基于SOA和柔性制造技術(shù)的生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)*

李亞凱，沈 彥，周一軍

(上海西派埃智能化系統(tǒng)有限公司，上海 200233)

0 引言

柔性制造技術(shù)FMT (Flexible Manufacturing Technology)是指可以根據(jù)需求變化而對產(chǎn)品種類或生產(chǎn)方式迅速調(diào)整的現(xiàn)代化制造技術(shù)[1]，基于此技術(shù)運(yùn)行的系統(tǒng)即柔性制造系統(tǒng)FMS (Flexible Manufacturing System)。柔性制造系統(tǒng)是可以滿足生產(chǎn)加工對象靈活切換的，由物料存儲設(shè)備、物料流轉(zhuǎn)設(shè)備、數(shù)控加工設(shè)備、信息控制系統(tǒng)組成的自動化加工系統(tǒng)。柔性制造系統(tǒng)是面向即時生產(chǎn)JIT(Just In Time)理念的，是適用于小品種多批次的生產(chǎn)場景的解決方案，可以提高生產(chǎn)的快速性、準(zhǔn)確性和精益性。

1967年，英國研制了“系統(tǒng)24”，該系統(tǒng)是由6臺模塊化結(jié)構(gòu)的多工序數(shù)控機(jī)床組成，實現(xiàn)了第一個柔性制造系統(tǒng)。日本、前蘇聯(lián)、德國等也在60年代至70年代初開展了柔性制造系統(tǒng)的研發(fā)[2]。此后柔性制造技術(shù)得以迅速發(fā)展，在80年代初期進(jìn)入實用階段。90年代以后，隨著微電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)、機(jī)械和控制設(shè)備的發(fā)展，柔性制造技術(shù)伴隨著計算機(jī)集成制造系統(tǒng)的發(fā)展(Computer Integrated Manufacturing System，CIMS)日趨成熟。隨著傳統(tǒng)制造技術(shù)不能滿足市場對多品種小批量的生產(chǎn)要求，在全球化競爭的今天，柔性制造技術(shù)已成為全球各國研發(fā)的重點。日本工業(yè)在柔性制造技術(shù)幾十年的發(fā)展過程中，利用柔性制造系統(tǒng)取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益[3]；我國發(fā)展與應(yīng)用柔性制造系統(tǒng)較晚，但近年來發(fā)展較快，多家企業(yè)開發(fā)制造了柔性制造系統(tǒng)，說明我國柔性制造系統(tǒng)的研發(fā)能力近年來取得了明顯的提升和發(fā)展。

近年來，國內(nèi)不少企業(yè)都陸續(xù)實施了ERP(企業(yè)資源計劃系統(tǒng))-MES(制造執(zhí)行系統(tǒng))-PCS(過程控制系統(tǒng))，建設(shè)數(shù)字化生產(chǎn)車間[4-5]。但MES下發(fā)工單之后，工單的執(zhí)行單元仍是孤立的子系統(tǒng)。各子系統(tǒng)相對獨立自治、分布存在，存在信息孤島，相互協(xié)調(diào)困難，仍需人為決策。因此需要一套信息控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)車間資源集成、智能決策、自動控制調(diào)度，此系統(tǒng)即生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)，其在柔性制造系統(tǒng)中扮演著信息控制的角色。

3C行業(yè)絲網(wǎng)印刷屬于勞動密集型產(chǎn)業(yè)，生產(chǎn)模式屬于典型的離散型生產(chǎn)，機(jī)臺運(yùn)行模式單一，切換在制品不靈活，步驟繁瑣耗時長。因此，以離散制造的3C行業(yè)絲網(wǎng)印刷車間為研究和應(yīng)用對象，提出基于SOA和柔性制造技術(shù)的生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)，并對生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)流程、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、系統(tǒng)架構(gòu)、集成架構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計。最后，通過實際生產(chǎn)車間對所設(shè)計系統(tǒng)進(jìn)行了實施和驗證，證明了生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)的實用性和先進(jìn)性。

