制造执行系统（MES）实现原理与技术

第1章 引言

1.1 MES定位

1.2 MES发展背景

1.3 MES定义与框架

1.4 MES行业应用

1.5 研究对象与意义

1.5.1 研究对象

1.5.2 研究意义

第2章 快速响应制造执行模式

2.1 MES基础概念

2.2 多品种变批量生产模式分析

2.2.1 多品种变批量生产模式来源

2.2.2 多品种变批量生产模式的内涵

2.2.3 多品种变批量生产模式的特点

2.2.4 多品种变批量生产模式的动态性分析

2.3 快速响应制造执行模式内涵与定义

2.4 快速响应制造执行模式实现策略

第3章 MES技术体系

3.1 现有问题分析

3.2 目标、特征与定义

3.3 业务流程与技术框架设计

3.3.1 业务流程设计

3.3.2 技术框架设计

3.4 硬件支撑环境

3.4.1 分布式数控系统

3.4.2 底层状态监控与执行信息采集系统

3.4.3 自动物料输送与存储设备

3.4.4 数字化检测设备

第4章 快速响应制造执行过程协调技术

4.1 问题与目标分析

4.2 基于工作流的制造执行过程协调

4.2.1 复杂关联生产及生产流程协同

4.2.2 基于工作流的多角色业务协同技术

4.2.3 工作流设计技术

4.3 业务过程协调模型快速定制技术

4.3.1 业务过程协调模型快速定制技术思路

4.3.2 颗粒式的业务权限管理技术

4.3.3 基于数据隔离的业务逻辑建模

第5章 快速响应制造执行过程信息管理技术

5.1 复杂制造执行信息关联管理内涵

5.1.1 复杂制造执行过程数据的特点

5.1.2 复杂制造执行过程数据关联管理的目标

5.2 复杂制造执行信息的关联组织建模

5.2.1 面向关联的分类数据单元模型

5.2.2 复杂制造执行过程数据关联约束模型

5.3 复杂制造执行信息的快速响应处理技术

5.3.1 数据驱动因素分类

5.3.2 过程驱动的数据响应处理原则

5.3.3 分类模块化数据响应处理技术

5.4 异构复杂制造执行信息采集技术

5.4.1 复杂制造执行过程数据采集问题分析

5.4.2 过程驱动的柔性表单数据采集技术

5.4.3 图像／视频数据采集技术

第6章 复杂制造执行中的动态批次与物料协调技术

6.1 问题分析

6.2 动态批次与物料协调技术思路

6.3 整体与执行过程相协调的订单批次关联和状态控制技术

6.3.1 订单批次动态生产数量管理技术

6.3.2 动态订单批次关联管理技术

6.3.3 动态订单批次状态协调技术

6.4 流水与离散混合生产下的物料周转控制技术

6.4.1 流水与离散混合生产模式下的物料周转分析

6.4.2 混合生产模式下的物料周转控制技术

6.5 复杂订单批次与物料周转的数据协调与状态控制技术

6.5.1 订单批次物料周转的数据关联技术

6.5.2 订单批次—物料周转的状态协调技术

第7章 复杂产品制造执行过程中的装配物料齐套技术

7.1 问题分析

7.2 渐增式装配物料齐套控制技术思路

7.3 基于装配结构工艺的整体与过程齐套关联控制技术

7.3.1 订单任务数据的齐套资源关联技术

7.3.2 面向过程的物料齐套状态协调技术

7.3.3 齐套状态协调过程中的物料申请数量管理

7.4 面向过程的物料齐套状态协调技术

7.4.1 基于生产计划的主动式齐套审批优先级评价

7.4.2 扁平式库存管理与齐套的配套管理

7.5 生产计划驱动的物料状态协调控制技术

7.5.1 基于二维码的装配物料周转控制流程

7.5.2 装配计划驱动的齐套物料托盘准备技术

7.5.3 基于条码的车间物流追溯与统计

第8章 面向多品种变批量混线生产的车间生产调度技术

8.1 混线生产概念及其运行特点

8.2 面向快速响应制造执行的生产调度基础理论

8.2.1 排产与调度的概念分析

8.2.2 生产调度的内涵分析

8.2.3 当前典型生产调度问题

8.2.4 生产调度问题解决思路

8.2.5 生产调度问题处理策略

8.2.6 生产调度理论基本特征

8.3 面向快速响应制造执行的生产调度技术思路

8.3.1 生产调度技术框架

8.3.2 多品种变批量混线生产作业调度

8.3.3 快速响应动态调度

8.4 混线生产车间作业调度分析

8.4.1 混线生产作业调度问题分析

8.4.2 离散制造环境下的流水生产方式

8.4.3 面向混线生产的资源优化配置方法

8.4.4 混线生产作业调度约束问题分析

8.5 混线生产作业调度约束建模

8.5.1 统一数学参数说明

