基于SOA的柔性工艺规划与生产调度集成系统研究与开发

论文摘要

在制造业系统中,计算机辅助工艺规划和车间生产调度是两个非常重要的子系统。传统研究中,研究人员只将这两个系统作为独立系统进行研究,没有将其进行有效的集成,这使得在实际生产加工过程中出现了很多弊端,如不能实现产品柔性加工、产品制造生命周期延长、制造资源利用率低等问题。将工艺规划系统与车间生产调度系统进行集成与优化,能有效的解决实际加工现场使用资源冲突问题、同时缩短制造周期以及提高制造资源的利用率等,从而达到提高企业的生产效率、降低企业的制造成本的目的。本文研究并开发了基于Petri网的CAPP系统以及基于遗传算法的车间生产调度系统,并在这两个系统之间研究了一种基于SOA架构的集成方法,通过在CAPP和车间生产调度系统之间建立统一的Web服务接口,将其需要集成的模块以服务组件的形式集成起来。文中首先阐述了通过Petri网对柔性工艺规划中存在的工序柔性、加工柔性和加工次序柔性这三种柔性工艺进行建模。其次针对作业车间生产调度中存在的复杂性、动态不确定性、多约束性问题通过使用遗传算法实现了多目标优化的动态调度。并分析了CAPP系统与车间生产调度系统的关系,在SOA架构上,结合Web服务以及服务组件技术将CAPP系统与车间生产调度系统进行集成。最后详细介绍了基于上述理论相关研究成果的CAPP系统和车间生产调度系统设计开发的过程,并根据设计的基于SOA的集成架构实现了对两系统有效的集成。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 课题研究背景
• 1.1.2 基于SOA集成的优势
• 1.2 课题研究现状和发展趋势
• 1.2.1 工艺规划研究现状和发展趋势
• 1.2.2 车间生产调度研究现状和发展趋势
• 1.2.3 工艺规划和车间生产调度集成研究现状和发展趋势
• 1.3 课题的来源和研究内容
• 1.3.1 课题的来源和研究目的
• 1.3.2 本文的研究内容和结构
• 第2章 基于Petri网的柔性工艺规划研究
• 2.1 柔性工艺概述
• 2.1.1 柔性工艺的特点
• 2.1.2 柔性工艺规划的内容
• 2.2 Petri网概述
• 2.2.1 Petri网简介
• 2.2.2 基于Petri网的建模方法
• 2.2.3 Petri网的规则
• 2.3 基于Petri网的柔性工艺表示方法
• 2.4 Petri网动态运行规则和模型演示示例
• 2.4.1 Petri网动态运行规则
• 2.4.2 模型演示示例
• 2.5 本章小结
• 第3章 基于遗传算法的车间生产调度研究
• 3.1 引言
• 3.2 生产调度问题分类和特点
• 3.2.1 生产调度问题的分类
• 3.2.2 生产调度的特点
• 3.3 生产调度问题的描述
• 3.3.1 生产调度假定的前提条件
• 3.3.2 生产调度的基本数学符号
• 3.3.3 生产调度的约束条件
• 3.3.4 生产调度的目标函数
• 3.4 遗传算法简介
• 3.5 遗传算法在作业车间生产调度上的应用
• 3.5.1 编码和解码
• 3.5.2 个体适应度计算
• 3.5.3 选择运算
• 3.5.4 交叉运算
• 3.5.5 变异运算
• 3.6 作业车间生产调度系统仿真实例
• 3.7 本章小结
• 第4章 基于SOA架构的工艺规划与车间生产调度集成研究
• 4.1 SOA理论技术
• 4.1.1 Web服务
• 4.1.2 SOA架构
• 4.1.3 服务组件架构
• 4.2 柔性工艺规划与生产调度集成问题分析
• 4.2.1 柔性工艺规划与生产调度集成的意义
• 4.2.2 柔性工艺规划与生产调度集成问题的分析
• 4.3 基于SOA的系统集成架构设计
• 4.3.1 集成架构设计
• 4.3.2 集成服务组件架构调用
• 4.3.3 基于SOA集成系统工作流程
• 4.4 本章小结
• 第5章 原型系统实现
• 5.1 系统概述
• 5.1.1 系统简介
• 5.1.2 系统开发工具
• 5.2 系统设计
• 5.2.1 柔性工艺系统设计
• 5.2.2 车间生产调度系统设计
• 5.2.3 CAPP系统与车间生产调度系统集成系统设计
• 5.3 系统功能实现
• 5.3.1 制定调度计划任务单
• 5.3.2 CAPP系统工艺的制定以及查询
• 5.3.3 调度执行管理
• 5.3.4 调度结果查询
• 5.4 本章小结
• 第6章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间的研究成果