1 生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)設(shè)計方案

生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)負(fù)責(zé)整個車間信息集成及調(diào)度處理，通過將車間的倉儲系統(tǒng)(立體倉庫)、物流系統(tǒng)(AGV)、產(chǎn)品跟蹤系統(tǒng)(RFID)、生產(chǎn)加工系統(tǒng)(生產(chǎn)機(jī)臺)等相互獨立的系統(tǒng)連接、協(xié)調(diào)、調(diào)度，實現(xiàn)車間自動生產(chǎn)上下料。與同類型產(chǎn)品相比，基于SOA和柔性制造技術(shù)的生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)具備更齊全的數(shù)據(jù)接口以及通用型的框架設(shè)計，可適配各類廠商的物流、倉儲、追蹤等車間子系統(tǒng)，具備通用性與可移植性。

1.1 車間控制流程

車間控制流程如圖1所示。從上到下可以分為4個層級，第一層為車間總控層，包含生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)，負(fù)責(zé)按工單對設(shè)備排產(chǎn)，設(shè)定車間運(yùn)行模式，機(jī)臺參數(shù)下載，生產(chǎn)調(diào)度和監(jiān)控。第二層為車間子系統(tǒng)層，包含立庫系統(tǒng)、SCADA系統(tǒng)、AGV系統(tǒng)和RFID系統(tǒng)，負(fù)責(zé)接收生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)的調(diào)度命令，解析后向設(shè)備PLC下發(fā)信號指令[6]。由于機(jī)臺PLC呼料請求實時性強(qiáng)，信號點眾多，系統(tǒng)直連檢測負(fù)荷大。為解決實時讀寫性能問題，設(shè)立SCADA系統(tǒng)實時讀取測量點的值，提供Modbus服務(wù)器與生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)通訊，既保證信息實時性又減輕系統(tǒng)負(fù)荷。第三層為生產(chǎn)執(zhí)行層，包含各個執(zhí)行機(jī)構(gòu)的PLC，接收信號指令后驅(qū)動機(jī)械動作。

圖1 車間控制流程

(1)模式寫入

車間設(shè)計為多臺絲印機(jī)單元物理串聯(lián)，這樣既可以組成產(chǎn)線形成“連線模式”，也可以每個絲印機(jī)單元獨立生產(chǎn)輸出半成品形成“單機(jī)模式”，由系統(tǒng)協(xié)調(diào)建立機(jī)臺聯(lián)系，負(fù)責(zé)上下料。單個絲印機(jī)臺的“連線/單機(jī)”的生產(chǎn)模式在生產(chǎn)中不固定、會靈活調(diào)整，因此倉儲系統(tǒng)、物流系統(tǒng)、生產(chǎn)加工系統(tǒng)的路線配對也在隨之改變。

為解決生產(chǎn)關(guān)聯(lián)靈活性的問題，生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)排產(chǎn)開工時，根據(jù)機(jī)臺排產(chǎn)工序?qū)?shù)指令寫入機(jī)臺PLC，建立機(jī)臺與前后機(jī)臺的連線關(guān)系。機(jī)臺呼叫后，生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)根據(jù)機(jī)臺呼叫請求分析、確認(rèn)倉儲、物流系統(tǒng)的路線配對關(guān)系，再執(zhí)行調(diào)度。

如圖1所示，過程1，首次生產(chǎn)時，生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)根據(jù)排產(chǎn)情況，向絲印機(jī)PLC寫入機(jī)臺加工模式(單機(jī)模式/連線模式)等各類機(jī)臺加工參數(shù)。

(2)機(jī)臺呼料

過程2，絲印機(jī)臺PLC呼叫上料緩存區(qū)的上料機(jī)械手取料上料；絲印機(jī)臺PLC呼叫下料緩存區(qū)的下料機(jī)械手取料下料，呼料信號經(jīng)過SCADA傳遞至生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)。

(3)上料緩存區(qū)缺料呼叫

過程3，上料緩存區(qū)缺料呼叫后：

過程3_1，車間生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)向立庫系統(tǒng)發(fā)送出庫請求，確定立庫位置；

過程3_2，車間生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)向AGV下發(fā)路線指令；

過程3_3，立庫出料至立庫碼頭，等待AGV交互；

過程3_4，AGV到達(dá)立庫，與立庫碼頭交互，接料；

過程3_5，AGV到達(dá)機(jī)臺，與機(jī)臺上料碼頭交互，上料，RFID掃描，完成后AGV回待命點；

過程3_6，3_7，機(jī)臺上料碼頭接料后，上料機(jī)械手將物料搬運(yùn)至上料緩存區(qū)，補(bǔ)料完成。

(4)下料緩存區(qū)滿料呼叫

過程4，下料緩存區(qū)滿料呼叫后：

過程4_1，4_2，下料機(jī)械手將物料搬運(yùn)至下料緩存區(qū)，等待AGV 交互；

過程4_3，車間生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)向立庫系統(tǒng)發(fā)送入庫請求，確定立庫位置；