8.5.2 混线生产作业调度统一约束建模

8.5.3 混线生产作业调度约束关联机制

8.6 连续性生产保证机制

8.6.1 压件生产策略

8.6.2 基于资源组的能力分配算法

8.6.3 动态优先级机制

8.7 混线生产车间作业调度算法

8.7.1 混线生产作业调度流程

8.7.2 人机交互调度算法

8.7.3 自动调度算法

8.7.4 动态逻辑制造单元调整算法

8.7.5 作业计划完成时间算法

第9章 生产扰动驱动的快速响应动态调度技术

9.1 动态调度的驱动因素分析

9.1.1 计划任务层生产扰动

9.1.2 生产工艺层生产扰动

9.1.3 物料资源层生产扰动

9.1.4 生产执行层生产扰动

9.2 生产扰动事件的动态调度处理技术思路

9.2.1 车间作业动态调度的基本处理过程

9.2.2 生产扰动事件驱动的调度调整目标

9.2.3 动态调度约束数学模型

9.2.4 动态调度总体处理思路

9.3 生产扰动事件驱动的自动动态调度技术

9.3.1 计划任务层生产扰动处理流程

9.3.2 生产工艺层生产扰动处理流程

9.3.3 物料资源层生产扰动处理流程

9.3.4 生产执行层生产扰动处理流程

9.3.5 分类模块化组合的处理思路

9.4 基于人机交互调整的动态调度技术

9.4.1 人机交互作业计划调整过程

9.4.2 图形化调度工序块的离散化处理技术

9.4.3 手工调度操作的标准化处理技术

9.5 分类模块化的动态调度实现算法

9.5.1 受影响工序分析与处理机制

9.5.2 车间作业动态调整算法

第10章 船舶曲面分段建造执行系统技术

10.1 船舶曲面分段建造过程分析

10.2 虚拟流水生产机制

10.3 船舶曲面分段建造执行过程监控技术

10.3.1 问题分析

10.3.2 技术思路

10.3.3 矢量化平面投影建模技术

10.3.4 人机交互的场地布局技术

10.3.5 计划资源需求驱动的执行数据包采集技术

10.4 船舶曲面分段建造日程计划平衡制订技术

10.4.1 问题、约束与处理策略

10.4.2 技术思路

10.4.3 场地布局空间调度技术

10.4.4 面向虚拟流水的人员调度技术

10.4.5 场地与人力资源平衡调度技术

第11章 典型MES应用案例与未来的发展

11.1 离散加工生产类MES应用

11.1.1 复杂订单批次关联管理

11.1.2 基于柔性表单的执行数据采集

11.1.3 图像／视频数据采集

11.1.4 混线生产作业调度

11.1.5 快速响应动态调度

11.2 复杂装配生产类MES应用

11.2.1 面向复杂产品的渐增齐套

11.2.2 状态协调的齐套业务流程

11.2.3 托盘组合配送与现场扫描确认

11.3 船舶曲面分段类MES应用

11.3.1 分段投影矢量建模

11.3.2 分段布局场地间变更

11.3.3 分段布局日程间变更

11.3.4 分段布局人机交互调整

11.3.5 分段—任务包—派工单执行监控看板

11.3.6 分段建造资源的数据统计

11.4 未来的发展

11.4.1 理论研究

11.4.2 应用研究

11.4.3 系统开发与集成

参考文献

《制造执行系统实现原理与技术》对MES实现原理与技术做了系统、翔实的讲解。作者王爱民结合自己近十年的科研工作积累与企业应用体会，从系统、关键技术和应用三个方面介绍和论述了制造执行的基本概念、技术体系、动态调度、过程协调、齐套控制等关键技术以及在离散制造业中成功应用的实例。 全书体现了面向多品种、变批量生产的特点，科学地将过程协调、信息管理、计划排产与动态调度等关键技术群系统化梳理，具有内容新、起点高、系统性强、融入快速、响应制造和精益生产理念的特点，并强调了理论与生产实际的结合及与中国国情的结合。制造执行系统(MES)是制造信息化的重要组成部分，是沟通现场控制和经营管理的桥梁，其目的是构建支持全过程精益管理、全方位业务协调、全员参与协作的车间级协同制造平台。王爱民所著的《制造执行系统实现原理与技术》研究复杂多变生产环境下的快速响应制造过程协调、关联信息管理、计划排产与动态调度等技术，共分三个层次：一是MES发展背景、定义、框架以及快速响应制造执行模式与技术体系；二是制造执行过程协调、复杂信息关联管理、动态批次与物料协调、渐增式装配齐套控制、生产调度等核心关键技术；三是特殊的产品固定类制造执行系统技术扩展阐述，以及典型制造执行系统应用案例与未来发展。 《制造执行系统实现原理与技术》可供高年级大学生、研究生、教学人员、科研人员、系统开发人员以及有关工程技术人员参考。