液压元件制造执行系统的设计与开发

作     者：刘长誉 

作者单位：山东科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李瑞川;杨俊茹

授予年度：2020年

学科分类：080704[工学-流体机械及工程] 08[工学] 080401[工学-精密仪器及机械] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 0804[工学-仪器科学与技术] 

主      题：液压元件 制造执行系统 生产调度 数据采集 生产跟踪 

摘      要：液压元件制造业是国民经济的基础产业,随着“中国制造2025等国家政策对制造业智能化升级的大力扶持,数字化、自动化技术与传统制造业深度融合,液压元件制造业迅速向智能化生产转型。现阶段,液压元件的生产管理模式主要依靠人工,存在生产效率低、资源分配不平衡等问题。因此,本文对液压元件制造执行系统（MES）进行设计与开发,对提高生产效率、平衡资源分配、提高液压元件制造企业智能化水平具有重要的意义。设计了液压元件MES总体方案。根据液压元件制造车间柔性化特点,提出了制造车间对液压元件MES的需求,设计了 MES总体方案,对主要子模块（包括物料管理、设备管理、工装管理、工艺管理以及装配管理等）的业务流程进行了优化设计,分析了总体数据流程业务以及各主要子模块业务的数据流程。进行了生产调度算法研究。首先,基于对车间生产调度实际,设计了液压元件生产调度总流程,将其作为多目标柔性作业车间调度问题,建立了车间调度问题数学模型。其次,分析比较多种车间调度算法,根据液压元件制造工艺特点,确定选用NSGA-Ⅱ算法作为液压元件制造车间生产调度模型的优化算法,分析该算法运行原理,设计了算法的编码解码过程以及交叉、选择、变异遗传算子。最后,根据实际生产数据,运用NSGA-Ⅱ算法对车间生产调度进行了优化,结果表明,利用NSGA-Ⅱ算法对生产调度优化后,能够有效实现最大完成加工时间短、设备负荷率低、生产成本低的目标。研究了数据采集与生产跟踪技术。首先,根据企业实际,采用C/S架构作为MES基础架构,设计了 MES数据库管理模型。其次,分析数据采集需求,确定所需采集的数据为开机时间、设备当前状态等,数据采集方案为分散式采集、集中式管理;重点分析了FANUC数控加工中心和普通机床的数据采集技术和传输方式。最后,根据企业制造车间生产工艺流程,确定了生产跟踪体系框架,分析了生产跟踪中的工单跟踪、物料跟踪、质量检测等主要模块。进行了液压元件MES的运行研究。阐述了 MES运行环境以及主要模块（包括登录界面、基础数据管理模块、生产计划管理模块以及生产过程跟踪模块等）的功能,以MS18阀体加工为例,将其实际生产管理过程在MES中进行了实例运行,结果表明,利用MES对该液压阀体加工过程进行管理,对提高生产效率、缩短生产周期、节约生产成本、平衡资源分配等具有积极作用。