過程4_4，車間生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)向AGV下發(fā)路線；

過程4_5，AGV到達(dá)機(jī)臺，與機(jī)臺下料碼頭交互，接料，RFID掃描；

過程4_6，AGV到達(dá)立庫，與立庫碼頭交互，上料，RFID掃描完成后AGV回待命點；

過程4_7，立庫碼頭接料后，與立庫交互入庫。

1.2 架構(gòu)設(shè)計

架構(gòu)設(shè)計的范圍包括網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、系統(tǒng)架構(gòu)、集成架構(gòu)三部分。網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)主要介紹企業(yè)范圍各個系統(tǒng)之間的業(yè)務(wù)層級與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)潢P(guān)系[7]，系統(tǒng)架構(gòu)主要介紹生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)內(nèi)部的功能模塊的層級與組成[8]，集成架構(gòu)主要介紹生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)與其他交互對象之間的系統(tǒng)邊界與信息流。

1.2.1 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖2所示。

最上層為企業(yè)級系統(tǒng)，主要有ERP/PLM/PDM/ CRM/SCM等，是企業(yè)經(jīng)營計劃相關(guān)系統(tǒng)，采用基于SOA的企業(yè)信息總線(ESB)。

第二層為工廠級系統(tǒng)，主要為MES，負(fù)責(zé)將上層ERP計劃分解成工單，監(jiān)控指導(dǎo)生產(chǎn)。總線采用基于Ethernet的工業(yè)以太網(wǎng)。

第三層為車間級，是生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)所在的層級。主要有生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)和各類生產(chǎn)子系統(tǒng)構(gòu)成，生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)采用基于SOA的企業(yè)信息總線(ESB)，生產(chǎn)子系統(tǒng)有AGV物流系統(tǒng)、立庫倉庫系統(tǒng)、RFID產(chǎn)品跟蹤系統(tǒng)、SCADA系統(tǒng)等。車間局域網(wǎng)絡(luò)主要采用工業(yè)以太網(wǎng)(Ethernet)，設(shè)備網(wǎng)絡(luò)采用現(xiàn)場總線(Field bus)協(xié)議，連接工廠現(xiàn)場設(shè)備和PLC等控制器。

圖2 生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

1.2.2 系統(tǒng)架構(gòu)

生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)的設(shè)計主要分為技術(shù)架構(gòu)和功能架構(gòu)的設(shè)計，如圖3所示。

圖3 生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)

架構(gòu)上，表現(xiàn)層采用EasyUI前臺框架。邏輯層、服務(wù)層、數(shù)據(jù)層使用Spring, Spring MVC, Mybatis搭載系統(tǒng)框架，集成Web Service, Socket, http, Modbus等各類接口，集成Activiti工作流程引擎。

(1)表現(xiàn)層

表現(xiàn)層提供用戶交互的各種功能，主要分為任務(wù)執(zhí)行、任務(wù)監(jiān)控、系統(tǒng)維護(hù)等功能。

(2)邏輯層

邏輯層負(fù)責(zé)生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)的業(yè)務(wù)邏輯處理，業(yè)務(wù)模型可劃分為9個功能模塊：

1)物料管理：負(fù)責(zé)查詢BOM清單、查詢工單工藝路線及工序物料對照清單、查詢原料倉庫庫存、查詢工藝半成品庫庫存。

2)生產(chǎn)排產(chǎn)管理：負(fù)責(zé)生產(chǎn)排產(chǎn)、開工、清線、完工操作。

3)報警管理：查看和處理各個子系統(tǒng)報警信息，如設(shè)備報警、設(shè)備呼料、良率報警、環(huán)境報警、各子系統(tǒng)故障報警、超領(lǐng)預(yù)警等。記錄報警處理日志。也可向指定人員發(fā)短信、指定終端推送消息。

4)生產(chǎn)監(jiān)控看板：顯示生產(chǎn)監(jiān)控畫面及看板畫面，查看車間生產(chǎn)的狀態(tài)，如實時工單、良率、設(shè)備狀態(tài)，子系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，接口通訊狀態(tài)等。

