针织生产车间智能调度系统研究

摘要

花型变化灵活的针织行业是纺织领域内近年来发展最迅速的细分市场之一。近年来针织行业市场和规模不断增大，其工作一般以多订单、多交期形式展开。随着智能制造的发展，大多数针织企业已对厂内车间设备进行了改造升级，基本实现车间数字化，但未对车间生产调度产生重大影响，指导生产调度的大多仍然为人工经验，调度模式相对落后，缺乏对针织生产的整体把控和实时调整的能力。车间人员工作量大的同时，伴随着高误差风险，故而迫切需要更加可靠的智能调度系统。　　本文深入研究针织车间生产调度方面的实际问题，提出一种智能调度系统的设计方案并完成系统构建。通过详细需求分析，对系统技术路线和总体框架进行了设计，确定智能调度系统由通讯层、核心功能层、数据流转层三部分组成。深入针织车间实际生产情况，对历史统计数据进行分析，提出一种基于约束理论的智能调度方案，设计关键数据模型对海量数据进行筛选提取，设计瓶颈模型及其识别机制对实时生产过程中发生的约束瓶颈变化进行捕获并评估影响，设计设备生产力模型及其衡量机制来指导排产计划制定，设计调度方案的具体执行流程来满足车间调度需求。由智能调度方案来引导系统三层的详细设计。通讯层对接设备硬件控制系统，与实际针织设备建立联系，本文以无缝内衣机为例。　　在通讯层设计具有行业适配性的联网通信协议，在通讯层设备端设计无线网络模块，在通讯层服务端设计与设备端交互的通讯模块，打下设备生产数据采集和调度指令下发的基础。核心功能层采用基于SpringCloud的微服务分布式框架搭建，使用Vue-Node.js的前端框架进行相关页面的设计，实现功能齐全的核心服务内容。数据流转层采用持久型数据库Mysql和缓存型数据库Redis提供数据仓储服务，同时对接外部MES和ERP系统内的数据。　　本文通过试验平台和企业针织车间对整个系统进行了全面试验，验证了本系统技术方案的可行性和智能调度方案的准确性，可以实现生产调度计划在排产初始设定时宏观调控，在生产过程中动态微调的核心需求，全程无需人工来进行数据统计，大幅度减少排产过程中的人工操作，同时该系统功能完善，用户操作方便，稳定高效安全，具备一定的行业推广能力。

目录

声明

摘要

1．1研究背景

1．2国内外研究现状

1．2．1生产调度问题研究现状

1．2．2 MES和ERP在生产调度上的瓶颈

1．2．3约束理论研究现状

1．3研究意义

1．4主要内容

1．5本章小结

第二章针织生产车间智能调度系统总体方案设计

2．1针织生产车间智能调度系统研究目标

2．2针织生产车间智能调度系统需求分析

2．2．1系统工作过程

2．2．2系统功能分析

2．2．3系统设计原则

2．3针织生产车间智能调度系统技术路线选择

2．4针织生产车间智能调度系统总体设计框架

2．5本章小结

第三章智能调度系统的调度方案研究

3．1约束与设备生产能力概念

3．1．1约束定义与特征

3．1．2设备生产能力定义

3．2关键数据模型设计

3．3基于关键数据模型的生产情况分析

3．4基于约束理论的瓶颈识别模型及其识别机制

3．4．1瓶颈识别模型设计

3．4．2瓶颈识别机制的建立

3．5设备生产能力模型及其衡量机制

3．5．1优先级调度规则

3．5．2设备生产能力模型设计

3．5．3设备生产能力衡量机制的建立

3．6系统的智能调度方案特点与原则

3．6．1智能调度方案特点

3．6．2智能调度方案原则

3．7系统的智能调度执行方案

3．8本章小结

4．1．1行业适配性原则

4．1．2联网通信协议标准

4．2基于QT的设备端无线网络模块设计

4．2．1设备端无线网络模块基础分析

4．2．2基于人机交互系统的网络模块设计

4．3服务端通讯模块设计

4．3．1模块开发环境

4．3．2模块基本框架结构

4．3．3模块功能解码机制

4．3．4模块数据缓存机制

4．5本章小结

第五章智能调度系统核心功能层与数据流转层设计

5．1核心功能层整体框架

5．1．2基于SpringCloud的微服务框架设计

5．2核心功能层中的系统配置层设计

5．2．1系统配置层功能设计

5．2．2网络请求分发机制

5．3核心功能层中的系统业务层主要功能划分

5．4基于Vue的系统Web应用设计与实现

5．4．1 Vue前端框架设计模式

5．4．2前后端交互方式

5．4．3 Web应用界面设计与实现

5．5通讯层与核心功能层交互方案设计

5．6数据流转层设计

5．6．1持久型数据库设计

5．6．2缓存型数据库设计

5．7本章小结

6．1试验流程与环境

6．2系统通讯层试验

6．3系统核心功能层试验

6．4系统的调度方案试验

6．4．1智能调度方案试验准备

6．4．2排产操作流程试验

6．4．3初始排产方案准确性试验

6．4．4动态调整后的方案准确性试验

6．5本章小结

7．1全文总结

7．2研究展望

参考文献

攻读硕士学位期间的研究成果

致谢