服務(wù)型制造執(zhí)行系統(tǒng)理論與關(guān)鍵技術(shù)
定 價(jià)：128 元
叢書名：21世紀(jì)先進(jìn)制造技術(shù)叢書
- 作者：江平宇, 張富強(qiáng), 付穎斌等著
- 出版時(shí)間：2015/6/1
- ISBN：9787030437198
- 出 版 社：科學(xué)出版社
- 中圖法分類：F407.406
- 頁(yè)碼：374
- 紙張：膠版紙
- 版次：1
- 開本：大32開
《服務(wù)型制造執(zhí)行系統(tǒng)理論與關(guān)鍵技術(shù)》對(duì)服務(wù)型MES中存在的不同理論方法和關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行論述。其中，第1章概述服務(wù)型MES的概念、產(chǎn)生背景、需求和研究意義，并對(duì)相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行綜述；第2章給出支撐服務(wù)型MES運(yùn)行的信息架構(gòu)、軟硬件配置與整體執(zhí)行邏輯；第3章對(duì)制造和服務(wù)在車間層面上的融合機(jī)理進(jìn)行闡述；第4章描述在服務(wù)型制造車間采用RFID和二維碼進(jìn)行生產(chǎn)資源和物流標(biāo)識(shí)與跟蹤的方法，并重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)AutoID計(jì)算方法及通信流程；第5章論述支撐服務(wù)型制造執(zhí)行過程的若干關(guān)鍵使能技術(shù)；第6章介紹一種基于Web的服務(wù)型MES——soMES的研發(fā)方法和軟件原型實(shí)現(xiàn)。
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《服務(wù)型制造執(zhí)行系統(tǒng)理論與關(guān)鍵技術(shù)》可供從事先進(jìn)制造領(lǐng)域研發(fā)和工程應(yīng)用的科技人員、高校院所的研究人員作為技術(shù)參考，也可作為機(jī)械工程、工業(yè)工程、自動(dòng)化與信息工程等相關(guān)專業(yè)本科生及研究生的教學(xué)輔助資料。
目錄
《21世紀(jì)先進(jìn)制造技術(shù)叢書》序
前言
第1章 概論 1
1.1 服務(wù)型制造執(zhí)行系統(tǒng)概念的產(chǎn)生 1
1.1.1 產(chǎn)生背景 1
1.1.2 需求分析 2
1.1.3 概念的提出與定義 3
1.1.4 服務(wù)型制造執(zhí)行系統(tǒng)的特點(diǎn) 4
1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展動(dòng)態(tài)分析 5
1.2.1 服務(wù)型制造理念探索 6
1.2.2 制造執(zhí)行系統(tǒng)的研究與發(fā)展 7
1.2.3 生產(chǎn)性外包和眾包服務(wù)驅(qū)動(dòng)的制造模式 8
1.2.4 工業(yè)產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)與制造系統(tǒng)融合 10
1.2.5 基于車間物聯(lián)網(wǎng)和RFID的物體標(biāo)識(shí)與實(shí)時(shí)制造數(shù)據(jù)采集 11
1.2.6 面向MES的信息計(jì)算技術(shù)及其在MES關(guān)鍵功能中的應(yīng)用 12
1.2.7 服務(wù)型制造執(zhí)行系統(tǒng)的生產(chǎn)運(yùn)行模型與案例 14
1.3 服務(wù)型制造執(zhí)行系統(tǒng)的研究意義 14
1.4 本書內(nèi)容安排 15
第2章 服務(wù)型制造執(zhí)行系統(tǒng)及其體系結(jié)構(gòu) 17
2.1 服務(wù)型制造執(zhí)行過程的需求與功能 17
2.1.1 服務(wù)型制造執(zhí)行過程的需求描述 17
2.1.2 服務(wù)型制造執(zhí)行過程的功能分析 18
2.2 服務(wù)型制造執(zhí)行系統(tǒng)的基礎(chǔ)信息支撐架構(gòu) 20
2.3 服務(wù)型制造執(zhí)行系統(tǒng)的軟硬件配置設(shè)計(jì) 21
2.4 服務(wù)型制造執(zhí)行系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu) 22
