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作业车间制造过程信息的采集与集成作业车间制造过程信息的采集与集成作业车间制造过程信息的采集与集成 作业车间制造过程信息的采集与集成 与广义制造执行系统与广义制造执行系统与广义制造执行系统与广义制造执行系统Manufacturing Process Informatization汇报人：鄢萍2010-12-24内容提要内容提要内容提要内容提要1.概述1.概述1.1.1.1.概述概述概述概述2.作业车间制造过程信息的采集与集成2.作业车间制造过程信息的采集与集成2.2.2.2.作业车间制造过程信息的采集与集成作业车间制造过程信息的采集与集成作业车间制造过程信息的采集与集成作业车间制造过程信息的采集与集成3.广义制造执行系统(eMES)3.广义制造执行系统(eMES)3.3.3.3.广义制造执行系统广义制造执行系统广义制造执行系统广义制造执行系统(eMESeMESeMESeMES)4.应用案例4.应用案例4.4.4.4.应用案例应用案例应用案例应用案例5.下一步工作5.下一步工作5.5.5.5.下一步工作下一步工作下一步工作下一步工作1.1 1.1 1.1 1.1 基本概念基本概念基本概念基本概念 作业车间（Job Shop）是由具有相同或 类似物料加工功能的各类机群如车削加工 机群、铣削加工机群等通用设备组成的高 度柔性的适应多品种工件加工的制造系统。作业车间（Job Shop）是由具有相同或 类似物料加工功能的各类机群如车削加工 机群、铣削加工机群等通用设备组成的高 度柔性的适应多品种工件加工的制造系统。?作业车间作业车间1.2 1.2 1.2 1.2 作业车间制造过程的特点作业车间制造过程的特点作业车间制造过程的特点作业车间制造过程的特点加工设备离散化加工设备离散化严格按照工艺路线 安排生产严格按照工艺路线 安排生产需要按照加工要求 对设备进行重组需要按照加工要求 对设备进行重组品种多变化快品种多变化快产品加工件品种规 格多样产品加工件品种规 格多样非标准多非标准多数据多源异构数据多源异构数据的采集、维护 和分析工作量大数据的采集、维护 和分析工作量大涉及包括设备状态、物料及在制品、质 量检测等在内的多种 异构信息，存在传感 器、数控系统、RFID、条码等多种信息源涉及包括设备状态、物料及在制品、质 量检测等在内的多种 异构信息，存在传感 器、数控系统、RFID、条码等多种信息源调度信息调度信息调度信息调度信息统计数据统计数据统计数据统计数据设备信息设备信息设备信息设备信息过程数据过程数据过程数据过程数据加工进度信息加工进度信息加工进度信息加工进度信息操作记录操作记录操作记录操作记录质量信息质量信息质量信息质量信息计划任务信息计划任务信息计划任务信息计划任务信息人员信息人员信息人员信息人员信息1.31.31.31.3作业车间制造过程信息的特点作业车间制造过程信息的特点作业车间制造过程信息的特点作业车间制造过程信息的特点 多源异构性：多源异构性：制造系统的多样性导致制造过程信息的多源异构 实时性：实时性：过多依赖人工采集和反馈降低了制造系统的效率 不确定性：不确定性：可根据许多不确定因素进行重构和自我调整 复杂性：复杂性：加工过程具有复杂性 多元性：多元性：包括制造过程中的各种类型的信息作业车间制造过程是一个信息不 断产生、不断变化的动态系统，涉及包括设备状态、物料及在制 品、质量检测等在内的多种异构 信息，存在包括传感器、数控系 统、RFID、条码等多种信息来 源，这些信息具有以下特点：作业车间制造过程是一个信息不 断产生、不断变化的动态系统，涉及包括设备状态、物料及在制 品、质量检测等在内的多种异构 信息，存在包括传感器、数控系 统、RFID、条码等多种信息来 源，这些信息具有以下特点：1.31.31.31.3作业车间制造过程信息的特点作业车间制造过程信息的特点作业车间制造过程信息的特点作业车间制造过程信息的特点?生产过程不可视生产过程不可视：主要体现在不能实时了解生产现场中在制品、人员、设备、物料等制造资源和加工任务状态的动态变化?生产过程复杂性生产过程复杂性：由于产品结构和加工工艺的复杂性，造成生产过程中各制造过程的关联性强，生产环境复杂多变(临时插单、材料短缺等)?制造过程信息集成度低制造过程信息集成度低：制造过程中的各种信息不能有效进行集成，导致产能不能得到充分利用1.41.41.41.4作业车间生产过程现状与问题作业车间生产过程现状与问题作业车间生产过程现状与问题作业车间生产过程现状与问题?