面向分布式制造的MES关键技术研究及产品开发

面向分布式制造的MES关键技术研究及产品开发“十二五”国家高科技研究发展计划（863计划）2012年度项目所属项目名称：面向制造业的核心软件开发所属技术领域：先进制造技术领域承担单位：西安信同科技开发有限公司陕西金叶西工大软件股份有限公司西安交通大学、西北工业大学北京航空航天大学、上海交通大学面向分布式制造MES关键技术研究及产品开发汇报提纲一、研究目标及任务二、系统体系及特点三、关键技术四、企业应用情况面向分布式制造MES关键技术研究及产品开发汇报提纲一、研究目标及任务二、系统体系及特点三、关键技术四、企业应用情况面向分布式制造MES关键技术研究及产品开发一、研究目标及任务大型装备制造复杂性燃气轮机是一个涉及国家能源和国防安全的战略性产业，是能源动力装备领域的最高端产品，代表了装备制造业的最高技术水平，被誉为动力机械装备领域“皇冠上的明珠”。大型装备（飞机、大型（核电）汽轮机、压缩机、大型电力装备等）是支撑国家工业的核心和国民经济的生命线。面向分布式制造MES关键技术研究及产品开发大型装备制造系统特征多制造系统耦合，多主体、多线索、多事件、多闭环的协同控制过程大型装备核心关键零部件复杂度高、精度高、价值高，整个产品的工艺设计、生产控制、质量控制是围绕关键零部件展开。由于制造存在不可避免的质量特性漂移和误差，因此，围绕关键零部件制造过程实现生产、工艺、质量的动态协同闭环是大型装备MES的典型特征。（1）是一个多制造车间、多主体协同的分布式复杂制造过程（2）是一个围绕工艺、制造、质量相互协同的闭环控制过程（3）是一个围绕核心关键零部件从工艺、制造、质量控制的动态再配置过程一、研究目标及任务面向分布式制造MES关键技术研究及产品开发存在问题由于大型装备车间生产、工艺与质量控制的复杂性，形成了宏观、中观和微观控制的“信息断链”，成为企业制造系统信息化的“软肋”研究对象大型装备面向分布式制造的制造执行系统一、研究目标及任务面向分布式制造MES关键技术研究及产品开发以大型复杂高端产品为背景，针对其在制造工艺技术、车间作业管理、现场质量控制的特点和要求，在现有技术成果和系统的基础上，研究开发基于面向复杂产品和制造过程的工艺准备系统；面向多车间、多制造过程的生产执行控制系统；面向分布式制造过程的集成质量控制系统；形成面向车间的数字化制造系统集成平台。面向分布式制造的MES关键技术研究及产品开发面向复杂产品和制造过程的工艺准备系统面向多制造过程的生产执行控制系统面向分布式制造过程的集成质量控制系统面向服务的数字化制造过程管理系统集成平台任务分解一、研究目标及任务面向分布式制造MES关键技术研究及产品开发汇报提纲一、研究目标及任务二、系统体系及特点三、关键技术四、企业应用情况面向分布式制造MES关键技术研究及产品开发二、系统体系及特点企业主干网1：以DNC及物联技术为核心打通数字化车间异构数控装备鸿沟数控机床运行状态可视化质量状态信息采集自动化可视化车间生产状态信息自动化采集可视化DNC技术集成生产过程信息采集质量信息采集面向分布式制造MES关键技术研究及产品开发车间数字化终端庆安公司车间现场二、系统体系及特点Wi-Fi无线路由器PAD终端PDA终端现场终端带RFID标签的周转箱RFID阅读器检验区入口出口现场库房入口出口RFID中间件2：以车间数字化终端为核心构建制造执行人机交互新模式面向分布式制造MES关键技术研究及产品开发二、系统体系及特点集成质量质量信息采集质量数据分析质量过程控制制造执行作业计划与调度派工管理制造状态监控计划PBOMMBOMQBOM计划符合性工艺符合性质量符合性执行反馈多源异构信息融合工艺准备工艺路线规划车间生产准备生成工艺路线、物料需求生成检验计划返回检验数据返回检验结论当前工序生产准备信息产品检验项3：以产品xBOM为基础构建工艺、生产和质量数据集成模式实现车间工艺规划、生产作业调度、生产派工管理、产品质量控制的信息采集、过程控制的符合性协同。