2.5 服務(wù)型制造執(zhí)行系統(tǒng)的執(zhí)行邏輯 23
2.6 本章小結(jié) 24
第3章 制造執(zhí)行系統(tǒng)的服務(wù)承包與外包關(guān)系 25
3.1 現(xiàn)代制造承包與外包服務(wù)需求 25
3.2 車間加工任務(wù)的外協(xié) 26
3.2.1 工序級(jí)加工任務(wù)形式化描述 26
3.2.2 零件級(jí)加工任務(wù)形式化描述 29
3.3 車間加工任務(wù)的承包 36
3.3.1 加工任務(wù)的承包概述 36
3.3.2 車間生產(chǎn)能力和成本評(píng)估 36
3.4 面向車間原材料/在制品/成品/備件存儲(chǔ)的PW-PSS服務(wù) 39
3.4.1 PW-PSS概述 39
3.4.2 支持庫(kù)存外包的PW-PSS模型 40
3.4.3 PW-PSS倉(cāng)儲(chǔ)服務(wù)控制流程 40
3.4.4 面向PW-PSS的倉(cāng)儲(chǔ)服務(wù)控制策略 42
3.4.5 基于改進(jìn)自適應(yīng)遺傳算法的倉(cāng)儲(chǔ)貨位分配 46
3.5 面向車間高端數(shù)控加工裝備的MT-PSS服務(wù) 58
3.5.1 MT-PSS服務(wù)內(nèi)涵 58
3.5.2 MT-PSS加工能力服務(wù) 59
3.5.3 MT-PSS加工服務(wù)流建模與分析 75
3.5.4 MT-PSS加工能力優(yōu)化 85
3.5.5 MT-PSS與soMES的接口設(shè)計(jì) 91
3.6 面向車間多加工任務(wù)的刀具CT-PSS服務(wù) 93
3.6.1 車間刀具管理方式 93
3.6.2 刀具任務(wù)分解與刀具服務(wù)流建模 97
3.6.3 刀具選配及切削優(yōu)化 108
3.7 本章小結(jié) 128
第4章 服務(wù)型制造執(zhí)行過程的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集 130
4.1 服務(wù)型制造過程的RFID/條碼標(biāo)識(shí) 130
4.1.1 車間生產(chǎn)資源分類 130
4.1.2 各類生產(chǎn)資源標(biāo)識(shí)方法 130
4.1.3 各類生產(chǎn)資源的編碼設(shè)計(jì) 133
4.1.4 面向物流跟蹤的RFID閱讀器布局 135
4.2 服務(wù)型制造執(zhí)行過程的測(cè)量與傳感配置 146
4.2.1 面向多工序加工質(zhì)量的傳感檢測(cè)特點(diǎn) 146
4.2.2 多工序加工過程的關(guān)鍵傳感檢測(cè)要素識(shí)別 147
4.2.3 檢測(cè)儀器配置空間建模 150
4.2.4 基于本體的檢測(cè)儀器配置 150
4.2.5 基于模糊層次分析法的檢測(cè)儀器評(píng)價(jià)優(yōu)化 159
4.3 服務(wù)型制造過程的測(cè)量/傳感(含RFID)網(wǎng)絡(luò)分析 167
4.3.1 面向多工序加工過程的數(shù)據(jù)采集實(shí)現(xiàn)方案 167
4.3.2 傳感檢測(cè)要素的耦合機(jī)理 167
4.3.3 傳感檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)的建模與分析 170
4.3.4 案例驗(yàn)證 173
4.4 服務(wù)型制造過程的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集及其Auto-ID計(jì)算 181
4.4.1 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的建立 181
4.4.2 RFID中間件功能的實(shí)現(xiàn) 185
4.4.3 RFID數(shù)據(jù)采集與Auto-ID計(jì)算 188
4.4.4 移動(dòng)計(jì)算與數(shù)據(jù)同步 196
4.5 本章小結(jié) 199
第5章 服務(wù)型制造執(zhí)行過程的關(guān)鍵使能技術(shù) 201
5.1 面向加工裝備的e-服務(wù)節(jié)點(diǎn)模型 201
5.1.1 制造資源獲取和特點(diǎn) 201
5.1.2 制造資源e-服務(wù)節(jié)點(diǎn)的定義 202
5.1.3 制造資源e-服務(wù)節(jié)點(diǎn)的形式化描述 204
5.1.4 制造資源e-服務(wù)化節(jié)點(diǎn)的交互接口 207
5.1.5 制造資源e-服務(wù)化節(jié)點(diǎn)的配置與評(píng)價(jià) 210
