高效数控环境下单元化制造资源管理研究与应用
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摘要
目前，国际化市场竞争越来越激烈，使我国相当多的制造企业遇到了前所未有的挑战。为了摆脱这一困境，运用现代信息技术改造和提升制造业，将信息化和工业化结合，是符合我国制造业国情的一条发展之路；在制造类企业中，数控技术为制造技术发展和进步开辟了极为广阔的天地，在实现CIMS中扮演了极为重要的角色。因此，如何提高数控加工效率成为现今研究的一个热点。
本文结合国防科工委“高效数控加工技术研究—成飞示范工程”课题中单元化制造资源管理系统的研究与应用，从车间层开始围绕制造资源计划(MRP Ⅱ)和准时制生产(Just In Time，简称JIT)的需求并结合制造执行系统(Manufacturing Execution System)的特点对车间资源的管理作了一定的研究和探讨，并付诸实践，以适应先进的管理理念；实现了成飞数控加工中心刀具、量具、工装、物料等制造资源的计算机辅助管理，介绍了一些计划与调度管理、库存管理、成本管理的管理思想、理念及方法，完成了与车间生产调度部门、工艺部门、经营管理部门的信息共享和集成，从制造资源的角度保证了成飞数控加工中心的生产能有序、受控的进行；对今后的车间层制造资源管理探索出了一条切实可行的解决途径。
本文以刀具管理为例，研究了高效数控环境下制造资源管理的现实需求及主要的工作流程；采用IDEFO、IDEF1X方法建立了系统的功能模型和信息模型；并在车间局域网的支持下，采用联合应用开发(JAD)方法(即程序开发人员与最终用户共同开发系统)，以先进的管理理论为指导，结合生产现场的实际情况，利用成熟的软件开发工具开发了C／S模式下的计算机辅助制造资源管理系统软件。
通过单元化资源管理系统的应用，使成飞数控加工中心的制造资源管理上了一个新台阶，数控加工效率得到很大提高，完成了国防科工委“高效数控加工技术研究”课题对此部分要求。
Now, the competition in internationalization market is more and more vigorous, and makes lots of manufacturing business enterprise of our country meet the unprecedented challenge. To get away from this predicament, to reform and promote manufacturing industry with modern information technique, and to combine information technique and industrialization is the road of a development that accords with the national conditions of our country; The technology of numerical control has opened up the very vast universe for the development and advancement of manufacturing enterprise automation and manufacturing technical, and has acted very important role in CIMS. How to raise the machining efficiency of numerical control is becoming a hot point that is studied nowadays.
This paper combines the application and research of cellular manufacturing resource management system in high-efficient numerical control machining technique research of COMMISSION OF SCIENCE TECHNOLOGY AND INDUSTRY FOR NATIONAL DEFENSE and demonstration project research of CHENGDU AEROCRAFT CORPORATION, studies and practice the management of workshop's resource management which according to MRP Hand JIT 's thoughts and the characteristic of Manufacturing Execution System to meet advanced management concept; Have realized the computer-assisted management of the measuring tool, cutter, fixture and material in NUMERICAL CONTROL MANUFACTURING CENTER of CHENGDU AEROCRAFT CORPORATION, Have introduced some manage method, concept and the management thought in Production Planning and Controlling management, stock management and cost management; Makes the information of cost manage department, technology department and resource management department can be shared and integrated with each other, have guaranteed the production of NUMERICAL CONTROL MANUFACTURING CENTER of CHENGDU AEROCRAFT CORPORATION can go on by order;
This paper is taking the management of cutter as a sample, have studied the major working process and the realistic demand of resource management in the environment of numerical control; Have established systematic function model and information model with the method of IDEFO, IDEF1X; Under the support of intranet, with the method of joint application and development, combines advanced management theory and reality, using mature software development tool, this paper have developed the computer-aided manufacturing resource management software under the pattern of C/S.
Through the application of resource management system, the manufacturing resource management of NUMERICAL CONTROL MANUFACTURING CENTER of CHENGDU AEROPLANE CORPORATION has gone up a new step, and the numerical control machining efficiency has got great raising. This study completes partial program of "the research of high-efficient numerical control machining technique" for COMMISSION OF SCIENCE TECHNOLOGY AND INDUSTRY FOR NATIONAL DEFENSE.
