面向MPM的制造数据建模与工艺程序优化研究

论文摘要

随着市场竞争的日益激烈和现代信息技术的迅速发展,越来越多的制造企业开始借助信息化手段提升自己的综合竞争力,这些信息化技术和方法也逐渐从单个部门扩展到企业集团,从生产经营的某个阶段扩展到产品生命全周期,比如CAx/PDM/PLM/ERP/CRM/SCM等系统的发展与应用。目前企业应用相对成熟的信息平台是产品信息平台和资源信息平台,前者以CAx/PDM为代表,用计算机辅助产品设计过程,管理产品设计数据,解决了企业经营中“做什么”的问题;后者以ERP系统为代表,是对实际生产过程中人、财、物、时间等资源的合理配置,解决了“何时何地由谁做”的问题。但是在两个信息平台之间存在着一个鸿沟——工艺信息的管理,即如何解决“如何制造”的问题。目前普遍的做法是通过CAPP系统辅助工艺人员进行工艺规程的设计,其中的工艺信息也主要以各种工艺卡片的形式存储和管理,这种方法不能解决工厂、车间、生产线的布局问题,而且“卡片式”的工艺信息管理模式大大割裂了信息之间的关联,也不能利用信息之间的关联进行有效地工艺过程、操作过程、生产布局、物流平衡的优化分析。本文提出了基于工业工程思想的制造过程管理(MPM)系统满足当今企业工艺信息化的需求,本系统以产品相关数据尤其是制造过程数据为基础,根据虚拟制造原理和工业工程技术方法,在计算机环境中,辅助工程师对整个生产过程(包括制造系统和制造工艺)进行规划、设计、仿真、评估和优化,并将所得的工艺信息扩展到整个产品生命周期的各个阶段和部门,为了实现MPM系统,本文主要做以下几方面的研究:(1)深入分析制造过程管理相关理论前沿与技术方法;(2)分析我国企业的现状和实际需求,提出适合我国国情的制造过程管理系统体系架构以及功能架构;(3)深入分析制造过程管理系统的底层数据之间的关联关系,建立产品、工艺、车间、资源之间的实体关系图,并设计主要的数据库表;(4)对制造过程管理的优化分析模块尤其是工艺程序分析子模块进行详细分析和设计,给出工艺程序图生成和工艺程序优化的处理逻辑,并根据工艺程序图汇总工艺信息、进行生产线平衡以及物流优化分析;(5)以某企业的某种产品为例,对本课题所提出的数据关联和工艺优化分析进行实际应用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 先进制造技术的发展
• 1.2.2 制造过程管理系统国内外研究现状
• 1.3 论文研究方法及研究内容
• 1.3.1 研究方法
• 1.3.2 研究内容
• 第2章 相关理论与技术综述
• 2.1 制造业信息化理论
• 2.1.1 制造业信息化的内涵及发展现状
• 2.1.2 产品数据管理（PDM）
• 2.1.3 企业资源计划（ERP）
• 2.1.4 计算机辅助设计（CAD）
• 2.1.5 计算机辅助工程（CAE）
• 2.1.6 计算机辅助制造（CAM）
• 2.1.7 计算机辅助工艺过程设计（CAPP）
• 2.1.8 计算机辅助生产工程（CAPE）
• 2.2 虚拟制造与数字化工厂
• 2.2.1 虚拟制造理论
• 2.2.2 数字化工厂理论
• 2.3 工业工程理论与相关技术
• 2.3.1 工业工程理论概述
• 2.3.2 工业工程系统分析方法
• 2.4 系统分析与设计方法技术
• 2.4.1 结构化分析与设计
• 2.4.2 面向对象的分析与设计
• 第3章 制造过程管理系统整体架构设计
• 3.1 系统整体需求分析
• 3.2 系统总体目标
• 3.3 系统体系架构
• 3.4 系统功能结构研究
• 3.4.1 制造工艺规划
• 3.4.2 工厂布局规划
• 3.4.3 优化分析
• 3.4.4 标准时间制定
• 3.4.5 系统管理
• 本章小结
• 第4章 统一产品制造数据结构模型研究
• 4.1 产品制造过程数据分析
• 4.1.1 产品数据分析
• 4.1.2 工艺数据分析
• 4.1.3 工厂数据分析
• 4.1.4 资源数据分析
• 4.2 实体关系图
• 4.3 数据库表设计
• 本章小结
• 第5章 工艺优化分析模块详细设计
• 5.1 工艺优化分析的作用、内容及方法
• 5.1.1 工艺优化分析模块在系统中的地位
• 5.1.2 工艺优化分析所用到的工具和分析方法
• 5.1.3 优化分析工具与技术在各模块中的应用
• 5.2 工艺程序分析模块功能设计
• 5.2.1 工艺程序分析模块的需求与前提
• 5.2.2 工艺程序分析模块的详细功能分析与设计
• 5.2.3 工艺程序分析模块主要逻辑流程
• 5.3 工艺程序分析的主要界面设计
• 本章小结
• 第6章 企业应用实例分析
• 6.1 企业背景及存在的数据管理问题
• 6.2 数据分析与建模
• 6.2.1 发动机总成物料模型
• 6.2.2 发动机总成分装工艺模型
• 6.2.3 工厂模型
• 6.2.4 资源模型
• 6.2.5 工艺文件模型
• 6.3 工艺优化分析
• 6.3.1 工艺程序图的生成与分析
• 6.3.2 从至表生成与物流分析
• 6.3.3 流水线平衡分析
• 6.3.4 工艺信息汇总
• 本章小结
• 第7章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录Ⅰ 工业工程优化分析图表
• 附录Ⅱ 发动机分装工艺数据模型
• 学位论文评阅及答辩情况表