汽車零部件制造過程優(yōu)化運行模式及支持系統(tǒng)研究

1、汽車零部部件制造造過程優(yōu)優(yōu)化運行行模式及及支持系系統(tǒng)研究究為了實現(xiàn)現(xiàn)汽車零零部件制制造過程程無紙化化、實時時化和集集成化等等優(yōu)化運運行的目目標，提提出了一一種基于于MESS的車間間制造過過程優(yōu)化化運行模模式，在在此基礎礎上，又又提出了了支持該該運行模模式的制制造執(zhí)行行系統(tǒng)體體系結(jié)構(gòu)構(gòu)和系統(tǒng)統(tǒng)部署方方案。最最后，基基于上述述的研究究成果，在重慶慶市某汽汽車零部部件制造造企業(yè)的的數(shù)控車車間進行行了應用用試點，取得了了較好的的應用效效果車間是制制造企業(yè)業(yè)物流、信息流流及資金金流的匯匯聚點，是產(chǎn)品品制造的的場所。隨著市市場競爭爭的加劇劇以及客客戶多樣樣化的需需求，客客觀上要要求制造造企業(yè)在在制造過過程

2、中能能夠低成成本、高高質(zhì)量生生產(chǎn)出客客戶需要要的產(chǎn)品品，并能能夠敏捷捷地對外外界的需需求快速速地作出出響應。通過實實施信息息化戰(zhàn)略略來提升升制造企企業(yè)管理理水平已已經(jīng)被汽汽車零部部件制造造企業(yè)認認同和采采用。目目前汽車車零部件件制造企企業(yè)的信信息化應應用主要要集中在在CADDCAAMCCAPPPPDDM、EERP、OA等等方面，車間制制造過程程的信息息化涉及及較少，制造過過程和設設備層的的信息化化還存在在很大的的盲區(qū)，車間制制造過程程中的實實時信息息不能及及時地向向上層的的ERPP反饋，嚴重影影響了制制造管理理的效率率和企業(yè)業(yè)制造執(zhí)執(zhí)行的能能力。針針對汽車車零部件件制造過過程精益益化、敏敏捷化

3、、可視化化等實際際需求，如何有有效提高高車間的的制造執(zhí)執(zhí)行能力力已經(jīng)成成為現(xiàn)代代汽車零零部件制制造企業(yè)業(yè)所面臨臨的一項項重大課課題，圍圍繞著車車間制造造執(zhí)行能能力和管管理，學學術界和和企業(yè)界界進行了了大量的的研究和和應用實實踐， HYPERLINK /wikipage/200812/entry3285.htm 制制造執(zhí)行行系統(tǒng)(Mannufaactuurinng EExeeeutiion Syssteiin，MMES)的研究究及相關關的應用用實踐就就是其中中典型的的代表。目前的的研究大大部分還還側(cè)重與與制造執(zhí)執(zhí)行系統(tǒng)統(tǒng)體系結(jié)結(jié)構(gòu)、系系統(tǒng)構(gòu)建建、系統(tǒng)統(tǒng)集成及及應用實實踐相關關的研究究。但是是，如

4、何何應用MMES及及其相關關哲理，有效集集成車間間中的相相關信息息系統(tǒng)及及生產(chǎn)裝裝備，建建立一種種適合于于汽車零零部件制制造企業(yè)業(yè)車間制制造運作作管理的的數(shù)字化化優(yōu)化運運行模式式，目前前還較少少涉及，相關的的研究成成果也不不多。1 汽車車零部件件制造過過程優(yōu)化化運行需需求分析析 HYPERLINK /wikipage/200811/entry2361.htm 企業(yè)資資源計劃劃(ERRP)系系統(tǒng)、 HYPERLINK /wikipage/200811/entry2267.htm 產(chǎn)產(chǎn)品數(shù)據(jù)據(jù)管理(PDMM)系統(tǒng)統(tǒng)等制造造信息化化系統(tǒng)為為現(xiàn)代汽汽車零部部件制造造企業(yè)提提供了一一個從產(chǎn)產(chǎn)品設計計、工