本文结合国防科工委“高效数控加工技术研究—成飞示范工程”课题中单元化制造资源管理系统的研究与应用，从车间层开始围绕制造资源计划(MRP Ⅱ)和准时制生产(Just In Time，简称JIT)的需求并结合制造执行系统(Manufacturing Execution System)的特点对车间资源的管理作了一定的研究和探讨，并付诸实践，以适应先进的管理理念；实现了成飞数控加工中心刀具、量具、工装、物料等制造资源的计算机辅助管理，介绍了一些计划与调度管理、库存管理、成本管理的管理思想、理念及方法，完成了与车间生产调度部门、工艺部门、经营管理部门的信息共享和集成，从制造资源的角度保证了成飞数控加工中心的生产能有序、受控的进行；对今后的车间层制造资源管理探索出了一条切实可行的解决途径。
本文以刀具管理为例，研究了高效数控环境下制造资源管理的现实需求及主要的工作流程；采用IDEFO、IDEF1X方法建立了系统的功能模型和信息模型；并在车间局域网的支持下，采用联合应用开发(JAD)方法(即程序开发人员与最终用户共同开发系统)，以先进的管理理论为指导，结合生产现场的实际情况，利用成熟的软件开发工具开发了C／S模式下的计算机辅助制造资源管理系统软件。
通过单元化资源管理系统的应用，使成飞数控加工中心的制造资源管理上了一个新台阶，数控加工效率得到很大提高，完成了国防科工委“高效数控加工技术研究”课题对此部分要求。
Now, the competition in internationalization market is more and more vigorous, and makes lots of manufacturing business enterprise of our country meet the unprecedented challenge. To get away from this predicament, to reform and promote manufacturing industry with modern information technique, and to combine information technique and industrialization is the road of a development that accords with the national conditions of our country; The technology of numerical control has opened up the very vast universe for the development and advancement of manufacturing enterprise automation and manufacturing technical, and has acted very important role in CIMS. How to raise the machining efficiency of numerical control is becoming a hot point that is studied nowadays.
This paper combines the application and research of cellular manufacturing resource management system in high-efficient numerical control machining technique research of COMMISSION OF SCIENCE TECHNOLOGY AND INDUSTRY FOR NATIONAL DEFENSE and demonstration project research of CHENGDU AEROCRAFT CORPORATION, studies and practice the management of workshop's resource management which according to MRP Hand JIT 's thoughts and the characteristic of Manufacturing Execution System to meet advanced management concept; Have realized the computer-assisted management of the measuring tool, cutter, fixture and material in NUMERICAL CONTROL MANUFACTURING CENTER of CHENGDU AEROCRAFT CORPORATION, Have introduced some manage method, concept and the management thought in Production Planning and Controlling management, stock management and cost management; Makes the information of cost manage department, technology department and resource management department can be shared and integrated with each other, have guaranteed the production of NUMERICAL CONTROL MANUFACTURING CENTER of CHENGDU AEROCRAFT CORPORATION can go on by order;
This paper is taking the management of cutter as a sample, have studied the major working process and the realistic demand of resource management in the environment of numerical control; Have established systematic function model and information model with the method of IDEFO, IDEF1X; Under the support of intranet, with the method of joint application and development, combines advanced management theory and reality, using mature software development tool, this paper have developed the computer-aided manufacturing resource management software under the pattern of C/S.
Through the application of resource management system, the manufacturing resource management of NUMERICAL CONTROL MANUFACTURING CENTER of CHENGDU AEROPLANE CORPORATION has gone up a new step, and the numerical control machining efficiency has got great raising. This study completes partial program of "the research of high-efficient numerical control machining technique" for COMMISSION OF SCIENCE TECHNOLOGY AND INDUSTRY FOR NATIONAL DEFENSE.