5)報表處理：查看調(diào)度處理日志、報警處理日志、查看實時良率、工序點交數(shù)據(jù)等。

6)系統(tǒng)配置：設(shè)置用戶、系統(tǒng)權(quán)限，報警消息接收用戶、檢測測量點范圍、設(shè)備臺賬等系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)維護(hù)。

7)接口管理：設(shè)置各個子系統(tǒng)接口配置參數(shù)，查詢接口狀態(tài)，手動操作界面等。

8)終端服務(wù)管理：移動端與看板參數(shù)設(shè)置等。

9)業(yè)務(wù)核心處理：負(fù)責(zé)響應(yīng)調(diào)度處理、自動報警、車間的數(shù)據(jù)采集；負(fù)責(zé)形成歷史記錄和統(tǒng)計數(shù)據(jù)；負(fù)責(zé)MES主平臺數(shù)據(jù)同步的信息處理，負(fù)責(zé)與其他應(yīng)用交互邏輯；負(fù)責(zé)提供工作流引擎和WEB服務(wù)。

(3)服務(wù)層

服務(wù)層主要負(fù)責(zé)開放接口提供服務(wù)總線功能，便于與外部各車間子系統(tǒng)交互(如立體倉庫系統(tǒng)，AGV物流系統(tǒng)、SCADA系統(tǒng))。主要有立庫系統(tǒng)服務(wù)、AGV系統(tǒng)服務(wù)、RFID系統(tǒng)服務(wù)、SCADA系統(tǒng)服務(wù)、MES同步服務(wù)、消息報警服務(wù)、監(jiān)控服務(wù)等。

(4)數(shù)據(jù)層

數(shù)據(jù)層主要為數(shù)據(jù)的持久訪問層，主要包含生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫和實施采集數(shù)據(jù)庫。其中，個別子系統(tǒng)接口不完善的，使用開放數(shù)據(jù)庫互連，通過子系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)表視圖抓取數(shù)據(jù)。

1.2.3 集成架構(gòu)

生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)集成架構(gòu)如圖4所示。

生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)采用基于SOA的企業(yè)服務(wù)總線(ESB)技術(shù)。ESB采用“總線”的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)實現(xiàn)應(yīng)用之間的管理，起到信息化管理中介的作用。生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)提供各類接口(Web Service/WCF/HTTP /socket /Modbus /FTP /數(shù)據(jù)庫等)與各系統(tǒng)相連，將各個應(yīng)用的服務(wù)接入進(jìn)來，再對外轉(zhuǎn)換發(fā)布統(tǒng)一的ESB定義的標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)，實現(xiàn)了異構(gòu)、分布式的數(shù)據(jù)和服務(wù)集成[9-11]。

生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)與MES交互：生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)從MES下載工單、工藝、BOM等基礎(chǔ)信息，向MES反饋實時生產(chǎn)進(jìn)度、生產(chǎn)統(tǒng)計等數(shù)據(jù)。與SCADA系統(tǒng)交互：生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)從SCADA讀取設(shè)備呼料信號和設(shè)備狀態(tài)，向SCADA發(fā)送控制信號。與AGV物流系統(tǒng)交互：生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)向AGV物流系統(tǒng)下發(fā)運(yùn)輸任務(wù)，AGV物流系統(tǒng)反饋狀態(tài)信息及報警信息。與RFID跟蹤系統(tǒng)交互：生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)向RFID跟蹤系統(tǒng)下發(fā)控制信號，RFID跟蹤系統(tǒng)反饋RFID讀取信息。與立庫系統(tǒng)交互：生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)向立庫系統(tǒng)下發(fā)控制信號、出入庫信號、查詢指令、RFID物料信息等，立庫系統(tǒng)向生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)反饋庫存信息、AGV離開信號、報警信號等數(shù)據(jù)。

圖4 生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)集成架構(gòu)

1.3 柔性設(shè)計

生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)的柔性設(shè)計包括調(diào)度流程的柔性設(shè)計，立體倉庫運(yùn)行邏輯設(shè)計，AGV運(yùn)行邏輯設(shè)計，生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行邏輯設(shè)計等。

