基于RFID中间件的智能制造执行系统的改进及生产调度优化

摘要

随着我国颁布了《中国制造2025》，制造企业开始对传统行业的生产经营方式进行改造，推动了新兴技术的发展以及传统技术的融合。RFID中间件技术具有可靠的数据采集和处理能力，适用于复杂的工业环境，与传统MES相结合可以提高企业的管理水平和生产效率。 本课题以某卷烟厂车间生产为背景，在现有MES的基础上设计实现了生产车间数据采集RFID中间件系统、提出了一种基于多色集合约束模型的混合智能调度优化方法，并应用到该卷烟厂的实际生产中。 首先，本文分析了企业生产制造工艺流程以及企业现有MES的不足与局限，对企业系统的功能及优化需求进行分析，并在企业需求的基础上提出了基于RFID中间件的MES系统改进方案。 其次，对数据采集RFID中间件总体架构以及系统的主要模块进行设计，包括中间件与MES接口设计、中间件数据处理模块设计、TCP/IP通讯模块设计。同时对系统的数据库进行设计，包括数据库连接服务设计、RFID数据字典设计、数据库存储过程设计。 再次，介绍了数据采集RFID中间件的功能实现，包括登录、通讯、监控等，并描述了改进后的MES在生产计划与调度、生产工艺监控、设备监控、物料统计与追踪、质量监测等功能上的提升。 最后，针对生产调度问题进行建模，建立了目标优化模型、问题约束模型，提出了基于多色集合约束模型的混合智能调度优化算法。该算法对订单拆分、机组分配问题进行优化以及机组上各订单加工顺序进行排序，并通过Matlab仿真验证了算法的有效性，达到了调度优化的目的。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 制造执行系统国内外研究现状

1.2.1 国外研究现状

1.2.2 国内研究现状

1.3 MES中数据采集系统研究发展

1.3.1 RFID技术概述

1.3.2 RFID中间件技术概述

1.4 研究方法及主要内容

第二章 基于RFID中间件的制造执行系统设计改进方案

2.1 卷烟生产工艺流程

2.1.1 卷烟生产总体工艺流程

2.1.2 制丝生产工艺流程

2.1.3 卷包生产工艺流程

2.2 MES系统需求分析

2.2.1 企业现有MES的局限与不足

2.2.2 系统功能需求分析

2.2.3 系统优化需求分析

2.3 基于RFID中间件的制造执行系统优化设计方案

2.3.1 MES系统整体功能架构

2.3.2 数据采集系统处理流程

2.3.3 数据采集系统整体架构

2.3.4 数据采集系统设计方案

2.4 本章小结

第三章 数据采集RFID中间件系统设计

3.1 RFID中间件总体架构设计

3.2 RFID中间件系统主要模块设计

3.2.1 应用程序接口设计

3.2.2 数据处理模块设计

3.2.3 通信管理模块设计

3.3 RFID中间件系统数据库设计

3.3.1 中间件数据库连接服务设计

3.3.2 RFID数据字典

3.3.3 RFID中间件数据库存储过程

3.4 本章小结

第四章 基于RFID中间件的智能制造执行系统的实现

4.1 RFID中间件测试环境

4.1.1 硬件环境配置

4.1.2 软件环境配置

4.2 数据采集RFID中间件的功能实现

4.2.1 RFID中间件登录

4.2.2 RFID中间件通讯

4.2.3 RFID中间件监控

4.3 改进后卷烟智能MES系统的功能实现

4.3.1 生产计划与调度

4.3.2 生产工艺监控

4.3.3 设备监控

4.3.4 物料统计与追踪

4.3.5 质量监测

4.4 本章小结

第五章 多目标优化的混合智能调度算法

5.1 卷烟生产过程调度模型的建立

5.1.1 卷烟生产过程调度问题描述

5.1.2 目标优化模型

5.2 基于多色集合约束模型的混合智能调度优化算法

5.2.1 算法结构

5.2.2 基于多色集合约束模型的遗传算法

5.2.3 基于混沌序列的和声搜索算法

5.3 实例分析

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间所取得的相关科研成果