5.2 生產(chǎn)排程與運(yùn)行調(diào)度 219
5.2.1 零件批次優(yōu)化模型建立與優(yōu)化 219
5.2.2 混流生產(chǎn)排程動(dòng)靜態(tài)模型建立及優(yōu)化 228
5.2.3 擾動(dòng)事件觸發(fā)的動(dòng)態(tài)排程規(guī)劃與決策 239
5.2.4 排程算法的優(yōu)化實(shí)例 240
5.3 生產(chǎn)過程質(zhì)量控制與追蹤 251
5.3.1 工序質(zhì)量控制點(diǎn)的e-QC節(jié)點(diǎn)模型 251
5.3.2 e-QC工序節(jié)點(diǎn)質(zhì)量控制工具集成與質(zhì)量信息計(jì)算 255
5.3.3 e-QC工序節(jié)點(diǎn)質(zhì)量信息關(guān)聯(lián)分析 270
5.3.4 e-QC工序節(jié)點(diǎn)協(xié)調(diào)優(yōu)化控制 272
5.3.5 實(shí)例分析 274
5.4 服務(wù)型制造執(zhí)行過程的生產(chǎn)維護(hù) 278
5.4.1 單設(shè)備維護(hù)模式及決策技術(shù) 278
5.4.2 多設(shè)備維護(hù)決策建模與優(yōu)化 293
5.4.3 臺(tái)帳管理業(yè)務(wù)流程及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 304
5.5 服務(wù)型制造執(zhí)行過程的物流 307
5.5.1 車間工序物流概述 307
5.5.2 車間工序物流布局建模 308
5.5.3 車間工序物流路徑規(guī)劃建模 316
5.5.4 車間工序物流路徑規(guī)劃仿真 319
5.6 服務(wù)型制造執(zhí)行過程的庫(kù)存與在制品跟蹤 323
5.6.1 事件驅(qū)動(dòng)的物流跟蹤圖式模型 323
5.6.2 在制品狀態(tài)監(jiān)控模型 325
5.6.3 車間生產(chǎn)庫(kù)存物流建模 328
5.6.4 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)跟蹤可視化看板 334
5.7 本章小結(jié) 341
第6章 服務(wù)型制造執(zhí)行系統(tǒng)soMES的研發(fā) 343
6.1 服務(wù)型制造執(zhí)行系統(tǒng)soMES的系統(tǒng)設(shè)計(jì) 343
6.2 服務(wù)型制造執(zhí)行系統(tǒng)soMES的運(yùn)行流程 343
6.3 服務(wù)型制造執(zhí)行系統(tǒng)soMES的模塊開發(fā) 345
6.3.1 車間工序物流布局可視化工具e-LAYOUT 346
6.3.2 車間工序排程與動(dòng)態(tài)調(diào)度工具e-SCHEDULE 348
6.3.3 車間工序與設(shè)備數(shù)據(jù)采集與處理工具e-DATA 349
6.3.4 車間過程質(zhì)量控制工具e-SPC 350
6.3.5 車間制造實(shí)時(shí)信息可視化跟蹤工具e-TRACK 351
6.3.6 車間設(shè)備維護(hù)工具e-MAINTENANCE 352
6.4 服務(wù)型制造執(zhí)行系統(tǒng)soMES的運(yùn)行案例 353
6.4.1 系統(tǒng)運(yùn)行案例描述 353
6.4.2 案例運(yùn)行過程及界面 358
6.5 本章小結(jié) 366
參考文獻(xiàn) 367
第1章概論
1.1服務(wù)型制造執(zhí)行系統(tǒng)概念的產(chǎn)生
1.1.1產(chǎn)生背景
制造業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要組成部分。國(guó)家統(tǒng)計(jì)局發(fā)布的《第二次全國(guó)經(jīng)濟(jì)普查主要數(shù)據(jù)公報(bào)》顯示，我國(guó)制造業(yè)直接創(chuàng)造了國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值的36%，且占全部工業(yè)產(chǎn)值的86.8%，貢獻(xiàn)了出口總額的93%，為國(guó)家財(cái)政提供了1/3以上的收入［1］。2010年中國(guó)占世界制造業(yè)產(chǎn)出的19.8%，國(guó)內(nèi)外銷售總額已超過日本和美國(guó)，成為名副其實(shí)的制造大國(guó)。