5、藝藝規(guī)劃、企業(yè)經(jīng)經(jīng)營管理理的數(shù)字字化制造造環(huán)境。極大地地提高了了制造車車間的制制造管理理水平和和信息共共享程度度，但是是由于汽汽車零部部件制造造過程的的復雜性性，如工工藝流程程復雜、工程變變更頻繁繁、現(xiàn)場場數(shù)據(jù)量量大以及及制造過過程可視視化和透透明化程程度低，相關車車間信息息化系統(tǒng)統(tǒng)的潛力力還有待待挖掘，這就要要求有效效整合車車間的制制造流程程和相關關信息化化系統(tǒng)，建立一一種數(shù)字字化制造造環(huán)境下下的制造造優(yōu)化運運行模式式，以實實現(xiàn)車間間信息化化系統(tǒng)與與生產(chǎn)裝裝備的有有效集成成，實現(xiàn)現(xiàn)制造過過程的無無紙化生生產(chǎn)和制制造過程程的實時時化和集集成化，優(yōu)化汽汽車零部部件制造造系統(tǒng)的的運行，具體過過程如

6、下下： 1)實實現(xiàn)生產(chǎn)產(chǎn)過程的的精益化化。由于于汽車零零部件制制造企業(yè)業(yè)主要為為汽車制制造廠商商配套，汽車制制造企業(yè)業(yè)的JIIT生產(chǎn)產(chǎn)和供貨貨模式要要求其配配套商也也采用JJIT的的供貨模模式；同同時為了了降低生生產(chǎn)成本本和管理理效率，在經(jīng)營營管理、生產(chǎn)制制造等領領域，實實施精益益生產(chǎn)已已經(jīng)成為為汽車零零部件制制造企業(yè)業(yè)獲得競競爭優(yōu)勢勢的重要要手段。 2)實實現(xiàn)制造造過程的的無紙化化生產(chǎn)。車間的的工作任任務單、二維三三維圖、加工工工藝單、變更信信息等均均用電子子文檔的的形式下下達到生生產(chǎn)裝備備和工人人，同時時采用電電子化的的方式從從生產(chǎn)裝裝備和車車間中采采集到的的相關實實時信息息進行上上報，以

7、以提高信信息傳遞遞的效率率和減少少紙張浪浪費。 3)實實現(xiàn)制造造過程的的實時化化。通過過車間的的信息化化系統(tǒng)以以及與裝裝備的集集成，能能夠?qū)崟r時地把上上層的計計劃和相相關制造造資料傳傳遞給操操作者和和車間管管理人員員，同時時為操作作者提供供實時的的與裝備備集成的的信息交交互平臺臺，進行行制造過過程的實實時信息息采集，并反饋饋給車間間管理層層和上層層的信息息系統(tǒng)，以敏捷捷地實現(xiàn)現(xiàn)對制造造企業(yè)內(nèi)內(nèi)外部變變化的快快速響應應。 4)實實現(xiàn)制造造過程的的集成化化。在制制造過程程中實現(xiàn)現(xiàn)與車間間中的人人、技術術及加工工裝備的的集成化化運行，通過與與ERPP系統(tǒng)、SFCC系統(tǒng)(車間控控制系統(tǒng)統(tǒng))以及及生產(chǎn)裝

8、裝備的垂垂直集成成，實現(xiàn)現(xiàn)制造企企業(yè)內(nèi)部部雙向的的信息集集成和過過程集成成，通過過實時的的信息集集成實現(xiàn)現(xiàn)信息共共享和快快速傳遞遞，從而而提高制制造效率率和效益益。2 基于于制造執(zhí)執(zhí)行系統(tǒng)統(tǒng)的汽車車零部件件制造過過程優(yōu)化化運行模模式 針對汽汽車零部部件制造造過程精精益化、無紙化化、實時時化及集集成化等等優(yōu)化運運行需求求，本文文提出了了一種基基于制造造執(zhí)行系系統(tǒng)的汽汽車零部部件制造造過程優(yōu)優(yōu)化運行行模式，如圖11所示。圖1 基基于制造造執(zhí)行系系統(tǒng)的汽汽車零部部件制造造過程優(yōu)優(yōu)化運行行模式 基于制制造執(zhí)行行系統(tǒng)的的汽車零零部件制制造過程程優(yōu)化運運行模式式的基本本思路，以制造造過程精精益化、無紙化化

