服务型制造执行系统理论与关键技术

《21世纪先进制造技术丛书》序

前言

第1章概论1

1.1服务型制造执行系统概念的产生1

1.1.1产生背景1

1.1.2需求分析2

1.1.3概念的提出与定义3

1.1.4服务型制造执行系统的特点4

1.2国内外研究现状及发展动态分析5

1.2.1服务型制造理念探索6

1.2.2制造执行系统的研究与发展7

1.2.3生产性外包和众包服务驱动的制造模式8

1.2.4工业产品服务系统与制造系统融合10

1.2.5基于车间物联网和RFID的物体标识与实时制造数据采集11

1.2.6面向MES的信息计算技术及其在MES关键功能中的应用12

1.2.7服务型制造执行系统的生产运行模型与案例14

1.3服务型制造执行系统的研究意义14

1.4本书内容安排15

第2章服务型制造执行系统及其体系结构17

2.1服务型制造执行过程的需求与功能17

2.1.1服务型制造执行过程的需求描述17

2.1.2服务型制造执行过程的功能分析18

2.2服务型制造执行系统的基础信息支撑架构20

2.3服务型制造执行系统的软硬件配置设计21

2.4服务型制造执行系统的体系结构22

2.5服务型制造执行系统的执行逻辑23

2.6本章小结24

第3章制造执行系统的服务承包与外包关系25

3.1现代制造承包与外包服务需求25

3.2车间加工任务的外协26

3.2.1工序级加工任务形式化描述26

3.2.2零件级加工任务形式化描述29

3.3车间加工任务的承包36

3.3.1加工任务的承包概述36

3.3.2车间生产能力和成本评估36

3.4面向车间原材料/在制品/成品/备件存储的PW-PSS服务39

3.4.1PW-PSS概述39

3.4.2支持库存外包的PW-PSS模型40

3.4.3PW-PSS仓储服务控制流程40

3.4.4面向PW-PSS的仓储服务控制策略42

3.4.5基于改进自适应遗传算法的仓储货位分配46

3.5面向车间高端数控加工装备的MT-PSS服务58

3.5.1MT-PSS服务内涵58

3.5.2MT-PSS加工能力服务59

3.5.3MT-PSS加工服务流建模与分析75

3.5.4MT-PSS加工能力优化85

3.5.5MT-PSS与soMES的接口设计91

3.6面向车间多加工任务的刀具CT-PSS服务93

3.6.1车间刀具管理方式93

3.6.2刀具任务分解与刀具服务流建模97

3.6.3刀具选配及切削优化108

3.7本章小结128

第4章服务型制造执行过程的实时数据采集130

4.1服务型制造过程的RFID/条码标识130

4.1.1车间生产资源分类130

4.1.2各类生产资源标识方法130

4.1.3各类生产资源的编码设计133

4.1.4面向物流跟踪的RFID阅读器布局135

4.2服务型制造执行过程的测量与传感配置146

4.2.1面向多工序加工质量的传感检测特点146

4.2.2多工序加工过程的关键传感检测要素识别147

4.2.3检测仪器配置空间建模150

4.2.4基于本体的检测仪器配置150

4.2.5基于模糊层次分析法的检测仪器评价优化159

4.3服务型制造过程的测量/传感(含RFID)网络分析167

4.3.1面向多工序加工过程的数据采集实现方案167

4.3.2传感检测要素的耦合机理167

4.3.3传感检测网络的建模与分析170

4.3.4案例验证173

4.4服务型制造过程的数据实时采集及其AutoID计算181

4.4.1系统数据库的建立181

4.4.2RFID中间件功能的实现185

4.4.3RFID数据采集与AutoID计算188

4.4.4移动计算与数据同步196

4.5本章小结199

第5章服务型制造执行过程的关键使能技术201

5.1面向加工装备的e-服务节点模型201

5.1.1制造资源获取和特点201

5.1.2制造资源e-服务节点的定义202

5.1.3制造资源e-服务节点的形式化描述204

5.1.4制造资源e-服务化节点的交互接口207

5.1.5制造资源e-服务化节点的配置与评价210

5.2生产排程与运行调度219

5.2.1零件批次优化模型建立与优化219

5.2.2混流生产排程动静态模型建立及优化228

5.2.3扰动事件触发的动态排程规划与决策239

5.2.4排程算法的优化实例240

5.3生产过程质量控制与追踪251

5.3.1工序质量控制点的e-QC节点模型251

5.3.2e-QC工序节点质量控制工具集成与质量信息计算255

5.3.3e-QC工序节点质量信息关联分析270

5.3.4e-QC工序节点协调优化控制272

5.3.5实例分析274

5.4服务型制造执行过程的生产维护278

5.4.1单设备维护模式及决策技术278

5.4.2多设备维护决策建模与优化293

5.4.3台帐管理业务流程及数据结构304

5.5服务型制造执行过程的物流307

5.5.1车间工序物流概述307

5.5.2车间工序物流布局建模308

5.5.3车间工序物流路径规划建模316

5.5.4车间工序物流路径规划仿真319

5.6服务型制造执行过程的库存与在制品跟踪323

5.6.1事件驱动的物流跟踪图式模型323

5.6.2在制品状态监控模型325

5.6.3车间生产库存物流建模328

5.6.4实时数据跟踪可视化看板334

5.7本章小结341

第6章服务型制造执行系统soMES的研发343

6.1服务型制造执行系统soMES的系统设计343

6.2服务型制造执行系统soMES的运行流程343

6.3服务型制造执行系统soMES的模块开发345

6.3.1车间工序物流布局可视化工具e-LAYOUT346

6.3.2车间工序排程与动态调度工具e-SCHEDULE348

6.3.3车间工序与设备数据采集与处理工具e-DATA349

6.3.4车间过程质量控制工具e-SPC350

6.3.5车间制造实时信息可视化跟踪工具e-TRACK351

6.3.6车间设备维护工具e-MAINTENANCE352

6.4服务型制造执行系统soMES的运行案例353

6.4.1系统运行案例描述353

6.4.2案例运行过程及界面358

6.5本章小结366

参考文献367

《服务型制造执行系统理论与关键技术》对服务型MES中存在的不同理论方法和关键技术进行论述。其中，第1章概述服务型MES的概念、产生背景、需求和研究意义，并对相关文献进行综述；第2章给出支撑服务型MES运行的信息架构、软硬件配置与整体执行逻辑；第3章对制造和服务在车间层面上的融合机理进行阐述；第4章描述在服务型制造车间采用RFID和二维码进行生产资源和物流标识与跟踪的方法，并重点强调AutoID计算方法及通信流程；第5章论述支撑服务型制造执行过程的若干关键使能技术；第6章介绍一种基于Web的服务型MES——soMES的研发方法和软件原型实现。

适读人群 ：高校、科研院所、企业等从事制造业信息化、工业及制造系统工程、自动化等领域的科研人员、工程师、大专院校学生等。

《服务型制造执行系统理论与关键技术》可供从事先进制造领域研发和工程应用的科技人员、高校院所的研究人员作为技术参考，也可作为机械工程、工业工程、自动化与信息工程等相关专业本科生及研究生的教学辅助资料。