信息不能有效与上层管理系统进行集成信息不能有效与上层管理系统进行集成造成生产过程不透明，生产进度、在制品状况、设备利 用状况等关键数据不能到达管理层，增加了过程管理和 生产决策的复杂性造成生产过程不透明，生产进度、在制品状况、设备利 用状况等关键数据不能到达管理层，增加了过程管理和 生产决策的复杂性?制造过程信息的真实性差制造过程信息的真实性差现场数据信息过多依赖人机交互界面通过人工 录入，增加了出错的机率现场数据信息过多依赖人机交互界面通过人工 录入，增加了出错的机率?制造过程信息的实时性低制造过程信息的实时性低作业任务随市场需求的频繁调整变化，不利于制造过程 信息的实时采集，再加上制造过程信息交互的速度和效 率低下，造成企业对市场变化的响应速度慢作业任务随市场需求的频繁调整变化，不利于制造过程 信息的实时采集，再加上制造过程信息交互的速度和效 率低下，造成企业对市场变化的响应速度慢1.41.41.41.4作业车间生产过程现状与问题作业车间生产过程现状与问题作业车间生产过程现状与问题作业车间生产过程现状与问题1.41.41.41.4作业车间生产过程现状与问题作业车间生产过程现状与问题作业车间生产过程现状与问题作业车间生产过程现状与问题企业设计层和管理层到车间层特别是车 间设备层的信息交互困难车 间设备层的信息交互困难，一方面动态信息 难于及时下达，另一方面车间设备层的重要 信息难于采集和上传，致使制造业信息化技 术一方面难于深入到车间和设备层，另一方 面影响管理信息系统的准确运行致使制造业信息化技 术一方面难于深入到车间和设备层，另一方 面影响管理信息系统的准确运行，从而使整 个企业信息化难以产生更大的效益。内容提要内容提要内容提要内容提要1.概述1.概述1.1.1.1.概述概述概述概述2.作业车间制造过程信息的采集与集成2.作业车间制造过程信息的采集与集成2.2.2.2.作业车间制造过程信息的采集与集成作业车间制造过程信息的采集与集成作业车间制造过程信息的采集与集成作业车间制造过程信息的采集与集成3.制造过程信息化系统(eMES)3.制造过程信息化系统(eMES)3.3.3.3.制造过程信息化系统制造过程信息化系统制造过程信息化系统制造过程信息化系统(eMESeMESeMESeMES)4.应用案例4.应用案例4.4.4.4.应用案例应用案例应用案例应用案例5.下一步工作5.下一步工作5.5.5.5.下一步工作下一步工作下一步工作下一步工作通过分析制造过程信息的特点和集成 需求，发现对其进行采集和整合存在以下 技术难题:通过分析制造过程信息的特点和集成 需求，发现对其进行采集和整合存在以下 技术难题:制造过程信息多源性造成其采集困难制造过程信息多源性造成其采集困难 制造过程信息异构性造成其集成困难制造过程信息异构性造成其集成困难 从制造过程信息中提取有用信息困难从制造过程信息中提取有用信息困难ERPPDMCAPP任务订单信息产品数据信息产品工艺信息其它信息计划管理调度管理生产计划信息生产任务信息任务反馈信息物料管理设备管理人员管理质量管理生产工具管理生产过程管理生产过程综合信息在制品信息查询生产过程信息查询生产统计报表分析生产过程信息采集动态物流信息生产现场设备运行信息过程质量信息物料信息设备信息质量信息其它人员信息工装信息车间其它信息2.12.12.12.1制造过程信息采集与集成问题制造过程信息采集与集成问题制造过程信息采集与集成问题制造过程信息采集与集成问题数据采集与交互传感器PDARFID数据同构化处理数据融合规则库数据整合引擎数据整合规则管理生产设备 条码扫描器车间底层可信数据人机交互检测设备支持支持支持多种采集方式信息逻辑表达形 式同构化处理面向应用的数据 整合处理研究思路：研究思路：2.2 2.2 2.2 2.2 基本思路基本思路基本思路基本思路?信息采集与整合框架结构信息采集与整合框架结构RFID方式条码扫描方式RFID方式条码扫描方式人机交互方式人机交互方式传感器采集方式传感器采集方式2.32.32.32.3信息采集与整合关键技术信息采集与整合关键技术信息采集与整合关键技术信息采集与整合关键技术?信息采集方式信息采集方式?基于机床功率信息自动采集加工任务进度状态的方法基于机床功率信息自动采集加工任务进度状态的方法?支持车间信息采集的多功能信息交互终端支持车间信息采集的多功能信息交互终端?