面向分布式制造MES关键技术研究及产品开发二、系统体系及特点突破基于三维模型的专业化工艺设计、三维检测规划、三维工艺及模型在制造现场的交互式浏览、检测数据采集等关键技术，支持三维模型在车间工艺、制造及质量过程中的集成应用。4：基于三维模型实现工艺-生产-质量数据链路贯通面向分布式制造MES关键技术研究及产品开发二、系统体系及特点生产计划Computer生产调度Computer在制品管理与配送报表集成计划与执行车间业务管理生产统计工装管理与配送产品设计Computer工艺分工Computer工艺设计Computer工艺变更文档出版工艺设计数控编程工装设计审批ComputerComputer试加工CADCAPPCAM条码阅读考勤现场网络和数据采集立体仓库质量管理进度计划过程管理与追踪看板设备状态采集工艺、制造、质量业务协同质量数据采集RFID检验任务管理测量规划质量统计Computer5：基于工作流技术实现工艺、生产和质量的业务链路贯通面向分布式制造MES关键技术研究及产品开发二、系统体系及特点项目1项目2项目3项目4项目5项目6里程碑1总体视图里程碑5项目计划信息当前执行情况质检信息工艺信息项目计划信息当前执行情况质检信息工艺信息项目计划信息当前执行情况质检信息工艺信息里程碑3完工信息总装分装1零件2零件3指令网络管控视图Jsq201002001(减速器)100/50/4020120930/2012092840%任务有拖期危险2031工段Jsq201002035(低速轴部件)100/100/7020120930/2012092070%状态良好2031工段Jsq201002091(下箱体部件)100/100/6020120930/2012092860%任务有拖期危险2032工段Jsq201002034(高速轴部件)100/100/8020120930/2012092080%工艺变更-发起工艺超越流程2031工段Jsq201002012(螺塞.1)100/100/10020120930/20120920100%状态良好2031工段Jsq201002018(下箱体.1)100/100/7020120930/2012092070%状态良好2031工段Jsq201002019(油标尺.3)100/100/6020120930/2012092560%原材料不足2031工段Jsq201002020(油封垫圈.1)100/100/10020120930/20120920100%状态良好2031工段Jsq201002015(上箱体.1)100/100/8020120930/2012092580%10个零件需要返工处理2031工段螺栓、螺母、盖板等组件1组件2零件1零件2其余零部件...部装1零件1零件2部装2设备信息一车间普通车床CA6140-001CA6140-002数控铣床XK7132-001XK5025-001三车间五车间七车间车间代号：车间名称：车间主任：车间调度：基本信息设备总览设备总台数：非正常比例：数控设备比例：设备清单设备类别固定资产编号设备名称设备型号工件信息加工内容操作者状态1/3020/30设备负荷总览今日总工时数本月总工时数本季总工时数0246810今日工时今日工时过道过道过道过道过道CKA6150-001任务主信息、任务进度CKA6150-001故障信息CKA6150-002任务主信息、任务进度CKA6150-002维保信息CKA6150-003任务主信息、任务进度CKA6150-003任务主信息、任务进度CKA6150-004任务主信息、任务进度CKA6150-005任务主信息、任务进度CKA6150-006任务主信息、任务进度CKA6150-007任务主信息、任务进度CKA6150-008任务主信息、任务进度CKA6150-009任务主信息、任务进度面向复杂产品和制造过程的工艺准备系统面向多制造过程的生产执行控制系统面向