【摘 要】
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中国制造2025为我国制造业发展绘制了宏伟蓝图,然而,目前我国绝大多数中小离散制造企业存在着生产管理方式落后、执行效率低、资源配置不合理、信息滞后等问题,需要从传统制造向智能制造转型。制造执行系统(MES)作为连接企业决策层与车间控制层的生产信息化管理系统,对于促进制造企业转向智能制造起着重要作用。为此,本文针对我国中小离散制造企业的特点及需求,研究开发了以多目标柔性作业车间调度优化算法为核心的智
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中国制造2025为我国制造业发展绘制了宏伟蓝图,然而,目前我国绝大多数中小离散制造企业存在着生产管理方式落后、执行效率低、资源配置不合理、信息滞后等问题,需要从传统制造向智能制造转型。制造执行系统(MES)作为连接企业决策层与车间控制层的生产信息化管理系统,对于促进制造企业转向智能制造起着重要作用。为此,本文针对我国中小离散制造企业的特点及需求,研究开发了以多目标柔性作业车间调度优化算法为核心的智能制造车间云MES系统。本文在对中小离散制造企业的车间管理业务流程进行梳理基础上,对智能制造车间云MES系统的功能需求及非功能需求进行了分析。将整个系统拆解为基础数据管理、作业管理、物料库存管理、质量管理、设备管理、生产数据可视化以及系统管理等功能模块,并对各功能模块进行了UML用例建模。为解决智能制造车间的多目标柔性作业调度问题,构建了问题的数学模型,提出了将NSGA-Ⅲ算法与模拟退火算法相结合的混合模拟退火NSGA-Ⅲ算法,并基于车间实例数据进行仿真研究,验证了算法的有效性。在此基础上,运用AHP-TOPSIS决策方法对Pareto解集求出决策解,绘制出甘特图,并嵌入到MES系统的生产调度模块中。为满足智能制造车间对作业信息化管理的需求,设计了基于云计算Sass模型的MES系统架构,将系统分为用户界面层、业务逻辑层和数据层,并对系统各功能模块进行了详细设计。采用时序图的方式设计了对象交互流程,以类图的方式设计了系统程序的静态模型,并定义了类的属性与方法。此外,设计了系统的总体E-R模型,并将概念模型转化为数据模型建立了数据表,定义了表的字段名称、数据类型以及约束。最后,设计了基于Socket的数据采集接口传输协议,规定了数据传输格式。本文在MES软件系统设计基础上,采用B/S架构,基于Vue和Node.js的前后端分离的关键技术,完成了智能制造车间云MES系统开发,并完成了各功能模块的用例测试。系统部署到公有云服务器,实现了功能全面、操作简单、维护成本低的设计目标,为提高制造车间信息化与智能化水平提供了有效的信息系统工具。
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