基于动态适配的多源异构信息语义集成模式基于动态适配的多源异构信息语义集成模式?基于规则映射的多源异构信息同构化方法基于规则映射的多源异构信息同构化方法信息逻辑 表达形式 同构化处 理信息逻辑 表达形式 同构化处 理?基于复杂网络的生产进度提取和跟踪方法基于复杂网络的生产进度提取和跟踪方法?基于宏指令的数控加工过程信息的采集方法基于宏指令的数控加工过程信息的采集方法面向应用 的数据整 合处理面向应用 的数据整 合处理采集方式 的多样化 和个性化采集方式 的多样化 和个性化?。2.32.32.32.3信息采集与整合关键技术信息采集与整合关键技术信息采集与整合关键技术信息采集与整合关键技术?网络化制造系统中的多功能交互式信息终端（网络化制造系统中的多功能交互式信息终端（专利号专利号ZL ZL 02 1 13585.102 1 13585.1），由重庆大学、重庆海特克系统集成有，由重庆大学、重庆海特克系统集成有限公司联合研制。限公司联合研制。?运用于车间现场的运用于车间现场的信息采集与交互及信息采集与交互及信息采集与交互及信息采集与交互及制造过程监控制造过程监控制造过程监控制造过程监控，并针对车间设备层信，并针对车间设备层信息交互的特点而设计开发的控制平台息交互的特点而设计开发的控制平台系统，系统，便于实现现场信息的采集、集便于实现现场信息的采集、集便于实现现场信息的采集、集便于实现现场信息的采集、集成和处理成和处理成和处理成和处理，并可根据应用需要实现更，并可根据应用需要实现更多信息化和智能化功能，为制造企业多信息化和智能化功能，为制造企业能够快速对不断变化的制造环境，同能够快速对不断变化的制造环境，同时做出响应，建立信息透明、控制灵时做出响应，建立信息透明、控制灵活、响应敏捷的装备层信息化系统，活、响应敏捷的装备层信息化系统，提供硬件支持。提供硬件支持。2.3.12.3.12.3.12.3.1支持车间信息采集的多功支持车间信息采集的多功支持车间信息采集的多功 支持车间信息采集的多功 能信息交互终端能信息交互终端能信息交互终端能信息交互终端?平台平台平台平台：基于：基于ARMARM和和MIPSMIPS两种构架，自主开发高性能嵌两种构架，自主开发高性能嵌入式主板，可运行于入式主板，可运行于500500、600600、700MHz700MHz，高性能、，高性能、低成本、低功耗，可运行嵌入式低成本、低功耗，可运行嵌入式LinuxLinux和和WinCEWinCE平台平台?接口接口接口接口：USBUSB、RS232RS232、RJ45RJ45、音视频、音视频、USBUSB、红外、红外、GPIOGPIO等等?存储容量存储容量存储容量存储容量：终端提供：终端提供128M NORFLASH128M NORFLASH存储，内存容量存储，内存容量可达可达1G1G?屏幕屏幕屏幕屏幕：1919吋、吋、2222吋大屏幕液晶触摸电子看板吋大屏幕液晶触摸电子看板，同时同时提供提供7 7吋、吋、8 8吋、吋、10.210.2吋、吋、1515吋吋终端终端?应用功能扩展应用功能扩展应用功能扩展应用功能扩展：支持多串口扩展、：支持多串口扩展、WIFIWIFI、3G3G（WCDMAWCDMA、CDMA2000CDMA2000、TDTD-SCDMASCDMA）等）等?适用环境适用环境适用环境适用环境：可适用于粉尘、油污、铁屑、烟雾、高：可适用于粉尘、油污、铁屑、烟雾、高温、高湿、冲击震动、电磁干扰强等复杂恶劣环境温、高湿、冲击震动、电磁干扰强等复杂恶劣环境?系统升级：系统升级：系统升级：系统升级：可采用互联网和可采用互联网和SDSD卡的方式实现升级卡的方式实现升级嵌入式主板嵌入式主板扩展板和接口板扩展板和接口板2.3.12.3.12.3.12.3.1支持车间信息采集的多功支持车间信息采集的多功支持车间信息采集的多功 支持车间信息采集的多功 能信息交互终端能信息交互终端能信息交互终端能信息交互终端车间实时数据采集与信息交互平台的硬件方案车间实时数据采集与信息交互平台的硬件方案车间实时数据采集与信息交互平台的硬件方案车间实时数据采集与信息交互平台的硬件方案2.3.12.3.12.3.12.3.1支持车间信息采集的多功支持车间信息采集的多功支持车间信息采集的多功 支持车间信息采集的多功 能信息交互终端能信息交互终端能信息交互终端能信息交互终端软件开发平台软件开发平台软件结构图软件开发组成图软件结构图软件开发组成图在上述硬件平台上，移植开发了嵌在上述硬件平台上，移植开发了嵌在上述硬件平台上，移植开发了嵌 在上述硬件平台上，移植开发了嵌 入式入式入式入式LinuxLinuxLinuxLinux和和和和WinCEWinCEWinCEWinCE两个操作系统平两个操作系统平两个操作系统平 两个操作系统平 台。