9、、實時時化和集集成化為為目標，在制造造執(zhí)行系系統(tǒng)的支支持下實實現(xiàn)車間間制造執(zhí)執(zhí)行過程程的優(yōu)化化運行。該模式式由目標標層、制制造執(zhí)行行系統(tǒng)(包括制制造執(zhí)行行鏈層、MESS功能服服務層及及基于裝裝備集成成的實時時數(shù)據(jù)與與信息交交互層)、生產(chǎn)產(chǎn)設備層層和資源源層構(gòu)成成。 其中，目標層層對數(shù)字字化制造造環(huán)境下下汽車零零部件制制造過程程優(yōu)化目目標進行行描述，包括車車間制造造過程的的精益化化、無紙紙化、實實時化和和集成等等目標。制造執(zhí)執(zhí)行系統(tǒng)統(tǒng)是實現(xiàn)現(xiàn)制造過過程優(yōu)化化運行模模式的核核心，它它在傳統(tǒng)統(tǒng)的制造造執(zhí)行系系統(tǒng)的基基礎上進進行了擴擴展，由由基于裝裝備集成成的實時時數(shù)據(jù)采采集與信信息交互互層、MMES

10、功功能服務務層和制制造執(zhí)行行鏈層構(gòu)構(gòu)成。通通過汽車車零部件件制造企企業(yè)的系系統(tǒng)集成成框架，接受來來自ERRP的生生產(chǎn)計劃劃、PDDM的產(chǎn)產(chǎn)品數(shù)據(jù)據(jù)等信息息，經(jīng)過過調(diào)度安安排后下下達到生生產(chǎn)裝備備層，同同時實時時采集生生產(chǎn)過程程及生產(chǎn)產(chǎn)裝備的的相關信信息，進進行分析析處理后后通過集集成框架架傳遞到到其它信信息系統(tǒng)統(tǒng)，實現(xiàn)現(xiàn)實時的的信息雙雙向集成成和共享享。同時時，通過過基于裝裝備集成成的實時時數(shù)據(jù)采采集與信信息交互互層，實實現(xiàn)了與與各類車車間生產(chǎn)產(chǎn)裝備的的直接雙雙向數(shù)據(jù)據(jù)交互，并為車車間操作作者提供供了人機機交互的的數(shù)據(jù)輸輸入和信信息交互互的平臺臺，從而而支持車車間制造造過程的的無紙化化生產(chǎn)。生

11、產(chǎn)裝裝備層包包括車間間的各類類設備，如數(shù)控控機床、加工中中心和普普通機床床等，它它接受擴擴展MEES的加加工任務務和加工工程序，并實時時地把相相關的狀狀態(tài)信息息通過集集成框架架傳遞到到擴展MMES。制造資資源層包包括MEES數(shù)據(jù)據(jù)庫、NNC程序序庫以及及刀具信信息庫等等車間制制造所需需要的相相關資源源和數(shù)據(jù)據(jù)信息。3 支持持汽車零零部件制制造過程程優(yōu)化運運行的制制造執(zhí)行行系統(tǒng) 3.11 制造造執(zhí)行系系統(tǒng)的體體系結(jié)構(gòu)構(gòu) 從上面面的研究究可以看看出。支支持汽車車零部件件制造過過程優(yōu)化化運行模模式的運運行過程程離不開開信息技技術和信信息化系系統(tǒng)的支支撐。制制造執(zhí)行行系統(tǒng)作作為車間間制造系系統(tǒng)運作作的