引文
[1]严新民，《计算机集成制造系统》，两北工业大学出版社，1999．3
[2]《高效数控加工技术研究总体详细设计》，中国航空制造工程研究所
[3]《单元化制造资源管理系统详细设计》，西北工业大学系统集成工程研究所
[4]程控、革扬，《MRP Ⅱ／ERP原理及应用》， 清华大学出版社，2002．10
[5]陈禹六，《IDEF建模分析和设计方法》， 清华大学出版社，1999
[6]范玉顺． 《复杂系统的面向对象建模、分析与设计》，清华大学出版社
[7]陈禹六，《计算机集成制造(CIM)系统设计和实施方法论》清华大学出版社，1996．4
[8]熊光楞， 《计算机集成制造系统的组成与实施》，清华大学出版社，1997．6
[9]陈建荣，《分布式数据库设计导论》，清华大学出版社．1992
[10]殷人昆，《实用面向对象软件工程教程》，电子工业出版社， 1998．6
[11]潘莹玉，“企业信息化的新选择”．《电力系统通信》，2000．1
[12]张峥嵘、袁清珂“21世纪制造业的特点及其关键技术”，《机械工程师》，1999．1
[13]戴毅茹、严隽薇、张晓棠，“面向对象技术的资源建模方法”，《计算机集成制造系统—CIMS)，2001．10
[14]王杰、殷国富、蒋玉明，“面向中小犁企业的CIMS方案设计与实施”，《机械》，1998年25卷第1期
[15]朱剑英，“信息技术与机械工程”，《制造技术与机床》2001．8
[16]张伯鹏，“信息驱动的数字化制造”，《机械设计与制造工程》，1999．7
[17]饶运清、刘世平、李淑霞、李培根，“敏捷化车间制造执行系统研究”，《中国机械工程》，2000．5
[18]王蕾、葛研军、巩亚东、王宛山，“网络制造环境下数控加工技术的研究”，《机械与电子》，2002．2
[19]邹十践，“展望21世纪的制造科学初探我国制造业的发展思路”，《江苏大学学报》，2002．3
[20]朱森第，“我国装备制造业的现状与发展战略”，《机电工程技术》，2002．2
[21]易志斌，“关于提高飞机制造企业数控效率的思考”，《航空科学技术》，2001．3
[22]崔南方，“CIMS中MRP Ⅱ与CAD／CAPP／CAM的信息集成方法”，《计算机工程与应用》， 1998．4
[23]张书亭、杨建军、邹学礼，“面向敏捷制造车间的制造执行系统研究”，《新技术新工艺》，2000．12
[24]李波、邬学礼、杨建军，“面向CIMS的物流管理系统”，《制造业自动化》，2002．11
[25]王平心、于洪涛、张枫，“作业成本法的产生及其新发展”，《西安交通大学学报》，2001．3
[26]陈岱，“制造资源计划MRP Ⅱ系统”，《工业控制计算机》，1998．5
[27]周卫峰、易红、郭晓菊，“中小企业ERP系统与供应链管理”，《机械设计与制造工程》，2002．9
[28]王细洋、杨卫平、王有远，“敏捷制造：内涵与关键”，《南昌航空工业学院学报》，1999．3
[29]李惠云，“MRP Ⅱ与先进生产技术”，《河北工业科技》，1998．2
[30]刘韬，《DELPH数据库编程》，人民邮电出版社
[31]易成贵，“计算机辅助生产管理技术发展动向”，《电脑开发与应用》．1995．5
[32]田雨华等，“精良生产、敏捷制造与CIMS”，《国外兵器动向》，1994．5
[33]蒋明炜，“九十年代制造业管理信息系统新动向”，《计算机世界》，1995
[34]MESA International, "MES Explained: A High Level Vision," White Paper6(Pittsburgh: Manufacturing Execution Systems Assoc., 1997).
[35]MESA International, " MES Functionalities & MRP to MES Data Flow Possibilities," White Paper2 (Pittsburgh: Manufacturing Execution Systems Assoc., 1997).
[36]孙宇、陈杰、蒋晓春、李东波，“略论制造执行系统研究”《高技术通讯》，1999．10
[37]黄梯云，《管理信息系统导论》．机械工业出版社，1997
[38]周华、杨建军、邓家盚，“基于全能体的MES构建”，《制造业自动化》，2001．02
[39]丁武学、龚光容、周雨晴，“FMS刀具准备系统研究”，《机械科学与技术》，2001．01
[40]马良渝、郭志雄，“MRR Ⅱ中的安全库存和需求决策”，《现代计算机》，1999．03
[41]邹昌平、李思英、黄晓河，“制造业常用信息技术术语释义”，《重庆工学院学报》，2001．02
[42]伍乃骐、毛宁、陈庆新，“敏捷制造和企业的竞争与合作”，《CIMS-CHINA’98论文集》，1998．08
[43]李永戎、田雨华、高原，“敏捷制造的应用于实施途径”，《CIMS-CHINA’98论文集》，1998．08
[44]MESA International, " Controls Definition & MES to Controls Data Flow Possibilities", MESA International , 1995.8:3
[45]周焕明、邓宏筹，“敏捷制造使能技术开发研究”，《航空制造技术》，1999．06
[46]邓宏筹、胡春晓、刘现柱，“敏捷制造模式探索研究”，《计算机集成制造与CIMS》，1997．06
[47]Cooper R, Kaplan R. Activity Based Costing: Resource Management at its Best. Harvard Manager, 1991, p87-94
[48]Cooper R, Kaplan R. Measure Costs Right: make the Right Decisions. Harvard Business Review, 1998, No. 5, pp96-103
[49]Gupta Y. P., Life cycle cost models and associated uncertainties[R]. In Electronics Systems Effectiveness and Life Cycle Costing, NATO ASI Series,