台。台。台。该平台采用模块化设计，该平台采用模块化设计，该平台采用模块化设计，该平台采用模块化设计，实现软件系统的可配置实现软件系统的可配置实现软件系统的可配置 实现软件系统的可配置 性，可以根据用户的需要性，可以根据用户的需要性，可以根据用户的需要 性，可以根据用户的需要 进行裁减。进行裁减。进行裁减。进行裁减。2.3.12.3.12.3.12.3.1支持车间信息采集的多功支持车间信息采集的多功支持车间信息采集的多功 支持车间信息采集的多功 能信息交互终端能信息交互终端能信息交互终端能信息交互终端2.3.12.3.12.3.12.3.1支持车间信息采集的多功支持车间信息采集的多功支持车间信息采集的多功 支持车间信息采集的多功 能信息交互终端能信息交互终端能信息交互终端能信息交互终端2.3.12.3.12.3.12.3.1基于机床功率信息自动采基于机床功率信息自动采基于机床功率信息自动采 基于机床功率信息自动采 集加工任务进度状态的方法集加工任务进度状态的方法集加工任务进度状态的方法集加工任务进度状态的方法基本原理基本原理提出了一种基于机床功率信息自动采集机械加工任务进度状 态的方法。提出了一种基于机床功率信息自动采集机械加工任务进度状 态的方法。?在批量加工中通过机床主电动机功率信息的重复性实现加工件数的统计在批量加工中通过机床主电动机功率信息的重复性实现加工件数的统计?根据机床主电动机功率信息及信息特征的变化与重复实现加工进度状态的自动跟踪。根据机床主电动机功率信息及信息特征的变化与重复实现加工进度状态的自动跟踪。加工开始(a)空载(b,d,f)切削(c,e)加工停止(g)2.3.22.3.22.3.22.3.2基于机床功率信息自动采基于机床功率信息自动采基于机床功率信息自动采 基于机床功率信息自动采 集加工任务进度状态的方法集加工任务进度状态的方法集加工任务进度状态的方法集加工任务进度状态的方法对于批量加工：对于批量加工：记录示教过程功率曲线，并分析、提取信息特征；将示教之后同批零件 与的功率曲线和信息特征与示教相比较，获得生 产计划进度状态信息。对单件加工：对单件加工：建立空载数据库；计算切削功率；形成近似功率曲线；实际功率与近似功率比较，自动获取进度状态信息。该方法依据机床在运行中主电动机功率信息及信息特征和 周期特征的变化与重复达到机械加工任务进度状态自动采集的 目的。该方法依据机床在运行中主电动机功率信息及信息特征和 周期特征的变化与重复达到机械加工任务进度状态自动采集的 目的。2.3.22.3.22.3.22.3.2基于机床功率信息自动采基于机床功率信息自动采基于机床功率信息自动采 基于机床功率信息自动采 集加工任务进度状态的方法集加工任务进度状态的方法集加工任务进度状态的方法集加工任务进度状态的方法表达和描述表达和描述1()()(1)()()()mkiLeamcumdEdEP tPtbPtP tPtdtdt=+动态功率平衡的方程1()()(1)()()()iLeamcumP tPtbPtP tPt=+稳态运行功率平衡方程启动过程功率平衡方程描述1()(1)()mkiLeumdEdEP tPb Ptdtdt=+1()DPn3()CPt6t1t2t3t4t5t0t2()UPn4()UPn5()CPt4()UPn该方法已申请并获得国家发明专利：ZL200710078406.1 已发表论文：基于参考功率曲线的大型工件加工进度状态信息的自动采 集新方法，机械工程学报.该方法已申请并获得国家发明专利：ZL200710078406.1 已发表论文：基于参考功率曲线的大型工件加工进度状态信息的自动采 集新方法，机械工程学报.2.3.32.3.32.3.32.3.3基于动态时间弯折和功率信息基于动态时间弯折和功率信息基于动态时间弯折和功率信息 基于动态时间弯折和功率信息 的在线加工工件自动识别和监控方法的在线加工工件自动识别和监控方法的在线加工工件自动识别和监控方法的在线加工工件自动识别和监控方法方法的原理框图方法的原理框图通过采集数控机床主轴电机的功率值作为基础信息，分析通过采集数控机床主轴电机的功率值作为基础信息，分析通过采集数控机床主轴电机的功率值作为基础信息，分析 通过采集数控机床主轴电机的功率值作为基础信息，分析 其特性，获取用来识别工件加工进度信息的特征向量。