1.3.1 調(diào)度流程柔性設(shè)計

生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)的調(diào)度邏輯使用Activiti工作流引擎，實現(xiàn)調(diào)度流程柔性可定制，如圖5所示。系統(tǒng)提供豐富的調(diào)度策略給用戶自由組合，自定義調(diào)度流程，豐富的底層接口可以與立體倉庫系統(tǒng)、AGV物流系統(tǒng)等各類子系統(tǒng)互聯(lián)互通，支撐自定義調(diào)度流程設(shè)計。系統(tǒng)根據(jù)設(shè)計的調(diào)度流程自動判斷，如機(jī)臺上料呼叫時做何處理，下料作何處理，倉庫滿或任務(wù)掛起如何處理等，執(zhí)行對應(yīng)調(diào)度流程，使車間無人化生產(chǎn)，每個車間減少人員投入，節(jié)省了加工工時，設(shè)備產(chǎn)能得到提高。

圖5 調(diào)度流程設(shè)計界面

1.3.2 立體倉庫運(yùn)行邏輯設(shè)計

立體倉庫系統(tǒng)運(yùn)行邏輯包含單一產(chǎn)品原則、負(fù)載均衡原則、距離優(yōu)先原則。生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)根據(jù)實時生產(chǎn)情況最優(yōu)判斷，手動選擇開啟判斷，如圖5對話框參數(shù)設(shè)置。

單一產(chǎn)品原則：保證同一種物料盡量存儲于同一臺立庫，便于統(tǒng)一盤點、回收等操作。用于生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)手動參數(shù)設(shè)置，可將機(jī)臺與立庫綁定。

負(fù)載均衡原則：車間忙碌時，保證每個立體倉庫的出入庫業(yè)務(wù)量相差不大，大體均衡，防止任務(wù)量堆積導(dǎo)致AGV擁堵。用于生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)默認(rèn)判斷，生產(chǎn)期間根據(jù)各個立庫庫存量確認(rèn)立庫分配優(yōu)先級，保證負(fù)載均衡。

距離優(yōu)先原則：車間忙碌時，為保證各個機(jī)臺的下料時間短，分配距離最近的立庫倉庫。用于手動參數(shù)設(shè)置，手動設(shè)置后根據(jù)機(jī)臺到立體倉庫的距離設(shè)置不同權(quán)值，生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)進(jìn)行判斷，分配立體倉庫執(zhí)行任務(wù)。

1.3.3 AGV運(yùn)行邏輯設(shè)計

AGV中央生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)運(yùn)行邏輯包含任務(wù)優(yōu)先原則、距離優(yōu)先原則、路線規(guī)劃最優(yōu)原則。生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)根據(jù)實時生產(chǎn)情況判斷指定，或手動選擇開啟判斷，如圖5對話框參數(shù)設(shè)置。

任務(wù)優(yōu)先原則：保證上下料需求最緊急的運(yùn)輸任務(wù)優(yōu)先。用于生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)默認(rèn)判斷，生產(chǎn)期間根據(jù)各個機(jī)臺緩存區(qū)負(fù)載確認(rèn)機(jī)臺任務(wù)優(yōu)先級，下發(fā)AGV運(yùn)輸任務(wù)。

距離優(yōu)先原則：保證距離機(jī)臺最近的小車先分配任務(wù)，減少調(diào)度時間。生產(chǎn)期間生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)根據(jù)空閑AGV坐標(biāo)與機(jī)臺坐標(biāo)對比計算，判斷優(yōu)先指定小車。

路徑規(guī)劃原則：保證車間整體AGV交通順暢，總避讓時間最短。生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)默認(rèn)參數(shù)下，AGV系統(tǒng)根據(jù)路徑擁堵程度判斷指定路徑。

1.3.4 生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行邏輯設(shè)計

生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行邏輯包含連線模式，單機(jī)模式，連續(xù)上下料模式，啟停功能。

連線模式/單機(jī)模式：如1.1節(jié)所述，支持連線、單機(jī)生產(chǎn)。

連續(xù)上下料模式：生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)默認(rèn)判斷為機(jī)臺緩存區(qū)完成一次物料調(diào)度再產(chǎn)生新的調(diào)度判斷，手動設(shè)置此參數(shù)后，一次判斷產(chǎn)生多次調(diào)度任務(wù)，直接補(bǔ)滿或清空機(jī)臺緩存。

