汽配车间生产过程异常事件处理支持系统研究.docx
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汽配车间生产过程异常事件处理支持系统研究
重庆大学本科学生毕业设计（论文）
汽配车间生产过程异常事件处理支持系统研究
学 生：
王振兴
学号:
20072356
指导教师：
尹 超教授
专 业：
机械设计制造及其自动化
重庆大学机械工程学院
二O一一年六月
GraduationDesign（Thesis）ofChongqingUniversity
StudyonExceptioneventprocessingSupportSystemforProductionProcessinWorkshopofAutomobileParts
ManufactureEnterprise
Undergraduate:
WangZhenxing
Supervisor:
ProfessorYin
Major:
MechanicalDesign&Manufacturing
&Automation
CollegeofMechanicalEngineering
ChongqingUniversity
June2011
摘要
汽配车间异常事件的处理一直以来就是汽配企业面临的一大难题，汽配车间异常事件能否得到及时有效的处理直接关系到汽配企业的运行效率乃至其市场竞争力。
本文以重庆迪加钣金汽配车间为背景，在已有研究成果的基础上，结合制造执行系统的基本原理和思想，对汽配车间生产过程异常事件的处理方案进行进一步的研究。
首先，在对汽配车间异常事件的现状、特点以及需求的详细分析的基础之上，同时又结合了MES的思想和基本原理，提出了汽配车间异常事件的处理系统，并对该系统进行了总体设计，同时建立了该系统的体系结构、运行模式以及系统的运行流程。
其次，在总体设计的基础之上，对系统的异常事件管理模块进行了详细设计，并对该模块的数据库设计流程以及该模块系统的表单设计进行了详细的说明。
在对系统的异常事件处理模块详细设计的基础之上，对系统的开发环境进行了部署，并基于普巴平台、javascript语言和oracle数据库，参与开发开发了该系统的主要功能模块。
最后，将以上系统在重庆迪佳科技公司进行了实施和应用验证，初步证明了该系统的有效性及实用性。
关键词：
制造执行系统，汽配车间，异常事件，迪佳科技
Abstract
Thetreatmentoftheabnormaleventsofautomobileworkshopisalwaysaseriousproblem.Whethertheabnormaleventsofautomobileworkshopcanbetimelyandeffectivehandleisdirectlyrelatedtotheenterprise’soperationefficiencyaswellasitsmarketcompetitiveness.Onthebasisofexistingresearchresults,thisarticlemadethesheetmetalautomobileworkshopinChongqingDijiacompanyasthebackground,combinedwiththebasicprinciplesandideasofmanufacturingexecutionsystems,didafurtherstudyofthetreatmentoftheabnormaleventsduringtheautomobileworkshopproduction.
Firstofall,onthebasisofdetailedanalysisofthecharacteristics,needsandthestatusofabnormaleventsinautomobileworkshop,combinedwiththebasicprinciplesandideasofMES,weproposedthehandlingsystemoftheabnormaleventsinautomobileworkshop.atthesametime,Imaketheoveralldesignofthesystemwhilebuildingthearchitectureofthesystem,operationmodeandoperationprocessesofthesystem.
Secondly,basedontheoveralldesignofthesystem,wemaketheabnormaleventsmanagementindetail,wealsodecryptedthedatabasedesignprocessandthesystemformofthemoduleindetail.
Onthebaseoftheabnormaleventsmoduleofthesystem,Ideployedthedevelopmentenvironmentofthesystem,basedtheplatformofPuba,javascriptlanguageandtheoracledatabase,Iinvolvedinthedevelopmentofthesystem'smainfunctionmodules.
Finally,wemadetheimplementationandapplicationofverificationofthesysteminChongqingDijiatechnologycompany,andinitiallyprovedtheeffectivenessandpracticalityofthesystem.