同其特性，获取用来识别工件加工进度信息的特征向量。同其特性，获取用来识别工件加工进度信息的特征向量。同 其特性，获取用来识别工件加工进度信息的特征向量。同 时，由于机床加工过程是一个变载荷的运动过程，主轴的时，由于机床加工过程是一个变载荷的运动过程，主轴的时，由于机床加工过程是一个变载荷的运动过程，主轴的 时，由于机床加工过程是一个变载荷的运动过程，主轴的 启动及加工过程存在一些不确定因素，即便是完全相同的启动及加工过程存在一些不确定因素，即便是完全相同的启动及加工过程存在一些不确定因素，即便是完全相同的 启动及加工过程存在一些不确定因素，即便是完全相同的 工件的加工功率曲线在时间长度及局部量化数值上都不是工件的加工功率曲线在时间长度及局部量化数值上都不是工件的加工功率曲线在时间长度及局部量化数值上都不是 工件的加工功率曲线在时间长度及局部量化数值上都不是 完全相同的，无法在离散时间点上准确对齐，但其功率曲完全相同的，无法在离散时间点上准确对齐，但其功率曲完全相同的，无法在离散时间点上准确对齐，但其功率曲 完全相同的，无法在离散时间点上准确对齐，但其功率曲 线的形状则基本相似。线的形状则基本相似。线的形状则基本相似。线的形状则基本相似。2.3.32.3.32.3.32.3.3基于动态时间弯折和功率信息基于动态时间弯折和功率信息基于动态时间弯折和功率信息 基于动态时间弯折和功率信息 的在线加工工件自动识别和监控方法的在线加工工件自动识别和监控方法的在线加工工件自动识别和监控方法的在线加工工件自动识别和监控方法工件类别特征模板的提取工件类别特征模板的提取动态时间规正过程匹配距离的计算方法匹配距离的计算方法匹配距离的计算方法 匹配距离的计算方法 1)1)1)1)初始化初始化初始化 初始化 2)2)2)2)递推求累计距离递推求累计距离递推求累计距离 递推求累计距离 3)3)3)3)求取所有的匹配点对及距离求取所有的匹配点对及距离求取所有的匹配点对及距离求取所有的匹配点对及距离K K K K均值聚类算法均值聚类算法均值聚类算法 均值聚类算法 1)1)1)1)初始化：初始化：初始化：初始化：2)2)2)2)最小距离分类最小距离分类最小距离分类最小距离分类3)3)3)3)调整聚类及聚类中心调整聚类及聚类中心调整聚类及聚类中心 调整聚类及聚类中心 4)4)4)4)收敛性检验收敛性检验收敛性检验收敛性检验5)5)5)5)记录分类结果记录分类结果记录分类结果 记录分类结果 6)6)6)6)将具有最大类内距离的类分成两类将具有最大类内距离的类分成两类将具有最大类内距离的类分成两类将具有最大类内距离的类分成两类=Regji,hugeRegji,mng）当（）当（0),()3(),()1,();2(),()1,1();1(),(),1(min),(kjminkjminkjminWXXdmngWXXdmngWXXdmngmng+=)/(),(),(min),(11)()(MNMNgWWXXdKkkKkkkjkicji+=)(,(,=kijlkiyXthjikijikijiki=11111)(局部路径约束2.3.32.3.32.3.32.3.3基于动态时间弯折和功率信息基于动态时间弯折和功率信息基于动态时间弯折和功率信息 基于动态时间弯折和功率信息 的在线加工工件自动识别和监控方法的在线加工工件自动识别和监控方法的在线加工工件自动识别和监控方法的在线加工工件自动识别和监控方法工件分类识别流程工件分类识别流程通过上述方法，便可获得在加工不同工 件时的特征模板，当然训练序列较多时，加工同一个工件的特征模板不只一个 可能多个。上述算法在图1的训练器中得 以具体的实现，并将得到的特征模板保 存在特征模板库中。通过上述方法，便可获得在加工不同工 件时的特征模板，当然训练序列较多时，加工同一个工件的特征模板不只一个 可能多个。上述算法在图1的训练器中得 以具体的实现，并将得到的特征模板保 存在特征模板库中。),(ml),(ml),(ml功率信息采集系统结构图该方法已申请国家发明专利：200910191880.4已发表论文：一种基于动态时间弯折和功率信息的在 线加工工件自动识别和监控方法，机械工程学报.该方法已申请国家发明专利：200910191880.4已发表论文：一种基于动态时间弯折和功率信息的在 线加工工件自动识别和监控方法，机械工程学报.