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第1章 引言1

1.1 MES定位1

1.2 MES发展背景3

1.3 MES定义与框架4

1.4 MES行业应用8

1.5研究对象与意义10

1.5.1研究对象10

1.5.2研究意义11

第2章 快速响应制造执行模式13

2.1 MES基础概念13

2.2多品种变批量生产模式分析15

2.2.1多品种变批量生产模式来源15

2.2.2多品种变批量生产模式的内涵16

2.2.3多品种变批量生产模式的特点17

2.2.4多品种变批量生产模式的动态性分析18

2.3快速响应制造执行模式内涵与定义19

2.4快速响应制造执行模式实现策略20

第3章MES技术体系23

3.1现有问题分析23

3.2目标、特征与定义27

3.3业务流程与技术框架设计28

3.3.1业务流程设计28

3.3.2技术框架设计31

3.4硬件支撑环境33

3.4.1分布式数控系统34

3.4.2底层状态监控与执行信息采集系统34

3.4.3自动物料输送与存储设备36

3.4.4数字化检测设备36

第4章 快速响应制造执行过程协调技术39

4.1问题与目标分析39

4.2基于工作流的制造执行过程协调41

4.2.1复杂关联生产及生产流程协同42

4.2.2基于工作流的多角色业务协同技术44

4.2.3工作流设计技术50

4.3业务过程协调模型快速定制技术53

4.3.1业务过程协调模型快速定制技术思路53

4.3.2颗粒式的业务权限管理技术55

4.3.3基于数据隔离的业务逻辑建模56

第5章 快速响应制造执行过程信息管理技术59

5.1复杂制造执行信息关联管理内涵59

5.1.1复杂制造执行过程数据的特点59

5.1.2复杂制造执行过程数据关联管理的目标61

5.2复杂制造执行信息的关联组织建模62

5.2.1面向关联的分类数据单元模型62

5.2.2复杂制造执行过程数据关联约束模型64

5.3复杂制造执行信息的快速响应处理技术66

5.3.1数据驱动因素分类66

5.3.2过程驱动的数据响应处理原则70

5.3.3分类模块化数据响应处理技术71

5.4异构复杂制造执行信息采集技术73

5.4.1复杂制造执行过程数据采集问题分析73

5.4.2过程驱动的柔性表单数据采集技术74

5.4.3图像／视频数据采集技术81

第6章 复杂制造执行中的动态批次与物料协调技术85

6.1问题分析85

6.2动态批次与物料协调技术思路86

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88

6.3.1订单批次动态生产数量管理技术88

6.3.2动态订单批次关联管理技术89

6.3.3动态订单批次状态协调技术90

6.4流水与离散混合生产下的物料周转控制技术94

6.4.1流水与离散混合生产模式下的物料周转分析95

6.4.2混合生产模式下的物料周转控制技术96

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100

6.5.1订单批次—物料周转的数据关联技术100

6.5.2订单批次—物料周转的状态协调技术101

第7章 复杂产品制造执行过程中的装配物料齐套技术103

7.1问题分析104

7.2渐增式装配物料齐套控制技术思路105

7.3基于装配结构工艺的整体与过程齐套关联控制技术107

7.3.1订单任务数据的齐套资源关联技术107

7.3.2面向过程的物料齐套状态协调技术110

7.3.3齐套状态协调过程中的物料申请数量管理114

7.4面向过程的物料齐套状态协调技术116

7.4.1基于生产计划的主动式齐套审批优先级评价116

7.4.2扁平式库存管理与齐套的配套管理119

7.5生产计划驱动的物料状态协调控制技术120

7.5.1基于二维码的装配物料周转控制流程120

7.5.2装配计划驱动的齐套物料托盘准备技术123

7.5.3基于条码的车间物流追溯与统计124

第8章 面向多品种变批量混线生产的车间生产调度技术127

8.1混线生产概念及其运行特点128

8.2面向快速响应制造执行的生产调度基础理论129

8.2.1排产与调度的概念分析129