Keywords:
manufacturingexecutionsystem,autopartsshop,abnormalevents,Dijia
Technology
目录
摘要
Abstract
1绪论1
1.1课题的目的及意义1
1.1.1研究背景1
1.2国内外汽配车间异常事件处理研究现状3
1.2.1国内外MES研究现状6
1.2.2国内外研究现状总结6
1.3论文课题来源和研究目的7
1.3.1课题来源7
1.3.2研究目的7
1.4研究的主要内容安排7
1.5本章小结7
2汽配车间生产异常事件实时管理系统体系结构及运行模式9
2.1汽车零配件制造企业车间生产异常事件实时管理系统的提出9
2.1.1汽车零配件制造企业车间生产异常事件管理现状9
2.1.2汽车配件制造企业车间生产异常事件实时管理系统的需求11
2.2汽车配件制造企业车间生产异常事件实时管理系统的结构体系12
2.2.1汽车配件制造企业车间生产异常事件实时管理系统的结构体系12
2.2.2汽车配件制造企业车间生产异常事件实时管理系统的功能体系13
2.3汽配车间生产异常事件实时管理系统的运行模式15
2.4本章小结17
3汽配车间生产异常事件实时管理系统部分技术详细设计18
3.1模块功能设计18
3.1.1异常事件分类模块18
3.1.2异常事件消息接收人员配置18
3.1.3异常事件措施定义模块19
3.1.4异常事件情况记录模块19
3.1.5异常事件统计模块20
3.2数据库设计与逻辑结构设计21
3.2.1数据库和数据库设计的基本概念21
3.2.2系统功能模块之间的关系22
3.2.3数据库表详细设计22
3.3系统表单设计27
3.3.1工装模具信息管理表单27
3.3.2异常事件记录管理表单28
3.3.3设备零件更换汇总表30
3.3.4模具部件更换汇总表31
3.3本章小结31
4汽配车间异常事件处理系统的开发实现32
4.1选用开发平台32
4.1.1普巴平台的基本应用框架32
4.1.2所用数据库33
4.1.3选用的开发语言34
4.2系统模块实现的功能及代码34
4.2.1异常事件分类模块34
4.2.2异常事件措施信息35
4.2.3异常事件管理模块36
4.2.4异常事件记录管理模块37
4.3本章小结39
5应用案例40
5.1迪佳科技有限公司简介40
5.2迪佳科技有限公司异常事件处理现状及需求40
5.2.1汽配车间生产异常事件信息采集41
5.2.2汽配车间异常事件信息传递41
5.2.3汽配车间生产异常事件的处理41
5.2.4汽配车间生产异常事件的记录与查询41
5.3重庆迪佳汽配车间异常事件处理系统的实现42
5.4重庆迪佳车间异常事件处理系统的应用效果47
5.5本章小结48
结论49
致谢50
参考文献51
1绪论
1.1课题的目的及意义
1.1.1研究背景
随着经济全球化趋势的进一步加强，以及制造技术、信息技术的飞速发展，中国的制造业企业正面临日益激烈的国内外竞争，如何迅速提高企业的核心竞争力，很重要的一点，就是以信息化带动工业化，走新型工业化道路，实现全社会生产力的跨越式发展。
纵观我国制造业信息化系统的应用现状，建设的重点普遍放在ERP管理系统，忽视了计划层和生产层之间联系的重要性，导致信息传递滞后，计划层做出计划不能得到生产层及时落实，生产层信息反馈不能得到计划层及时反映，严重影响生产效率，使得企业缺乏竞争力。
在这种情况下本文对基于MES的汽配车间异常事件处理系统进行研究，汽配车间的异常事件的特点主要体现在以下几个方面：
突发性。
汽配车间异常事件是由于各种不可控因素导致的事故，事故发生没有任何提前预警。
如果不及时处理将会造成比较严重的经济损失。
随机性。
汽配车间环境是不断变化的，含有很多随机的和不确定的因素，另外，在生产流程包括各个环节，出现异常事件的概率相同，异常事件的随机性主要表现在异常事件可能出现在生产流程的各个环节，或者是在生产过程的各个时间阶段。
不确定性。
异常事件的产生，会造成怎样的后果，或者会产生什么异常事件是不能够预知的，所以具有不确定性。
多样性。
汽配车间的异常事件主要包括：
人员异常，设备异常，物料异常，方法异常和其他异常等五个大方面，表现出多样性的特点[1]。