在NC代码中使用数控系统的外部输出指 令DPRNT,POPEN,PCLOS。打开指令 POPEN，在数据输出命令之前使用，以建 立与外部设备输入/输出设备的链接。数 据输出指令DPRNT指定需要的输出数据。关闭指令PCLOS，在全部数据输出指令已 经完成时使用，以解除与外部设备输入/输出的链接。2.3.42.3.42.3.42.3.4基于宏指令的数控加工过程信基于宏指令的数控加工过程信基于宏指令的数控加工过程信 基于宏指令的数控加工过程信 息的采集方法息的采集方法息的采集方法息的采集方法2.3.5 2.3.5 2.3.5 2.3.5 基于规则映射的多源异构信息基于规则映射的多源异构信息基于规则映射的多源异构信息 基于规则映射的多源异构信息 同构化方法同构化方法同构化方法同构化方法虽然制造过 程信息具有 多源异构的 特点，逻辑 组织形式各 不相同，却 有着共性的 地方，能够 在领域知识 上对其进行 描述并促进 共同理解。虽然制造过 程信息具有 多源异构的 特点，逻辑 组织形式各 不相同，却 有着共性的 地方，能够 在领域知识 上对其进行 描述并促进 共同理解。制造过程信息的分类与结构制造过程信息的分类与结构2.3.5 2.3.5 2.3.5 2.3.5 基于规则映射的多源异构信息基于规则映射的多源异构信息基于规则映射的多源异构信息 基于规则映射的多源异构信息 同构化方法同构化方法同构化方法同构化方法?根据多源异构信息各自特点建立基于标准XML的映射规则，统一其数据模式。?生产现场的实时数据具有时效性的特点，根据实时性要求对其进行采集，建立时间关系模式数据源?从信息源提取的源数据通过规则映射匹配，被转化为统一格式的目标数据，并由不同的服务对这其进行访控、管理和封装。基于规则映射的匹配和转化过程基于规则映射的匹配和转化过程该方法已发表论文：面向服务的车间制造过 程信息集成运行系统研究.计算机集成制造 系统该方法已发表论文：面向服务的车间制造过 程信息集成运行系统研究.计算机集成制造 系统2.3.6 2.3.6 2.3.6 2.3.6 基于动态适配的多源异构信息基于动态适配的多源异构信息基于动态适配的多源异构信息 基于动态适配的多源异构信息 语义集成模式语义集成模式语义集成模式语义集成模式框架结构框架结构从横向上看：规则约束层通 过规则匹配从 语法结构和语 义两个层次实 现制造过程信 息语义集成；该框架中的信息是通过适配通道双 向流动的，可以实现信息源与集成 应用间的信息交互。从纵向上看该集成模式已录用论文：基于动态适 配的数控信息语义集成研究.计算机 集成制造系统该集成模式已录用论文：基于动态适 配的数控信息语义集成研究.计算机 集成制造系统2.3.7 2.3.7 2.3.7 2.3.7 基于复杂网络的生产进度提取基于复杂网络的生产进度提取基于复杂网络的生产进度提取 基于复杂网络的生产进度提取 和跟踪方法和跟踪方法和跟踪方法和跟踪方法制造过程信息传播关系网（制造过程信息传播关系网（ISRNMPISRNMP）模型）模型ISRNMP建模步骤ISRNMP建模步骤?建立ISRNMP中每结点的数据模型?生成ISRNMP?ISRNMP节点的删除?尺度的划分2.3.7 2.3.7 2.3.7 2.3.7 基于复杂网络的生产进度提取基于复杂网络的生产进度提取基于复杂网络的生产进度提取 基于复杂网络的生产进度提取 和跟踪方法和跟踪方法和跟踪方法和跟踪方法ISRNMPISRNMPISRNMPISRNMP的演化算法的演化算法的演化算法的演化算法对于网络中的任意节点，在t为演化周期T的整数倍时，其 相应的完成率和不确定度都将发生变化，其值就为这些节 点在该时刻的合同c生产进度。对于某个节点i，将其0、1T、2T、nT时刻的完成率和不确定度收集起来，就可 形成i节点生产进度随时间变化的情况图。根据企业的生产节拍，定义演化周期T在t0时刻，生成机理，初步形成一个制造网络在tiT时，从任务分派网中出度大于0，而入度为零的节 点出发采用深度优先方法，更新任务分派网和纯粹信息传递 网；并计算相应的完成率和不确定度，更新任务完成反馈网，同时根据删除机制，删除节点根据演化周期T，重复上述过程中的过程生产进度提取生产进度提取生产进度提取生产进度提取2.3.7 2.3.7 2.3.7 2.3.7 基于复杂网络的生产进度提取基于复杂网络的生产进度提取基于复杂网络的生产进度提取 基于复杂网络的生产进度提取 和跟踪方法和跟踪方法和跟踪方法和跟踪方法建立生产进度信息多尺度动态描述模型建立生产进度信息多尺度动态描述模型工位完成率模型工位完成率模型.1.,.2.,.).,(nDesLjikDesLijkALijkTeLijtkNumLijnALjinTeLjitnNumLjit jicFEskn=(,.)1.FEs c i jtLij A ky=工段完成率模型工段完成率模型.,.