大型装备产品生产设备集成的信息支持系统研究

摘 要：针对大型装备产品的生产特点，提出一种支持生产设备集成的信息系统，旨在帮助大型装备制造企业实现生产设备内外部信息的集成；应用效果表明，该系统可以提高制造系统的快速响应性，改善生产计划的可执行性，减少废品率，提高企业的竞争力。关键词：设备集成；信息支持系统；大型装备；制造系统0. 引言 在世界工业发展的历史上，装备制造业的发达与否，是衡量一个国家国民经济持续发展的物质基础是否雄厚的产业之一[1]。大型装备在国民经济发展中也有着极其重要的地位，它涉及到发电、钢铁、化工、船舶、航天、工程机械和农业机械等行业所需的装备。大型装备的生产属于大型单件小批离散生产，具有订单驱动的生产组织形式的特点。订单驱动方式使得企业在实际生产中多采用面向订单设计（Engineering-to-order, ETO），面向订单制造（Make-to-order，MTO）或面向订单装配（Assembly-to-order，ATO）。由于订单的多样性、产品的定制性，必然带来生产计划的制定和执行难等很多问题。另外，大型装备的制造所涉及的零部件大多是结构复杂、尺寸较大，具有“边设计、边加工、边修改”的技术特点，导致加工工艺复杂、使用较多的专用设备、加工周期较长等一系列问题。面对复杂多变的制造系统，如何提高大型装备制造企业的制造系统的快速响应能力，有效提高生产计划的可执行性，缩短交货周期，减少废品率等，是企业提高竞争力必须要解决的问题。 正如大家所熟知的ERP、PLM/PDM、MES 等信息系统已经在生产实际中起到很重要的作用，但是它们都不能有效地获取或（和）处理车间底层生产设备的内部信息和外部信息，导致设备的加工任务安排不合理，设备运行效率低下，从而制约了整个制造系统的响应性的进一步提高。 大型装备制造系统中设备起到至关重要的作用，特别是某些关键生产设备的运行效果和效率直接决定着整个制造系统的快速响应性。实际生产中，生产设备大多是独立运行的，从而产生了生产设备的信息孤岛问题；即使有些企业针对数控车间采用DNC 的方式进行设备集成，但是侧重于NC 代码的传递，没能实现设备的内部信息和外部信息的有效集成管理。不能及时获取设备的内部信息（如设备故障信息等）以及设备内部信息没有与设备外的生产信息的集成，这必然导致设备负荷能力分配不均、设备故障不能及时处理、生产计划执行性差、废品率高等问题，从而严重制约着整个制造系统的快速响应性。1. 系统需求分析与系统方案的提出1.1 系统需求 随着制造业信息化的深入发展，离散制造企业的信息化已经延伸到车间底层（如MES），但是仍然存在信息断层现象如MES 与SFC 之间存在信息集成度不高的现象。当前，普通设备集群MES 与SFC 基本上就是信息断层，基本没有信息交互；数控设备集群的信息集成度较好些，但是整体上信息比较单一，不能有效使车间层信息甚至设备信息与上层信息的集成。出现信息断层的原因在于SFC 的自动化程度不高，不能有效获取和处理设备信息以及车间现场生产信息。针对这些问题，本论文提出的信息支持系统旨在提高SFC 与MES 等上层信息系统的信息集成度，实现上层管理者与车间层的直接沟通以增强管理决策的科学性和有效性；一方面能够与MES 等上层信息系统集成而实现把管理层的生产计划、生产指令等管理信息和加工图、工艺流程图等生产指导信息下达至生产现场；另一方面通过信息支持系统更有效地实时采集和处理生产设备的运行状态、故障状态、负荷能力等设备内部信息和设备外部信息即现场生产信息，并把处理后的设备内部信息和外部信息提交至上层管理层，从而提高设备的利用率，改善设备的运行效率，增强生产过程和设备运行的数字化和可视化管理。大型装备产品生产设备集成的信息支持系统研究全文下载