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1、引言

隨著科學技術的進步和市場需求的發(fā)展變化，中小批量、多品種、高質量、交貨期短和低生產成本已逐漸成為制造業(yè)明顯的特征。這要求企業(yè)對市場和用戶的需求變化能作出快速響應，并具有較高的柔性和應變能力，從而增強企業(yè)競爭力。制造業(yè)立足于發(fā)展*制造技術，提出了許多*的制造理論，例如：計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）、并行工程（CE）、靈捷制造（AM）等。加工設備的高度自動化無力進一步降低企業(yè)的生產成本，而必須在適度自動化的基礎上，采用*的生產管理模式。我國制造業(yè)除設備相對落后外，更突出的問題是生產管理模式的落后，尤其是中小批量、多品種生產類型車間的生產管理和控制方式，已成為企業(yè)發(fā)展的障礙。因此，改革現(xiàn)有的車間生產組織形式，采用計算機輔助生產管理和控制手段成為一項緊迫任務。
　　
針對車間中隨時隨地都會發(fā)生干擾的情況，直接采用MRPⅡ系統(tǒng)進行車間生產管理和控制不能達到預期效果。一種面向中小批量、多品種生產類型車間的生產管理和控制方案——獨立制造島生產模式，成為當前一種較為*的可選方案［1，2］。獨立制造島是在成組技術基礎上發(fā)展起來的一種車間柔性制造形式。它在對車間傳統(tǒng)生產組織形式進行變革的同時，不盲目追求加工設備的高度自動化，而強調在現(xiàn)有設備條件下信息流的自動化，其主要特征如下：
（1）封閉性　以成組技術為基礎，在島內構成一個相對封閉、獨立的制造單元；
（2）兼容性　數(shù)控機床與普通機床并存，不盲目追求物料流的自動化；
（3）分布性　將過去集中式的生產準備、計劃和控制改為分布式，將權力下放給車間、制造島，以人為本、責權分明，充分發(fā)揮人的積極因素。
（4）集成性　利用計算機技術將工藝設計、生產作業(yè)計劃和制造過程有機地連成一體，在制造島內實現(xiàn)信息流的自動化。

2、獨立制造島生產模式的原理及實施方案

采用獨立制造島生產模式的車間，要按照成組技術的原則，將零件劃分為制造族，在島內僅完成某特定零件族的加工。利用網絡技術將數(shù)控編程系統(tǒng)、各制造島內的CAPP、車間作業(yè)計劃系統(tǒng)等在車間范圍內聯(lián)網，建立車間生產管理和控制的集成環(huán)境。

2.1　車間生產管理和控制原理
本文對車間生產管理、控制系統(tǒng)以及獨立制造島的分析、討論，是以天津液壓機械（集團）有限公司的泵體加工為背景。該公司生產的泵類系列品種廣泛，其泵體加工屬中小批量、多品種生產類型。本文在原泵體加工生產線的設備條件下，按獨立制造島生產模式，提出如圖1所示的機床布局方案，在該島內完成泵體加工所需的各種工序。采用該種布局方案明顯改善了物料流。
 

圖1　泵體制造島機床布局

車間生產管理和控制系統(tǒng)結構如圖2所示。首先，車間生產管理系統(tǒng)接受MRPⅡ系統(tǒng)下達的加工任務信息或直接輸入加工任務信息，并從設計部門的CAD系統(tǒng)調入零件技術圖紙。然后，生產管理系統(tǒng)根據(jù)成組技術的原則將零件分類、編碼，并按照零件分類、編碼的情況，將加工任務分配給相應的制造島。zui后，在車間及相應的制造島內完成工藝設計、數(shù)控編程、作業(yè)計劃編制等，并生成、打印各種工藝文件。在系統(tǒng)方案中還包括相應的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，如加工任務數(shù)據(jù)庫、車間（制造島）資源數(shù)據(jù)庫、工藝方案數(shù)據(jù)庫、在制品數(shù)據(jù)庫、排序方案數(shù)據(jù)庫、工廠日歷數(shù)據(jù)庫等。

圖2　生產管理和控制系統(tǒng)結構

在車間生產管理和控制計算機系統(tǒng)中，網絡操作系統(tǒng)采用Windows NT Server 4.0，工作站采用Windows 95，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)采用FoxPro 5.0 for Windows，開發(fā)語言采用Borland C＋＋5.0 for Windows。圖3為系統(tǒng)網絡結構圖。

圖3　系統(tǒng)網絡結構

2.2　獨立制造島作業(yè)計劃的調度規(guī)則
采用獨立制造島生產模式的車間，將車間作業(yè)計劃進一步分解成各個獨立制造島的作業(yè)計劃，車間生產作業(yè)計劃及實時調度系統(tǒng)研究、開發(fā)的工作轉變?yōu)楠毩⒅圃鞃u作業(yè)計劃及實時調度系統(tǒng)的研究、開發(fā)。其目的是：
（1）保證工期、按時完成所接受的任務；
（2）提高制造過程的柔性和完成“急件”任務的應變能力；
（3）減少庫存。
　　
獨立制造島作業(yè)計劃的調度規(guī)則是指。通過給定加工點次序的規(guī)則，確定一隊加工任務，可采用優(yōu)先權規(guī)則作為作業(yè)計劃的調度規(guī)則。一隊加工任務按優(yōu)先權的次序進行加工。一項任務完成后，就將其納入加工路線中的下一個加工點的任務隊列中，成為下一加工點的機床負荷［3，4］。
　　
對于泵體制造島作業(yè)計劃的調度規(guī)則，采用下列優(yōu)先權規(guī)則：
（1）工期zui短的任務優(yōu)先權zui高；
（2）加工時間zui短的任務優(yōu)先權zui高；
（3）“緩沖zui少”的任務優(yōu)先權zui高。

無論采用哪種優(yōu)先權規(guī)則，“急件”任務的優(yōu)先權總是zui高。采用上述調度規(guī)則可獲得多種作業(yè)計劃方案，對上述方案進行評價后，選擇一種相對*的方案作為獨立制造島的作業(yè)計劃方案。如果制造島內發(fā)生干擾情況，可根據(jù)新情況重新生成新的作業(yè)計劃來滿足工期要求。

3、結束語

采用獨立制造島生產模式將車間分解成多個相互獨立、各自封閉的獨立制造島，是對車間傳統(tǒng)生產組織形式的變革。獨立制造島建成后打破了原來的部門界限，緊密了生產過程中各環(huán)節(jié)的，提高了車間的交貨能力。在獨立制造島中應用計算機輔助作業(yè)計劃系統(tǒng)可縮短零件的制造周期、緩解生產中的瓶頸問題，提高了企業(yè)（車間）生產活動的柔性和對市場需求變化的應變能力。

參考文獻

[1]　張曙.新的模式：獨立制造島和分散網絡化生產系統(tǒng).機電一體化，1997，3（4）：37～40
[2]　牛興華，孫其新，陳紅等.一種面向車間的CIM方案.天津理工學院學報，1998，14（4）：39～41
[3]　吳錫英.計算機輔助機械制造.南京：東南大學出版社，1990
[4]　［美］M.P 格羅斯，E.W 小齊默斯.翁世修，王鷺等譯． CAD/CAM.北京：科學出版社，1991