(,/,).,.kjkLij Num k tLijTe kLji A kyP c ij tLij Num k tLijTe kLji A ky=).,(),/,(),(t jicFEstjicPticFmj=该方法已公开专利：（CN101477370）已发表论文：一种基于制造过程信息传播关系网的生产进度提取和跟踪方法，中 国机械工程该方法已公开专利：（CN101477370）已发表论文：一种基于制造过程信息传播关系网的生产进度提取和跟踪方法，中 国机械工程内容提要内容提要内容提要内容提要1.概述1.概述1.1.1.1.概述概述概述概述2.作业车间制造过程信息的采集与集成2.作业车间制造过程信息的采集与集成2.2.2.2.作业车间制造过程信息的采集与集成作业车间制造过程信息的采集与集成作业车间制造过程信息的采集与集成作业车间制造过程信息的采集与集成3.制造过程信息化系统(eMES)3.制造过程信息化系统(eMES)3.3.3.3.制造过程信息化系统制造过程信息化系统制造过程信息化系统制造过程信息化系统(eMESeMESeMESeMES)4.应用案例4.应用案例4.4.4.4.应用案例应用案例应用案例应用案例3.1 3.1 3.1 3.1 制造过程信息化的需求制造过程信息化的需求制造过程信息化的需求制造过程信息化的需求能够动态掌握设备层（设备、操作人员等）状态，有利于生 产计划的动态调度和优化调度，有利于支持车间生产的高效组 织和运行；能够支持制造过程的无纸化，有利于提高制造过程信息交互 的速度和效率，实现制造过程对生产计划的快速响应；实现生产现场加工状态信息动态采集，可为ERP或管理层提供 生产进度、在制品状况、设备利用状况等关键数据支持，提高 企业管理水平，降低在制品库存、提高设备利用率；实现数控程序直接下载上传和管理，有利于数控程序快速下 达，缩短设备准备时间；特别是有利于数控程序的优化编制方 式和程序资源的再利用；支持企业间网络化协同制造，有利于产业链优化运行等等。?制造过程信息化的需求制造过程信息化的需求3.23.23.23.2制造过程信息化系统制造过程信息化系统制造过程信息化系统制造过程信息化系统构成构成构成构成制造执行系统制造执行系统MES车间设备层信息化系统车间设备层信息化系统EIS制造过程信息化系统（广义制造执行系统）制造过程信息化系统（广义制造执行系统）eMES车间及制造过组 织与管理技术车间及制造过组 织与管理技术制造过程数据采 集与监控技术制造过程数据采 集与监控技术制造装备控制技 术制造装备控制技 术3.3.3.3.2 2 2 2 eMESeMESeMESeMES系统系统系统系统?支持设备集成的制造执行系统(eMES)系统简介支持设备集成的制造执行系统(eMES)系统简介?车间设备层信息化系统既是企业信息化系统向车间层的深化部分-车间制造过程信息化系统（支持设备集成的制造执行系统eMES），又是一个可单独应用的支持车间及装备优化运行和管理的多功能平台。?系统是由设备层信息交互终端、各种功能应用软件、配套的管理控制软件、与企业其它信息化系统的集成接口以及网络化运行模式组成的软硬件一体化系统。?系统获得多项已授权的国家发明专利（例如：（ZL02113585.1、ZL02113492.8、ZL200410040446.3、ZL200710078406.1、ZL2007100785191）和多项软件证书，拥有完全自主知识产权。3.3.3.3.2 2 2 2 eMESeMESeMESeMES系统系统系统系统.企业其它信息系统集成接口层MES 功能层车间设备与操作者层EIS 功能层?eMES主要功能eMES主要功能1.无纸化支持功能1.无纸化支持功能（1）车间工作任务单下达（2）二维和三维图下达（3）加工工艺单下发（4）质检规程下达（5）图纸资料管理和防盗（6）图纸、工艺动态修改功能3.3.3.3.2 2 2 2 eMESeMESeMESeMES系统系统系统系统?eMES主要功能eMES主要功能2.