异常事件的特点决定了它处理的难度大，企业逐渐意识到处理好异常事件是安全生产提高效率的保障，然而我国制造业中的很大一部分企业对异常事件处理的方法还沿用着旧的人工处理的方式，这种落后的异常事件处理方式越来越满足不了生产的需要，存在着许多需要改进的地方[2]：
异常事件数据采集手段落后。
许多汽车零配件制造企业采用传统的手工模式采集汽配车间异常事件，利用手工的采集方式不但效率低而且出错率高信息传递滞后。
异常事件数据传递方式落后。
在异常信息的传递方面，大多的制造企业采用手机或者固定电话的信息传递方式，这些信息传递方式不但传递速度慢且信息失真不利于异常事件的及时有效处理，相关人员不能及时有效的对应异常事件做出处理。
缺少支持异常事件处理的信息化平台。
当车间生产异常事件发生时，由于缺少一个支持异常事件处理的信息化平台，异常事件管理人员与生产现场异常事件处理人员和生产现场操作人员之间难以实时进行信息互换和业务协同，以至于难以对异常事件做出及时的响应和提出有效的解决方案。
综上可以看出传统的异常事件处理系统存在着许多问题，由于控制层与事件现场是独立分开存在的，在事件现场无法及时的向管理者和异常事件处理者反馈信息，从而很难对实际情况提出有效的解决方案[3]。
事件处理层与控制层分开，事件处理人员不能及时掌握生产过程中发生的异常事件，无法对生产过程中出现的异常事件进行有效解决，严重阻碍生产效率的提高。
如何快速的提供异常事件处理方案以及增加底层生产过程的信息流动，提高处理异常事件的效率，已成为现代制造企业迫切需要解决的重要问题[4]。
二十世纪九十年代，美国先进制造研究机构AMR（AdvancedManufacturingResearch，AMR）提出了“制造执行系统（ManufacturingExecutionSystem，MES）”这一理念，为解决企业在车间生产异常事件处理方面的难题提供了一条有效的解决途径。
国际制造执行系统协会（ManufacturingExecutionSystemAssociation，MESA）对MES的定义：
MES汇集了车间中用以管理和优化从定单下达到生产完成全过程中的所有活动的硬件或软件组件，它控制和利用准确的制造信息，对车间生产活动中的实时事件做出快速响应，同时向企业决策支持过程提供相关生产活动的重要信息[7]。
它是为了解决上层计划系统与下层控制系统之间的信息通信而出现的，在计划管理层与底层之间架起了一座桥梁，填补了两者之间的空隙。
其基本功能包括生产管理和调度执行，实现质量控制、文档管理、生产调度等，以及物料、设备、人员、流程指令和设施等资源的管理，起着承上启下的作用[5]。
对于现在普遍设备陈旧，信息化程度低的制造企业来说，利用制造执行系统（MES）的指导思想建立汽配车间异常事件处理系统能够很好的解决现代机械加工车间在异常事件处理方面存在的种种不足。
针对国内外企业对车间异常事件处理需求的紧迫性，本课题将借鉴国内外现有研究成果，对基于MES的汽配车间异常事件处理系统进行一些探索和研究。
1.2国内外汽配车间异常事件处理研究现状
目前，国内诸多汽车零配件制造企业在车间生产中面对的不可控因素越来越多，比如设备、模具、质量、物料、人员等。
对于广大汽配制造企业来说，车间生产过程复杂多变的特性常会导致车间生产异常事件的发生。
当汽配车间生产异常事件发生时，可能会造成生产线暂时停产，有的异常事件发生甚至会造成工人长期停工生产任务，最终影响到企业信誉和企业生存。
当前汽车零配件制造企业在生产车间主要还是采用传统的手工模式进行生产异常事件管理。
这难以准确获取生产车间异常事件信息，更难以快速对生产车间异常事件做出有效处理和预测。
目前国内外的专家和学者已经对汽配车间生产现场的异常事件做了大量的研究和讨论，其中包括以下几方面：
汽配车间生产设备异常事件管理的研究现状
汽配车间生产现场设备是进行生产的主要工具，对车间现场设备异常事件进行实时的管理与监控以保证设备的有效运行尤为重要。
目前，许多国内外专家和学者已经对汽配车间生产现场的设备异常事件管理进行了大量的讨论和研究，取得了许多有参考价值的研究结果。
例如：
