
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