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船舶建造是一项复杂的系统工程,生产过程中既有大量零部件的加工制造,又有繁杂的逐级装配,生产复杂性为制造业前列。由于计划层与执行层垂直方向上的信息割断造成我国造船企业一直存在着生产计划的有序和生产执行过程无序的矛盾,成为我国造船业发展的桎梏。因此,研究并构建满足现代造船模式要求的面向车间层的制造执行系统(Modern Shipbuilding Manufacturing Execution System,MS-MES)能够有效地优化企业生产组织流程,提高精细化管理水平,对我国造船企业竞争力的提升具有重要意义。
本文首先分析了我国船舶建造企业在生产组织上存在组织困难、计划执行性差等问题,结合现代造船模式的内涵,对生产作业流程进行了详细的研究,提出了造船生产作业流程分解并标准化的管理思想,以及建立企业标准建造过程模型库的方法。基于生产作业流程分解、标准化的思想,以及MS-MES在企业信息化中的定位和基本功能结构,结合船舶建造企业车间生产管理的需求,建立了MS-MES的功能结构和系统流程。鉴于我国船舶建造企业生产环境具有不确定性,生产组织方式和生产作业流程不断变化调整的现状,本文还重点对系统的可重构性进行了研究,建立了四层的可重构船舶制造执行系统体系结构,并就构件结构以及实现方法进行了详细的阐述,为船舶建造企业制造执行系统的实现提供了支持。
1、本文的研究内容:
第一章绪论:介绍了船舶行业发展的背景,简单比较分析了当前我国船舶建造企业与发达国家的差异,阐述了船舶建造企业MS-MES系统研究的必要性和意义,并就当前MES的国内外研究现状进行了分析。
第二章制造执行系统概述:介绍了制造执行系统的基本概念和相关理论知识,以及制造执行系统的发展趋势,并对当前我国造船企业生产组织存在的主要问题以及现有MES产品存在的不足进行了归纳和总结,对造船企业MS-MES的特点进行了分析。
第三章现代造船生产作业流程研究:结合现代造船模式的要求,提出了对造船企业生产组织流程进行分解并标准化的思想,把复杂的船舶建造过程以中间产品为导向分解为一系列易于定义和控制的标准子流程,并确定各个标准子流程之间的约束关系,形成标准的建造过程模型库,通过对子流程的精细化管理实现对整个建造过程的有效控制,从而提高企业整个生产组织水平,提高计划的可执行性和车间的控制能力,缩短建造周期,提高生产效率。
第四章MS-MES系统功能架构设计:基于MES在企业信息化中的定位和基本功能框架,结合船舶建造企业生产组织的特点和需求,建立了船舶建造企业制造执行系统的功能结构和系统流程,并重点对标准生产作业流程建模、车间作业任务分解以及生产过程控制等关键子系统的处理思路和实现方法进行了详细阐述。
第五章可重构MS-MES系统平台设计:研究并利用领域工程、框架技术、构件技术等先进思想构建可重构的MS-MES集成平台,建立了数据层、构件层、驱动层和应用层的四层MS-MES体系结构,并对平台及构件的实现方法进行了探讨。
第六章总结与展望:总结了本文的主要研究成果,并对下一步需要深入研究的内容进行了归纳。
2、本文应用的理论、方法和工具:
(1)成组技术的制造原理和相似性原理。
(2)系统工程的统筹优化理论。
(3)现代造船模式。
(4)工作分解结构(WBS)。
(5)框架技术。
(6)构件技术。
(7)领域工程技术。
3、本文的创新点:
(1)提出了造船生产作业流程标准化的管理思想,以及建立企业标准建造过程模型库的方法。
(2)建立了MS-MES的功能结构和数据流程。
(3)提出了计划任务分解的具体方法。
(4)提出了分层设置控制点进行生产过程监控的思想。
(5)建立了可重构的MS-MES系统框架。
4、结论和意义:
本论文在面向造船企业满足现代造船模式要求的可重构制造执行系统的构建方面作了深入的研究,此项研究能够为造船企业MS-MES的研发提供重要的参考价值和借鉴意义。