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船舶板材切割车间数字化制造管控系统开发
| 论文题名： | 船舶板材切割车间数字化制造管控系统开发 |
| 关键词： | 船舶板材切割车间;数字化制造;管控系统;数据采集;通讯技术;工时预测;生产调度 |
| 摘要： | 车间数字化制造管控系统对提高车间网络化管理水平以及增强船厂竞争力具有重要作用。针对A船厂的加工车间和信息管理系统近乎脱节、生产管理人员根据经验安排加工任务以及作业人员无法及时上报现场加工状况的问题，本文开发了板材切割车间管控系统，实现了切割车间基础数据管理、网络通讯管理、数据采集与监控、数控程序管理、车间作业计划管理以及车间数据分析与报表管理功能。本系统主要研究内容与进展如下： (1)船舶板材切割车间数字化制造管控系统总体方案设计。首先分析了板材切割车间生产工艺流程以明确系统需求，然后根据需求划分了系统功能模块，接着根据车间现状设计了系统的总体架构，实现了管控系统的方案设计。 (2)船舶板材切割车间多源异构数据采集技术研究。首先分析了MTConnect体系架构和常用的车间设备数据采集方法，然后分别为板材切割车间的钢板预处理流水线、数控印字划线机、等离子切割机和应用层客户端建立了设备信息模型，接着基于Modbus、FOCAS等技术设计了各台设备对应的Adapter并完成了Agent和Client的开发。 (3)船舶板材切割车间服务器数据管理与通讯技术研究。首先根据工件、用户和设备三类主体设计了管控系统主体数据表，然后依托Adapter和Agent之间存在的Socket通讯机制实现了多线程通信和处理网络异常的心跳包程序。接着根据TaskInterface接口组件设计了切割车间实时派工机制，同时开发了主要用于传输NC文件的FTP服务器和客户端。 (4)船舶板材切割车间作业计划管理技术研究。针对ERP系统下达的月度加工计划，本系统首先采用层次分析法对工单进行优先级排序，然后采用BP神经网络预估工单的加工工时，在切割车间加工能力范围内根据优先级确定车间日加工计划。接着基于车间日加工计划，系统生产调度模块采用遗传鲸鱼混合算法规划每块钢板的加工路线，缩短切割车间完工时间。 (5)船舶板材切割车间管控系统开发与验证。首先分析了切割车间管控系统的应用背景和管理人员对车间加工信息透明化的需求，然后实现了对基础数据管理模块、数据采集与监控模块、作业计划管理模块、数控程序管理模块、数据分析与报表管理模块的开发并简要展示应用情况。 本文开发的系统解决了A船厂板材切割车间加工效率低下、现场生产管理混乱等问题，研究成果对其他车间的数字化建设具有借鉴指导意义。 |
| 作者： | 姚振宇 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 刘会霞 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏大学 |
| 学位年度： | 2020 |
| 正文语种： | 中文 |
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