Vol. F. J. K. Skwirzynski (ed.) , 1983, p535～549
[50]http://www.cims.edu.cn
[51]http://erpchina, easthome, net/xueshu, htm
[52]http://www.e-works, net. cn
[53]吴忠，“制造单元重组优化研究”，西北工业大学博士学位论文，2000．7
[54]Ronald J. Norman., "OBJECT-ORIENTED SYSTEMS ANALYSIS AND DESIGN",清华大学出版社．Prentice-Hall Iternational Inc. 1998
[55]Shaw C. Feng, "Manufacturing Planning and Execution Software Interfaces", Journal of Manufacturing Systems, Vol.19/No.l,2000
[56]Mini Guo, "Automatic Transformation from Data Flow Diagram to Structure Chart" ,Software Engineering Notes, Vol. 22/No. 4, 1997
[57]Randal J.Peters, "An Axiomatic Model of Dynamic Schema Evolution in Objectbase Systems " , ACM Transactions on Database Systems, Vol. 22, No.l,March 1997
[58]罗耀辉，“集成环境下车间作业计划调度系统的研究”，西北工业大学硕士学位论文，2002．3
[59]孙树栋、邓为民、谢规良，“基于成本控制的车间生产管理系统”，《中国机械工程》，2001．03
[60]马跃、张兴全、刘晓冰、蒙秋男，“基于MRPⅡ和MES的车间成本管理系统”，《组合机床与自动化加工技术》，2002．3
[61]余晓燕，“计算机辅助刀具管理的探讨”，《航空制造技术》，1999s
[62]2001年航空制造技术学术交流会论文集，2001．08
[63]国家863计划自动化领域发展战略研讨会论文集，1999．01
[64]863／CIMS主题应用示范工程经验交流会论文集，1998．05
[65]“成飞数控中心信息条码系统详细设计方案”，成飞数控加工中心，2003．02
[2]《高效数控加工技术研究总体详细设计》，中国航空制造工程研究所
[3]《单元化制造资源管理系统详细设计》，西北工业大学系统集成工程研究所
[4]程控、革扬，《MRP Ⅱ／ERP原理及应用》， 清华大学出版社，2002．10
[5]陈禹六，《IDEF建模分析和设计方法》， 清华大学出版社，1999
[6]范玉顺． 《复杂系统的面向对象建模、分析与设计》，清华大学出版社
[7]陈禹六，《计算机集成制造(CIM)系统设计和实施方法论》清华大学出版社，1996．4
[8]熊光楞， 《计算机集成制造系统的组成与实施》，清华大学出版社，1997．6
[9]陈建荣，《分布式数据库设计导论》，清华大学出版社．1992
[10]殷人昆，《实用面向对象软件工程教程》，电子工业出版社， 1998．6
[11]潘莹玉，“企业信息化的新选择”．《电力系统通信》，2000．1
[12]张峥嵘、袁清珂“21世纪制造业的特点及其关键技术”，《机械工程师》，1999．1
[13]戴毅茹、严隽薇、张晓棠，“面向对象技术的资源建模方法”，《计算机集成制造系统—CIMS)，2001．10
[14]王杰、殷国富、蒋玉明，“面向中小犁企业的CIMS方案设计与实施”，《机械》，1998年25卷第1期
[15]朱剑英，“信息技术与机械工程”，《制造技术与机床》2001．8
[16]张伯鹏，“信息驱动的数字化制造”，《机械设计与制造工程》，1999．7
[17]饶运清、刘世平、李淑霞、李培根，“敏捷化车间制造执行系统研究”，《中国机械工程》，2000．5
[18]王蕾、葛研军、巩亚东、王宛山，“网络制造环境下数控加工技术的研究”，《机械与电子》，2002．2
[19]邹十践，“展望21世纪的制造科学初探我国制造业的发展思路”，《江苏大学学报》，2002．3
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[21]易志斌，“关于提高飞机制造企业数控效率的思考”，《航空科学技术》，2001．3
[22]崔南方，“CIMS中MRP Ⅱ与CAD／CAPP／CAM的信息集成方法”，《计算机工程与应用》， 1998．4
[23]张书亭、杨建军、邹学礼，“面向敏捷制造车间的制造执行系统研究”，《新技术新工艺》，2000．12
[24]李波、邬学礼、杨建军，“面向CIMS的物流管理系统”，《制造业自动化》，2002．11
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[26]陈岱，“制造资源计划MRP Ⅱ系统”，《工业控制计算机》，1998．5
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[28]王细洋、杨卫平、王有远，“敏捷制造：内涵与关键”，《南昌航空工业学院学报》，1999．3
[29]李惠云，“MRP Ⅱ与先进生产技术”，《河北工业科技》，1998．2
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[31]易成贵，“计算机辅助生产管理技术发展动向”，《电脑开发与应用》．1995．5
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[33]蒋明炜，“九十年代制造业管理信息系统新动向”，《计算机世界》，1995
[34]MESA International, "MES Explained: A High Level Vision," White Paper6(Pittsburgh: Manufacturing Execution Systems Assoc., 1997).