制造过程状态信息采集2.制造过程状态信息采集（1）面向工人操作的人机交互界面（2）加工进度信息采集（3）在制品状态信息采集（4）设备状态信息采集（5）质量信息采集（6）各种统计数据上报等功能3.3.3.3.2 2 2 2 eMESeMESeMESeMES系统系统系统系统?eMES主要功能eMES主要功能3、数控程序的上传下载与优化管理3、数控程序的上传下载与优化管理（1）（1）数控程序的下载（2）数控程序的上传（3）数控编程方式的优化（4）数控程序的管理（版本管理、历史程序管理与重用、分发共享管理等）3.3.3.3.2 2 2 2 eMESeMESeMESeMES系统系统系统系统?EIS主要功能EIS主要功能4.机床故障处理专家系统5.加工过程和装配过程示教系统6.数控程序仿真7.数控机床运行参数自动采集系统8.加工过程刀具破损监控系统9.设备生产过程远程监视与管理系统4.机床故障处理专家系统5.加工过程和装配过程示教系统6.数控程序仿真7.数控机床运行参数自动采集系统8.加工过程刀具破损监控系统9.设备生产过程远程监视与管理系统3.3.3.3.2 2 2 2 eMESeMESeMESeMES系统系统系统系统1 可实现各类生产设备（通用机床、专用机床、数控机床等）和操作人员的集成于企业信息系统之中，实现车间设备层 的两大主体设备和工人与车间管理层，以及与上层的设计和 管理信息系统的网络化集成，为实现企业信息化系统的“顶 天立地”提供技术支持和保障。1 可实现各类生产设备（通用机床、专用机床、数控机床等）和操作人员的集成于企业信息系统之中，实现车间设备层 的两大主体设备和工人与车间管理层，以及与上层的设计和 管理信息系统的网络化集成，为实现企业信息化系统的“顶 天立地”提供技术支持和保障。3.3.3.3.3 3 3 3 eMESeMESeMESeMES作用作用作用作用?eMES的作用eMES的作用2 可实现二维、三维零件图、装配图下 发、加工程序加工下达,以及车间任务的 下达，甩掉图纸和帐表，支持车间生产 现场对任务的快速响应和优化组织，提 高生产效率；同时还具有避免生产现场 图纸太多和版本混淆造成加工错误，以 及图纸资料防盗保护、减少纸张资源消 耗等多种功能效益。2 可实现二维、三维零件图、装配图下 发、加工程序加工下达,以及车间任务的 下达，甩掉图纸和帐表，支持车间生产 现场对任务的快速响应和优化组织，提 高生产效率；同时还具有避免生产现场 图纸太多和版本混淆造成加工错误，以 及图纸资料防盗保护、减少纸张资源消 耗等多种功能效益。3.3.3.3.3 3 3 3 eMESeMESeMESeMES作用作用作用作用3 可实现生产现场信息可实时采集、反馈和监控，可为ERP 或管理层提供生产进度、在制品状况、设备利用状况等关 键数据支持从而支持车间生产高效、有序和优化运行，提 高车间生产能力。3 可实现生产现场信息可实时采集、反馈和监控，可为ERP 或管理层提供生产进度、在制品状况、设备利用状况等关 键数据支持从而支持车间生产高效、有序和优化运行，提 高车间生产能力。3.3.3.3.3 3 3 3 eMESeMESeMESeMES作用作用作用作用4.实现数控程序直接下载上传，有利于数控程序高效输入，提高设 备利用率；特别是有利于建立数控程序高效和优化编制方式，提高 加工效率。4.实现数控程序直接下载上传，有利于数控程序高效输入，提高设 备利用率；特别是有利于建立数控程序高效和优化编制方式，提高 加工效率。3.3.3.3.3 3 3 3 eMESeMESeMESeMES作用作用作用作用5 与设计、工艺、管理等系统紧密集成，保证了信息的一致性，特别是为ERP系统提供及时准确的生产制造信息，支持ERP系统正 确和高效运行。6 可实现管理人员对设备运行状态的远程监视和管理。7.其他作用：如动态掌握车间生产及设备状态信息，有利于支持 车间生产的高效组织、管理和优化调度；支持企业间网络化协同 制造，有利于产业链优化运行；形成企业信息化的一种可视化亮 点，有利于提高企业形象和市场竞争能力。5 与设计、工艺、管理等系统紧密集成，保证了信息的一致性，特别是为ERP系统提供及时准确的生产制造信息，支持ERP系统正 确和高效运行。6 可实现管理人员对设备运行状态的远程监视和管理。7.其他作用：如动态掌握车间生产及设备状态信息，有利于支持 车间生产的高效组织、管理和优化调度；支持企业间网络化协同 制造，有利于产业链优化运行