12、信息息化管理理平臺，承擔著著支持車車間制造造系統(tǒng)優(yōu)優(yōu)化運行行的職責責，但是是傳統(tǒng)的的制造執(zhí)執(zhí)行系統(tǒng)統(tǒng)面對敏敏捷化的的制造業(yè)業(yè)務、集集成化的的制造過過程等因因素顯得得有些力力不從心心。因此此，為了了更好地地支持汽汽車零部部件制造造過程的的優(yōu)化運運行。有有必要結(jié)結(jié)合車間間的實際際需求對對傳統(tǒng)的的制造執(zhí)執(zhí)行系統(tǒng)統(tǒng)功能進進行必要要的擴展展，在支支持車間間制造過過程業(yè)務務管理功功能的基基礎上，能夠通通過汽車車零部件件制造企企業(yè)服務務總線，無縫地地與ERRP、PPDM、SFCC等企業(yè)業(yè)其它信信息系統(tǒng)統(tǒng)的集成成，支持持車間的的制造過過程運行行管理和和多目標標的優(yōu)化化運行。支持汽汽車零部部件制造造過程優(yōu)優(yōu)化運

13、行行的制造造執(zhí)行系系統(tǒng)如圖圖2所示示。圖2 支支持汽車車零部件件制造過過程優(yōu)化化運行的的制造執(zhí)執(zhí)行系統(tǒng)統(tǒng)體系結(jié)結(jié)構(gòu) 支持車車間優(yōu)化化運行的的制造執(zhí)執(zhí)行系統(tǒng)統(tǒng)，由車車間資源源層、支支撐工具具層、MMES功功能服務務層、服服務集成成層、制制造執(zhí)行行鏈層及及應用界界面層構(gòu)構(gòu)成。其其中，車車間資源源層是MMES運運行相關關的基礎礎資源，包括MMES數(shù)數(shù)據(jù)庫、制造過過程相關關的制造造文檔、制造知知識庫以以及車間間的設備備資源等等。支撐撐工具層層是MEES業(yè)務務功能實實現(xiàn)的支支撐環(huán)境境，其中中包括流流程引擎擎、業(yè)務務規(guī)則引引擎、服服務組合合引擎等等制造執(zhí)執(zhí)行鏈構(gòu)構(gòu)建工具具，也包包括事務務管理、系統(tǒng)安安全管

14、理理等基礎礎性服務務和T具具。MEES功能能服務層層除了包包含標準準MESS所包括括的制造造業(yè)務管管理功能能外，還還包含支支持與設設備集成成的集成成服務以以及支持持制造過過程優(yōu)化化運行的的制造過過程管理理服務。服務集集成層則則通過車車間服務務總線實實現(xiàn)MEES與設設備、EERP、PDMM等企業(yè)業(yè)其它信信息系統(tǒng)統(tǒng)基于服服務的無無縫集成成。制造造執(zhí)行鏈鏈層根據(jù)據(jù)制造車車間的業(yè)業(yè)務流程程通過服服務的編編排與合合成構(gòu)建建制造執(zhí)執(zhí)行鏈，進行車車間制造造業(yè)務的的運行和和管理，它包括括制造執(zhí)執(zhí)行鏈建建模、制制造執(zhí)行行鏈執(zhí)行行、制造造執(zhí)行鏈鏈監(jiān)控以以及制造造執(zhí)行鏈鏈重構(gòu)等等功能，同時，能夠把把成功執(zhí)執(zhí)行的制制

15、造執(zhí)行行鏈作為為流程案案例存入入流程案案例庫，以供以以后調(diào)用用和參考考。MEES應用用界面層層則是MMES系系統(tǒng)提供供的人機機交互界界面，用用戶可以以通過GGUI、Webb瀏覽以以及無線線接人等等方式進進行系統(tǒng)統(tǒng)的訪問問和使用用。 3.22 系統(tǒng)統(tǒng)部署方方案 系統(tǒng)部部署是制制造執(zhí)行行系統(tǒng)MMES實實施和運運行的基基礎，也也是實現(xiàn)現(xiàn)汽車零零部件制制造企業(yè)業(yè)車間制制造過程程優(yōu)化運運行的重重要保證證。結(jié)合合某汽車車零部件件制造企企業(yè)的實實際車間間環(huán)境，MESS系統(tǒng)的的部署如如圖3所所示。圖3 MMES系系統(tǒng)部署署方案11)車間間局域網(wǎng)網(wǎng)。車間間局域網(wǎng)網(wǎng)采用有有線以太太網(wǎng)，通通過車間間交換機機與企業(yè)業(yè)

