装备制造业产品制造数据集成管理研究与应用

论文摘要

随着信息化技术在制造业中的广泛应用和深入发展,作为企业信息系统基础数据的物料清单（BOM）和工艺行程（Routings）等制造数据受到越来越多的重视。本文重点研究制造系统中的核心数据——物料清单和工艺行程相关的若干关键技术问题。在明确制造数据的相关概念和本质特征的基础上,提出一种新的基于仿射空间的BOM描述模型和基于Meta图的产品多行程建模方法,并进一步构建了产品结构数据与生产过程数据的集成模型GBOMP。 本文在充分分析制造数据管理相关技术研究现状及发展趋势的基础上,以典型装备制造企业大连机车厂的制造数据集成管理实践为背景,并结合863研究课题和企业应用项目,重点对装备制造业中制造数据集成管理相关的若干关键技术问题进行了以下几个方面的研究: （1） 考虑到传统BOM模型在企业应用系统中的局限性及运行效率等问题,提出一种基于n维仿射空间的产品结构描述模型,使产品、部件及零件之间的依赖关系得以明确体现,并详细分析了该模型的构建过程、搜索性能和数据重用性能等; （2） 针对产品制造过程中的多行程选择问题,基于形式化建模工具Meta图建立了产品的多工艺行程模型,通过求解Meta路算法获得完整的工艺行程方案,引入加权属性对工艺行程中涉及的成本、时间、加工能力等在模型中进行描述,最后计算出各种工艺行程方案的成本、周期等性能综合评价指标,为产品多工艺行程的合理选择奠定了基础; （3） 针对产品结构数据与制造过程数据的集成问题,提出面向产品多样性、集成产品结构数据和制造过程数据的模型GBOMP,在该模型中统一描述了静态的产品结构数据和动态的制造过程数据,并建立零部件齐套性过程跟踪产品结构和制造过程之间的物料逻辑关系,为厂级生产作业计划编制及部门间生产进度衔接等提供系统的制造数据支持; （4） 基于XML和Web Service等先进信息技术,建立了一个面向服务的应用程序开发框架,并详细说明了各个层次的特点及具体实现,以及整个框架的设计策略,为应用系统的开发奠定了基础; （5） 将上述研究成果在具体的企业项目中进行应用,介绍了作者在攻读学位期间设计并开发的以制造数据集成管理为核心的DLOCO-PPS系统应用实例,具体包括系统的需求分析、功能设计、软件开发以及在示范企业的应用等。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 制造业信息化概述
• 1.1.2 我国装备制造业的现状与问题
• 1.1.3 企业信息化中的制造数据
• 1.2 制造数据相关信息技术
• 1.2.1 PDM技术
• 1.2.2 ERP技术
• 1.2.3 ECM技术
• 1.3 BOM技术的发展及相关产品
• 1.3.1 BOM研究现状
• 1.3.2 BOM相关软件产品介绍
• 1.3.3 BOM相关研究中的问题
• 1.4 课题来源和选题依据
• 1.5 论文的主要研究工作和结构安排
• 1.5.1 主要研究工作
• 1.5.2 论文结构安排
• 2 基于仿射空间的BOM描述模型
• 2.1 BOM概述
• 2.1.1 BOM的概念及意义
• 2.1.2 BOM数据的结构和特点分析
• 2.1.3 BOM的形式化定义
• 2.2 传统BOM模型
• 2.2.1 模型概述
• 2.2.2 几种典型的传统模型
• 2.3 基于仿射空间的BOM模型
• 2.3.1 仿射空间简介
• 2.3.2 BOM结构与仿射空间的关系
• 2.3.3 BOM树结构的形式化处理
• 2.3.4 模型的定义及性能分析
• 2.4 基于N维仿射空间BOM模型的应用
• 2.5 小结
• 3 基于META图的产品多行程建模研究
• 3.1 引言
• 3.2 META图的概念和相关属性
• 3.2.1 Meta图的定义
• 3.2.2 Meta图相关属性
• 3.2.3 Meta图与传统图形结构的比较
• 3.3 工艺行程及其相关研究
• 3.3.1 工艺行程概述
• 3.3.2 工艺行程的作用
• 3.3.3 工艺行程相关研究
• 3.4 基于META图的多工艺行程模型
• 3.4.1 模型的基本结构
• 3.4.2 模型的建立
• 3.4.3 多工艺行程Meta图模型特点
• 3.5 加权META图及行程相关属性的表示
• 3.5.1 加权Meta图的概念
• 3.5.2 行程相关属性在模型中的表示
• 3.6 多工艺行程方案的获得与定量分析
• 3.6.1 求Meta图中全部最大Meta路的算法
• 3.6.2 多工艺行程的定量分析
• 3.7 小节
• 4 面向产品多样性的GBOMP
• 4.1 引言
• 4.2 BOM构建类型研究
• 4.2.1 BOM的构建类型
• 4.2.2 BOM的应用研究
• 4.3 基础物料和过程清单模型GBOMP
• 4.3.1 产品案例说明
• 4.3.2 物料和过程清单（BOMP）
• 4.3.3 通用BOM和特征多样性
• 4.4 GBOMP的面向对象模型及应用
• 4.4.1 GBOMP的面向对象模型
• 4.4.2 模型在多品种生产中的应用
• 4.5 小结
• 5 面向服务的系统体系结构设计
• 5.1 引言
• 5.2 SOA及相关技术
• 5.2.1 面向服务的体系结构SOA
• 5.2.2 Web Service技术
• 5.2.3 XML技术
• 5.2.4 开发平台选择
• 5.3 应用系统体系结构框架设计
• 5.3.1 数据实体层
• 5.3.2 实体控制层
• 5.3.3 数据访问层
• 5.3.4 务规则层
• 5.3.5 业务外观层和Web层
• 5.3.6 框架服务的设计策略
• 5.4 小结
• 6 系统实例开发及应用
• 6.1 前言
• 6.2 应用企业背景
• 6.2.1 企业主要产品及生产特点
• 6.2.2 所属行业特点概述
• 6.3 DLOCO-PPS系统设计
• 6.3.1 需求分析
• 6.3.2 系统设计
• 6.4 系统原型实现
• 6.4.1 产品BOM管理
• 6.4.2 物料信息管理
• 6.4.3 工艺行程管理
• 6.4.4 与PDM的数据集成
• 6.4.5 其他辅助功能
• 6.5 系统原型应用
• 6.6 小结
• 7 结论与展望
• 7.1 研究结论
• 7.2 未来的工作
• 创新点摘要
• 参考文献
• 附录A 课题研究过程中所使用平台／工具／软件
• 附录B 柴油机生产网络图
• 附录C 缩略语
• 攻读博士学位期间参与的研究项目及发表的学术论文
• 致谢
• 大连理工大学学位论文版权使用授权书