离散型车间制造过程状态监控管理系统研究

摘要

随着中国成为世界工厂，中国制造型企业面临的竞争变得越来越激烈，因此离散制造型企业信息化显得尤其重要。我国企业信息化先后实施的PDM、ERP、MES等信息化系统，解决了设计过程、制造过程和企业资源数据的管理问题，但是还没有解决产品制造过程的实时状态监控管理问题。对于离散型制造业而言，如何及时准确地对其产品在车间制造过程中的各种数据进行有效的采集和快速的处理、对相关参数进行监控与反馈、向PDM/ERP/MES等信息化系统的相关功能模块提供实时数据，这些都是企业生产和管理需要关注的重点和难点。
　　 目前，国内对于离散型制造业制造过程状态监控管理系统的研究较少，而且不够深入。本文针对离散型制造业中车间制造过程状态进行了深入研究，建立了面向系统监控的制造过程信息表达框架;以物联网技术、信息集成技术、数据采集体系架构为研究重点，提出了面向离散车间制造过程状态监控的解决方案。
　　 针对离散型制造业中制造执行系统(MES)进行深入的分析和总结，重点研究它的对象标示技术、数据采集体系结构，充分利用物联网技术对离散型车间制造过程中的在制品、人员和设备等对象进行有效且灵活的标识，提出了数据采集应用方案和体系结构。
　　 为了实现在制品制造过程状态实时监控以及数据自动采集，提出了基于机床主轴电动机功率信息自动采集加工进度信息的方法，并在某型号机床上进行了实验验证。这种方法可有效地统计加工工件的件数，并对工件加工过程质量实时监控，最后提出了该方法的进一步的优化的设想。
　　 研究了如何利用数控机床的各种接口自动采集机床设备信息，并建立了基于宏指令采集机床的状态信息的方法，通过对执行的NC程序里添加特定的宏程序指令达到采集的目的，提出了添加特定宏指令的流程以及方法，最后在某型号的数控机床上进行试验验证。
　　 最后参考现有的制造执行系统的功能模型，结合企业生产的实际情况，设计了离散型车间制造过程状态监控管理系统总体功能模型，重点研究了利用物联网技术对车间制造过程中数据采集、处理与其它信息系统集成的方法，并对基础数据管理、数据采集、在制品管理和设备加工等关键功能模块进行了详细设计和开发。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 制造业信息化研究背景

1．1．1 我国离散型制造业信息化的现状

1．1．2 MES中的信息采集与对象标识

1．2 国内外研究现状

1．2．1 车间制造过程监控研究

1．2．2 车间制造过程信息集成研究现状

1．2．3 数据采集技术研究现状

1．2．4 问题分析

1．3 课题研究目的和意义

1．4 本文研究的主要内容

第2章 制造过程状态监控管理系统的总体方案

2．1 离散型车间制造过程状态监控需求分析

2．2 面向监控的制造过程信息表达框架的构建

2．3 离散型车间制造过程状态监控的数据感知对象分析

2．4 离散型车间制造过程状态监控管理系统的总体方案

2．5 本章小结

第3章 面向制造过程实时监控的关键技术

3．1 基于机床功率信息采集工件进度信息的方法

3．1．1 工件加工过程监控原理

3．1．2 工件矢量选取和特征模板的提取

3．1．3 工件加工过程监控流程

3．1．4 方法验证

3．2 设备加工工况信息的研究

3．2．1 机床加工过程状态信息采集方法的研究

3．2．2 基于宏指令采集机床状态信息方法

3．3 车间生产实时监控

3．4 多源异构信息同构化实现方法研究

3．5 本章小结

第4章 制造过程状态监控管理系统的总体方案

4．1 离散型车间制造过程状态监控管理系统的功能结构

4．2 系统功能模块详细设计

4．2．1 基础数据模块设计

4．2．2 数据采集管理模块设计

4．2．3 生产作业统计模块设计

4．3 系统数据库模型设计

4．4 本章小结

第5章 车间制造过程状态监控管理系统实现

5．1 开发平台和运行环境

5．2 系统运行实例

5．2．1 用户登录

5．2．2 基础数据管理

5．2．3 实时状态监控

5．3 小结

第6章 总结与展望

6．1 全文总结

6．2 研究展望

致谢

参考文献