但從總體來看，我國(guó)制造業(yè)尚未完全擺脫粗放型、外延式發(fā)展的傾向，現(xiàn)代制造服務(wù)業(yè)發(fā)展緩慢，絕大多數(shù)制造企業(yè)的服務(wù)收入占比低于10%。一項(xiàng)調(diào)查表明，當(dāng)前我國(guó)制造與服務(wù)融合的企業(yè)僅占整個(gè)制造企業(yè)的3%左右，與發(fā)達(dá)國(guó)家有較大差距（美國(guó)58%，芬蘭51%，荷蘭40%，德國(guó)30%，法國(guó)20%）。著力發(fā)展現(xiàn)代制造服務(wù)業(yè)、促進(jìn)生產(chǎn)性服務(wù)和制造業(yè)的交互融合已成為由制造大國(guó)向制造強(qiáng)國(guó)轉(zhuǎn)變的重要手段之一。
國(guó)家“十二五”規(guī)劃已將“加快發(fā)展生產(chǎn)性服務(wù)業(yè)”獨(dú)立成章地寫入綱要中，“深化專業(yè)化分工，加快服務(wù)產(chǎn)品和服務(wù)模式創(chuàng)新，促進(jìn)生產(chǎn)性服務(wù)業(yè)與先進(jìn)制造業(yè)融合，推動(dòng)生產(chǎn)性服務(wù)業(yè)加速發(fā)展”已成為國(guó)家未來重要的發(fā)展戰(zhàn)略方向［2］�！秶�(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006—2020）》也指出發(fā)展信息產(chǎn)業(yè)和現(xiàn)代服務(wù)業(yè)是推進(jìn)新型工業(yè)化的關(guān)鍵，并將現(xiàn)代服務(wù)業(yè)信息支撐技術(shù)、大型應(yīng)用軟件、傳感器網(wǎng)絡(luò)及智能信息處理列為優(yōu)先發(fā)展對(duì)象［3］。國(guó)家和政府逐步調(diào)整“重制造、輕服務(wù)”的產(chǎn)業(yè)政策，把服務(wù)業(yè)的發(fā)展定位提高到與發(fā)展先進(jìn)制造業(yè)同等重要的戰(zhàn)略高度，強(qiáng)調(diào)服務(wù)業(yè)與制造業(yè)的有機(jī)融合、協(xié)調(diào)發(fā)展。
眾所周知，制造業(yè)是一個(gè)國(guó)家的工業(yè)基礎(chǔ)，是創(chuàng)造社會(huì)財(cái)富的直接源泉；而制造企業(yè)是一個(gè)國(guó)家實(shí)體經(jīng)濟(jì)的體現(xiàn)，是國(guó)家發(fā)展的基石。依托制造企業(yè)這樣實(shí)體經(jīng)濟(jì)的生產(chǎn)性服務(wù)業(yè)恰是激發(fā)實(shí)體經(jīng)濟(jì)活力和價(jià)值增值的催化劑，也是制造與服務(wù)融合理念的核心所在。在制造企業(yè)中，制造活動(dòng)的全球化、組織結(jié)構(gòu)的啞鈴化是促進(jìn)生產(chǎn)性外包服務(wù)（含承包與發(fā)包兩種形態(tài)）的源泉。而制造核心企業(yè)的零部件制造活動(dòng)依附于跨企業(yè)的制造車間，且其對(duì)應(yīng)的生產(chǎn)性外包服務(wù)機(jī)制是伴隨著優(yōu)化制造資源配置、參與相關(guān)制造活動(dòng)的多方共同獲益等理念而發(fā)展起來的一種車間級(jí)制造服務(wù)運(yùn)行模式。通過車間級(jí)制造與多服務(wù)機(jī)制的融合來揭示出發(fā)包方與承包方間的復(fù)雜交互作用規(guī)律，并進(jìn)一步通過信息服務(wù)手段處理制造車間運(yùn)行的實(shí)時(shí)過程狀態(tài)與工況、工件質(zhì)量等信息，并在整個(gè)制造服務(wù)關(guān)系網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行共享是實(shí)現(xiàn)這種新模式的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。因此，在車間級(jí)體現(xiàn)上述服務(wù)與制造融合運(yùn)行模式的制造實(shí)體就是服務(wù)型制造車間(service oriented manufacturing shopfloors)，支撐該服務(wù)型制造車間運(yùn)行的工程軟件包則稱為服務(wù)型制造執(zhí)行系統(tǒng)(service oriented manufacturing execution systems，soMES)。
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