16、的核心心交換機機相連，車間的的基于多多功能信信息終端端的數(shù)據(jù)據(jù)采集與與信息交交互平臺臺通過管管理端計計算機直直接與車車間局域域網(wǎng)相連連接，MMES數(shù)數(shù)據(jù)庫服服務器和和應用服服務器可可與主交交換機或或者車間間交換機機相連。 2)車車間數(shù)據(jù)據(jù)采集點點及采集集方式的的設置。在每條條產(chǎn)品裝裝配線及及釬焊線線設置22臺基于于多功能能信息終終端的數(shù)數(shù)據(jù)采集集與信息息交互平平臺。其其中，人人口的信信息終端端用于生生產(chǎn)任務務的確認認、生產(chǎn)產(chǎn)任務調(diào)調(diào)整、生生產(chǎn)線故故障信息息采集、作業(yè)指指導書查查詢、加加工示教教等功能能；生產(chǎn)產(chǎn)線出口口處的終終端用于于生產(chǎn)進進度信息息的采集集，可按按下線一一臺或滿滿一個貨貨架進行

17、行進度信信息的輸輸入。另另外，每每條機加加工線配配備一臺臺多功能能信息終終端，用用于生產(chǎn)產(chǎn)任務確確認、完完工匯報報、在制制品搬運運確認等等功能。 3)車車間需配配置少量量的PCC機，用用于生產(chǎn)產(chǎn)任務的的調(diào)度、車間LLED顯顯示屏幕幕的控制制等。 4)MMES系系統(tǒng)需至至少配備備2臺服服務器，分別用用于數(shù)據(jù)據(jù)庫服務務器和WWeb及及終端應應用服務務器，另另外，需需要配備備相應的的數(shù)據(jù)備備份設備備。 5)系系統(tǒng)提供供異地用用戶及客客戶通過過互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)在權限限許可的的情況下下對相關關信息的的查詢和和訪問。4 應用用案例 基于上上述的研研究成果果，在重重慶市某某汽車零零部件制制造企業(yè)業(yè)的數(shù)控控加工車車間

18、，對對車間制制造管理理精益化化、無紙紙化、實實時化和和集成化化的需求求，基于于J2EEE開發(fā)發(fā)架構(gòu)和和Webb Seerviicess技術，開發(fā)了了支持汽汽車零部部件制造造過程優(yōu)優(yōu)化運行行的制造造執(zhí)行系系統(tǒng)，并并進行了了應用試試點，該該制造執(zhí)執(zhí)行系統(tǒng)統(tǒng)由基于于高端嵌嵌入式系系統(tǒng)的實實時數(shù)據(jù)據(jù)采集和和信息交交互平臺臺、制造造業(yè)務管管理系統(tǒng)統(tǒng)和車間間系統(tǒng)集集成框架架構(gòu)成，通過系系統(tǒng)的應應用，有有效地實實現(xiàn)了車車間制造造信息的的快速集集成和交交互，并并實現(xiàn)了了生產(chǎn)過過程的精精益化、無紙化化、實時時化和集集成化，其運作作過程如如圖4所所示。圖4 某某制造企企業(yè)基于于MESS的汽車車零部件件制造過過程運行行案例 目前，在MEES的支支持下，該模式式在車間間數(shù)據(jù)設設備的生生產(chǎn)運行行過程中中取得了了良好的的應用效效果。工工人可以以通過生生產(chǎn)設備備的信息息終端，直接查查看加工工任務的的設計圖圖紙和工工藝信息息，結(jié)合合生產(chǎn)設設備的加加工能力力，與技技術部門門進行直直接的信信息交流流，初步步實現(xiàn)了了無紙化化生產(chǎn)；在生產(chǎn)產(chǎn)管理效效率方面面，生產(chǎn)產(chǎn)部門通通過平臺臺實時了了解加工工任務的的生產(chǎn)狀狀況及設設備運行行狀況，合理制制定生產(chǎn)產(chǎn)計劃安安排生產(chǎn)產(chǎn)，并可可根據(jù)快快急件的的插入靈靈活地調(diào)調(diào)整生