[35]MESA International, " MES Functionalities & MRP to MES Data Flow Possibilities," White Paper2 (Pittsburgh: Manufacturing Execution Systems Assoc., 1997).
[36]孙宇、陈杰、蒋晓春、李东波，“略论制造执行系统研究”《高技术通讯》，1999．10
[37]黄梯云，《管理信息系统导论》．机械工业出版社，1997
[38]周华、杨建军、邓家盚，“基于全能体的MES构建”，《制造业自动化》，2001．02
[39]丁武学、龚光容、周雨晴，“FMS刀具准备系统研究”，《机械科学与技术》，2001．01
[40]马良渝、郭志雄，“MRR Ⅱ中的安全库存和需求决策”，《现代计算机》，1999．03
[41]邹昌平、李思英、黄晓河，“制造业常用信息技术术语释义”，《重庆工学院学报》，2001．02
[42]伍乃骐、毛宁、陈庆新，“敏捷制造和企业的竞争与合作”，《CIMS-CHINA’98论文集》，1998．08
[43]李永戎、田雨华、高原，“敏捷制造的应用于实施途径”，《CIMS-CHINA’98论文集》，1998．08
[44]MESA International, " Controls Definition & MES to Controls Data Flow Possibilities", MESA International , 1995.8:3
[45]周焕明、邓宏筹，“敏捷制造使能技术开发研究”，《航空制造技术》，1999．06
[46]邓宏筹、胡春晓、刘现柱，“敏捷制造模式探索研究”，《计算机集成制造与CIMS》，1997．06
[47]Cooper R, Kaplan R. Activity Based Costing: Resource Management at its Best. Harvard Manager, 1991, p87-94
[48]Cooper R, Kaplan R. Measure Costs Right: make the Right Decisions. Harvard Business Review, 1998, No. 5, pp96-103
[49]Gupta Y. P., Life cycle cost models and associated uncertainties[R]. In Electronics Systems Effectiveness and Life Cycle Costing, NATO ASI Series,
Vol. F. J. K. Skwirzynski (ed.) , 1983, p535～549
[50]http://www.cims.edu.cn
[51]http://erpchina, easthome, net/xueshu, htm
[52]http://www.e-works, net. cn
[53]吴忠，“制造单元重组优化研究”，西北工业大学博士学位论文，2000．7
[54]Ronald J. Norman., "OBJECT-ORIENTED SYSTEMS ANALYSIS AND DESIGN",清华大学出版社．Prentice-Hall Iternational Inc. 1998
[55]Shaw C. Feng, "Manufacturing Planning and Execution Software Interfaces", Journal of Manufacturing Systems, Vol.19/No.l,2000
[56]Mini Guo, "Automatic Transformation from Data Flow Diagram to Structure Chart" ,Software Engineering Notes, Vol. 22/No. 4, 1997
[57]Randal J.Peters, "An Axiomatic Model of Dynamic Schema Evolution in Objectbase Systems " , ACM Transactions on Database Systems, Vol. 22, No.l,March 1997
[58]罗耀辉，“集成环境下车间作业计划调度系统的研究”，西北工业大学硕士学位论文，2002．3
[59]孙树栋、邓为民、谢规良，“基于成本控制的车间生产管理系统”，《中国机械工程》，2001．03
[60]马跃、张兴全、刘晓冰、蒙秋男，“基于MRPⅡ和MES的车间成本管理系统”，《组合机床与自动化加工技术》，2002．3
[61]余晓燕，“计算机辅助刀具管理的探讨”，《航空制造技术》，1999s
[62]2001年航空制造技术学术交流会论文集，2001．08
[63]国家863计划自动化领域发展战略研讨会论文集，1999．01
[64]863／CIMS主题应用示范工程经验交流会论文集，1998．05
[65]“成飞数控中心信息条码系统详细设计方案”，成飞数控加工中心，2003．02