Al-AliAR提出的一种基于Web的设备故障预测、监控和诊断系统[6]；PayneSusan提出的一个嵌入设备实时监控技术的EnterpriseIQ平台[7]；天津大学的王太勇等人构建一种基于因特网、面向设备管理的机械设备状态监测和故障诊断系统[6-8]；东南大学的陈丽娟等人以电厂为背景，提出了MES系统数据仓库的双层体系结构[9]；暨南大学的苏保河等人提出概率分析、补充变量及最优化方法[10]；西安交通大学的徐光华等人提出基于Internet开放式架构的虚拟诊断中心的概念[11]；广东工业大学的陈宇等人提出一个基于设备工况信息实时采集技术及改进型OEE计算设备实时监控系统设计方案及结构框架[12,13]；西北工业大学的王军强等人分析了设备管理信息系统的组件划分，采用Delphi语言完成了组件和最终信息系统的开发，实现了设备日常业务管理、相关决策支持以及系统集成等功能[14]。
汽配车间生产过程中质量异常事件管理的研究现状
汽配车间生产过程中产品质量异常事件是不利于质量管理的主要因素之一。
目前，国内外许多专家学者对汽配车间生产过程中的质量异常事件管理及监控进行了大量的研究，并取得了不错的成果。
例如：
东北大学的隋天中等人建立了基于组件技术及Web的WindowsDNA体系结构，并开发面向制造业信息化的车间质量管理系统，并实现与其他子系统间有效信息集成[15]；重庆大学的陶桂宝等人提出一种基于三层结构模型的质量管理系统[16]；刘海英提出了应用计算机技术进行在线控制系统的构想，该系统可用于质量控制并可对工序质量及系统自身进行可靠性分析及经济性分析[16,17]；沈阳理工大学的周海等人提出基于Web的车间质量管理系统[18]；西北工业大学的褚崴等人开发了集成环境下的制造企业车间质量管理信息系统[19-21]。
③车间现场其它生产异常事件管理研究现状
当前，国内外许多专家和学者也对车间现场的其它生产异常事件管理进行了大量研究，并取得了许多研究成果。
如：
大连理工大学刘晓冰等人提出基于16进制的物料工艺状态描述方法，建立物料工艺状态矢量，用该矢量确定工艺状态值，准确描述物料工艺状态信息，实现一道工序在加工过程中的中间状态描述，解决因出现异常现象引起生产计划重排的停滞问题[22]；西北大学的杨宏安等人构建了快速可重构的车间管理信息平台，实现车间计划推动物料及工具等生产准备的并行化[23]；NiaziHamindullahKhan提出基于Web制造执行系统，实现了制造过程信息的分布式控制[24]；东北大学的隋天中教授等人提出了CIMS环境下车间级生产过程的信息跟踪监控系统，实现了对车间生产过程信息的跟踪与监控[25]；南京航空航天大学的李秀等人提出了一种基于柔性生产线的信息管理系统，加强了车间内的信息流通[26]。
1.2.1国内外MES研究现状
从上个世纪90年代初，国内外在MES系统的模型，框架，软件系统结构以及标准化、功能模块化等方面的研究与应用不断发展。
MESA协会先后发布了七份关于MES的白皮书，对MES各个方面做了较为详尽的阐释；在MES标准方面，1997年国际仪表学会启动编制ISASP95制造业控制系统集成标准，；美国先进制造研究机构在分析信息技术的发展和MES应用前景的基础上提出了I-MES的概念；对象管理组织制造技术委员会中的MES/MC工作组致力于建立MES的参考体系结构。
并于2000年1月，MES/MC工作组在OMG会议上制定了新的MES路线图草案；土耳其中东技术大学制造工程系集成制造研究组采用MicrosoftWindowsDNA技术实现了一个分布式的MES原型系统；自1997年MES产生以来，在短短几年间，MES在国外企业，尤其是在美国企业中迅速推广开来，并给这些企业带来了巨大的经济效益。
据AMR最新完成的一项市场调查显示：
2004年，全球MES市场营业收入为10.6亿美元，与2001年相比，增长超过50%，主要得益于企业对规程的积极遵守，以及ERP产品的成熟。
国内开展MES的研究、开发和应用只是近年来的事情，我国通过863CIMS项目应用的研究和推广，很好的推进了我国制造业水平的提高，许多高等院校、科研院所都在从事这方面的研究与应用开发工作。