分布式制造过程的集成质量控制系统总体视图呈现制造系统总览产品视图呈现产品制造状态车间视图呈现车间执行状态设备视图呈现制造系统状态制造主体制造资源制造对象制造系统面向服务的数字化制造过程管理系统集成平台6：基于信息集成的多视图综合管控与决策支持面向分布式制造MES关键技术研究及产品开发二、系统体系及特点任务视角展现工作任务计划、控制加工过程、反馈执行情况工艺视角基于生产任务呈现制造工艺数据、下载NC程序质量视角呈现检验计划、采集检测数据、反馈检验结果7：以任务为主线可配置的多视角信息推送、过程管控与动态跟踪面向复杂产品和制造过程的工艺准备系统面向多制造过程的生产执行控制系统面向分布式制造过程的集成质量控制系统面向服务的数字化制造过程管理系统集成平台制造现场视图面向分布式制造MES关键技术研究及产品开发二、系统体系及特点制造执行系统接入单元机床用户机床企业远程售后服务接入单元8：以嵌入式技术为核心实现制造执行系统技术固化于数控设备将单纯制造单元增值为可接入的网络化数字化制造单元实现多维度信息采集、传递（机床、刀具、人员、工艺、质量、生产、物料）数控装备机载平台面向分布式制造MES关键技术研究及产品开发汇报提纲一、研究目标及任务二、系统体系及特点三、关键技术四、企业应用情况面向分布式制造MES关键技术研究及产品开发三、关键技术3.1面向复杂产品和制造过程的工艺准备子系统主要研究内容：研究开发三维工艺规划设计的协同工作环境及工具集研究开发模型驱动的工艺业务过程管理研究开发满足工艺更改闭环控制的工艺更改管理等功能形成一个满足大型复杂产品车间制造要求的实用工艺准备子系统。面向分布式制造MES关键技术研究及产品开发面向复杂产品和制造过程的工艺准备系统结构化工艺信息建模结构化工艺信息建模确定描述工艺的信息实体，包括对象类的属性结构、对象类的层次和对象类之间的关系等。PrivateAttributesObjectClassASon-Object-ClassA1AttributesObjectClassBRelationConstraintsHasAKOInheritAttributesAddedAttributesHasRelationObjectClassCAuthorityControlledStatusInHasSon-Object-ClassA2属性值域、属性之间的关系、取值方式等面向分布式制造MES关键技术研究及产品开发面向复杂产品和制造过程的工艺准备系统结构化多视图工艺设计面向分布式制造MES关键技术研究及产品开发面向复杂产品和制造过程的工艺准备系统基于特征的工艺决策面向分布式制造MES关键技术研究及产品开发面向复杂产品和制造过程的工艺准备系统基于三维模型的尺寸精度设计构件计算机辅助精度设计工具计算处理信息输入尺寸链绘图模块生成尺寸链计算方程计算设置结果输出精度信息查询帮助信息一般尺寸链计算工艺尺寸链计算装配尺寸链校核公差精度数据查询装配尺寸链设计零件尺寸链计算尺寸信息计算模型不同的信息输入先期实现尺寸精度设计计算的核心功能组件，后续根据实际用户应用环境与三维CAD软件进行集成以提取三维模型的的PMI信息。面向分布式制造MES关键技术研究及产品开发面向复杂产品和制造过程的工艺准备系统基于过程模型驱动的工艺准备管理面向分布式制造MES关键技术研究及产品开发面向复杂产品和制造过程的工艺准备系统工艺更改全过程管理模块面向分布式制造MES关键技术研究及产品开发三、关键技术3.2面向多制造过程的生产执行控制系统主要研究内容突破基于三维模型的工艺、加工及质量信息关联的建模与管理技术进行了多源多态数据建模和逻辑一致性处理软件开发开发了基于模糊生产定额数据的任务色带管理，基于实时数据的反应式调度系统面向分布式制造MES关键技术研究及产品开发三、关键技术3.2面向多制造过程的生产执行控制系统突破基于工序模型的工艺信息与实时制造进度关联建模与管理技术面向分布式制造MES关键技术研究及产品开发3