8.2.2生产调度的内涵分析130

8.2.3当前典型生产调度问题131

8.2.4生产调度问题解决思路133

8.2.5生产调度问题处理策略134

8.2.6生产调度理论基本特征136

8.3面向快速响应制造执行的生产调度技术思路138

8.3.1生产调度技术框架138

8.3.2多品种变批量混线生产作业调度139

8.3.3快速响应动态调度140

8.4混线生产车间作业调度分析141

8.4.1混线生产作业调度问题分析141

8.4.2离散制造环境下的流水生产方式141

8.4.3面向混线生产的资源优化配置方法143

8.4.4混线生产作业调度约束问题分析144

8.5混线生产作业调度约束建模145

8.5.1统一数学参数说明145

8.5.2混线生产作业调度统一约束建模148

8.5.3混线生产作业调度约束关联机制150

8.6连续性生产保证机制152

8.6.1压件生产策略152

8.6.2基于资源组的能力分配算法155

8.6.3动态优先级机制157

8.7混线生产车间作业调度算法158

8.7.1混线生产作业调度流程158

8.7.2人机交互调度算法158

8.7.3自动调度算法161

8.7.4动态逻辑制造单元调整算法164

8.7.5作业计划完成时间算法165

第9章 生产扰动驱动的快速响应动态调度技术169

9.1动态调度的驱动因素分析170

9.1.1计划任务层生产扰动170

9.1.2生产工艺层生产扰动172

9.1.3物料资源层生产扰动172

9.1.4生产执行层生产扰动173

9.2生产扰动事件的动态调度处理技术思路173

9.2.1车间作业动态调度的基本处理过程173

9.2.2生产扰动事件驱动的调度调整目标175

9.2.3动态调度约束数学模型176

9.2.4动态调度总体处理思路176

9.3生产扰动事件驱动的自动动态调度技术178

9.3.1计划任务层生产扰动处理流程178

9.3.2生产工艺层生产扰动处理流程178

9.3.3物料资源层生产扰动处理流程180

9.3.4生产执行层生产扰动处理流程180

9.3.5分类模块化组合的处理思路181

9.4基于人机交互调整的动态调度技术182

9.4.1人机交互作业计划调整过程183

9.4.2图形化调度工序块的离散化处理技术183

9.4.3手工调度操作的标准化处理技术184

9.5分类模块化的动态调度实现算法187

9.5.1受影响工序分析与处理机制187

9.5.2车间作业动态调整算法189

第10章 船舶曲面分段建造执行系统技术197

10.1船舶曲面分段建造过程分析197

10.2虚拟流水生产机制199

10.3船舶曲面分段建造执行过程监控技术202

10.3.1问题分析203

10.3.2技术思路204

10.3.3矢量化平面投影建模技术204

10.3.4人机交互的场地布局技术211

10.3.5计划资源需求驱动的执行数据包采集技术221

10.4船舶曲面分段建造日程计划平衡制订技术222

10.4.1问题、约束与处理策略222

10.4.2技术思路225

10.4.3场地布局空间调度技术227

10.4.4面向虚拟流水的人员调度技术234

10.4.5场地与人力资源平衡调度技术239

第11章 典型MES应用案例与未来的发展241

11.1离散加工生产类MES应用241

11.1.1复杂订单批次关联管理242

11.1.2基于柔性表单的执行数据采集245

11.1.3图像／视频数据采集248

11.1.4混线生产作业调度250

11.1.5快速响应动态调度251

11.2复杂装配生产类MES应用254

11.2.1面向复杂产品的渐增齐套254

11.2.2状态协调的齐套业务流程255

11.2.3托盘组合配送与现场扫描确认256

11.3船舶曲面分段类MES应用258

11.3.1分段投影矢量建模258

11.3.2分段布局场地间变更258

11.3.3分段布局日程间变更260

11.3.4分段布局人机交互调整262

11.3.5分段—任务包—派工单执行监控看板264

11.3.6分段建造资源的数据统计264

11.4未来的发展266

11.4.1理论研究266

11.4.2应用研究267

11.4.3系统开发与集成268

参考文献269