在理论研究方面，加入了并行、敏捷、网络化、可重构等一些先进思想。
在系统设计方面，则采用面向对象、构件、代理等技术，取得了不少有益的成果。
但目前，国内还没有自主开发的很成熟且得到广泛应用的MES软件，即使有所谓的车间层控制SFC（ShopFloorControl），也多数是收集相关资料再通过批处理方式录入而已，其功能有限。
随着我国信息技术和车间自动化水平的不断提高，以及对MES认识的逐步加深，企业对车间生产管理的集成化、智能化和敏捷化的需求必将促进MES技术在我国的深入研究和推广应用。
1.2.2国内外研究现状总结
综上可知，国内外在车间异常事件处理支持系统以及MES等方面已取得许多重要研究成果，提升了制造企业的生产管理水平。
但是我国在实现集成化车间异常事件处理方面以及MES系统方面还处于起步阶段，目前还停留在思想，内涵及体系结构方面的研究上，与发达国家还有较大的差距。
在如何深刻认识和理解MES思想，设计开发基于MES的机械加工车间异常事件处理支持系统，并实现与MES其他子系统和企业其他管理信息系统的有效集成，以及在MES的标准化、集成化、实时化、智能化等方面都需要进一步的研究和探索。
1.3论文课题来源和研究目的
1.3.1课题来源
本课题来源于重庆市科技攻关计划项目：
车间制造过程信息化支持平台开发与应用示范。
1.3.2研究目的
论文研究的目的是在对当前异常事件控制和MES思想及方法研究的基础上，针对现代汽配车间异常事件处理存在的一系列难题，对基于MES的汽配车间异常事件处理支持系统进行研究，并在此基础上设计开发出基于MES的汽配车间异常事件处理支持系统。
通过在机械加工车间的实际应用，帮助企业树立全新的异常事件处理模式，提高企业的生产效率和产品质量，增强综合竞争能力。
1.4研究的主要内容安排
围绕着论文的研究目的，论文研究的主要内容分为五个部分：
①系统的调研和分析国内外基于MES的汽配车间生产异常事件处理系统的研究现状、发展和应用状况；
②熟悉和掌握制造执行系统（MES）的概念、内涵、原理等相关知识，以及如何利用MES提升企业生产管理水平和生产制造能力；
③学习和掌握机械汽配车间异常事件处理的相关方法和技术；
④结合课题实际，研究基于MES的汽配车间异常事件处理的相关方法和技术；
⑤熟练掌握HTML、JAVASCRIPT和JSP等语言，J2EE和SQLServer数据库等系统开发和数据库管理工具，进行相关程序开发工作；
⑥结合应用企业实际，将以上研究成果和开发的系统在企业进行应用验证。
1.5本章小结
通过对异常事件处理系统研究现状的总结，了解当下异常事件处理系统的研究现状和基本趋势，为解决实际生产问题提供了依据，汽配车间异常事件处理系统的开发是基于MES系统进行了，通过对MES的了解将两者有效的结合在一起，这种结合方式能够是的系统的应用实现企业信息化，通过对上述知识的了解结合生产实际中存在的问题，论文将开发一个基于MES的车间异常事件处理系统解决生产实际中存在的异常事件处理的问题，从而优化企业管理，提高企业生产效率增加企业综合竞争力。
2汽配车间生产异常事件实时管理系统体系结构及运行模式
对于汽配制造企业，其供货面广，一般同时为多个整车厂提供配件服务，就规模来说相对较小，对整车企业有很大的依赖性。
以上的特点要求汽配件制造企业必须在交货期限内向整车厂提供规定数量的合格产品。
对于汽配车间却经常因为设备、质量、物料、人员等方面的异常事件影响企业的正常生产进度。
当前这类企业存在人员素质低、资金不足、技术落后等各个方面的欠缺。
本章将通过分析汽配车间生产异常事件管理特点及现状，提出一种汽配车间生产异常事件实时管理系统模式，满足汽车配件制造企业对车间生产异常事件管理信息系统的需求，并对异常事件实时管理的体系结构和运行模式等进行研究。
2.1汽车零配件制造企业车间生产异常事件实时管理系统的提出
2.1.1汽车零配件制造企业车间生产异常事件管理现状
大多数的汽车零配件制造企业属于中小企业，同时为多个整车厂供货。
整车厂多为零库存的生产模式，对于汽车零配件制造企业的供货时间，货品数量和质量提出了更高
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