啟停功能：生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)判斷前后道機(jī)臺緩存，生產(chǎn)節(jié)拍差異較大的情況下產(chǎn)生報警，根據(jù)設(shè)定參數(shù)暫停機(jī)臺或啟用新機(jī)臺。

2 實施效果

生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)在3C行業(yè)日均產(chǎn)量4萬片玻璃蓋板的絲網(wǎng)印刷車間實施案例中，取得效果如下。

生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)利用可視化設(shè)備排產(chǎn)管理，如圖6所示。該系統(tǒng)簡單易用，可向MES及時反饋計劃調(diào)整狀況，增強(qiáng)了計劃管控力度與準(zhǔn)確性。

圖6 可視化設(shè)備排產(chǎn)管理界面

生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)實施前，生產(chǎn)部門需反復(fù)核對可用資源、小批量試產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，日均6個工單情況下，編制計劃周期大于3小時/天，編制計劃難度隨產(chǎn)品數(shù)、批次數(shù)、工單數(shù)遞增。生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)實施后，有較準(zhǔn)確的歷史良率，BOM，設(shè)備產(chǎn)能等統(tǒng)計信息，日均6個工單情況下，編輯計劃周期小于1小時/天，工作效率提高66%以上，如圖7所示。

圖7 系統(tǒng)實施前后計劃編排耗時對比圖

生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)可以方便快捷的查詢各種物流調(diào)度過程和異常報警信息，如圖8所示。生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)對各車間子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息能夠進(jìn)行整合管理，生產(chǎn)相關(guān)信息傳達(dá)給工作人員及時準(zhǔn)確，工作人員可以有效監(jiān)控生產(chǎn)、及時反應(yīng)。

圖8 調(diào)度任務(wù)監(jiān)控界面

生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)實施前：管理人員電話詢問、人工盤點，掌握生產(chǎn)進(jìn)度需30min以上；人員現(xiàn)場協(xié)調(diào)生產(chǎn)資源，響應(yīng)時間達(dá)20min以上；異常發(fā)生時，電話通知，異常響應(yīng)時間在15min以上；每日停工待料1h左右。生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)實施后：管理人員在系統(tǒng)實時查詢進(jìn)度統(tǒng)計，掌握生產(chǎn)進(jìn)度時間小于5min，提高83%以上；系統(tǒng)自動處理調(diào)度請求，缺料堆料自動預(yù)警，調(diào)度響應(yīng)時間小于5min，提高75%以上，異常發(fā)生時，系統(tǒng)自動發(fā)送短信/設(shè)備消息推送及時通知相關(guān)人員，使生產(chǎn)異常響應(yīng)時間小于10min，提高33%以上；每日停工待料30min以內(nèi)，提高50%以上。保證設(shè)備滿產(chǎn)能的前提下，生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)實施前，車間一個班12h生產(chǎn)2個批次左右，日均生產(chǎn)5個批次，實施后，一個班12h可生產(chǎn)5個批次，日均最大生產(chǎn)10個批次，柔性提高100%以上，如圖9所示。

圖9 系統(tǒng)實施前后單位時間生產(chǎn)批次數(shù)對比圖

生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)建立了集成統(tǒng)一的信息化管理平臺，消除信息孤島。對原有物流業(yè)務(wù)的各環(huán)節(jié)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析并加以調(diào)度，自動化執(zhí)行物流調(diào)度過程，實現(xiàn)生產(chǎn)的高效率、高柔性。生產(chǎn)過程實現(xiàn)信息共享暢通，加快生產(chǎn)的業(yè)務(wù)速度，各部門可以高效協(xié)調(diào)運(yùn)作，提高了生產(chǎn)效率。

生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)根據(jù)前幾月訂單耗用量自動計算安全庫存，使停工待料基本杜絕。已實施生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)車間與相同條件、相同工序未改造車間對比，如圖10所示，3h工序交接物料一次，統(tǒng)計半成品緩存庫庫存周轉(zhuǎn)次數(shù)由每日2次左右提高到平均每日5次，提高約150%。操作人員由1人操作1臺機(jī)提高至1人監(jiān)控8臺機(jī)以上，節(jié)省人力87%以上。系統(tǒng)自動物流補(bǔ)料替代人工，物流效率提高25%以上，物料盤點操作時間由手動盤點耗時30min以上縮短至系統(tǒng)操作查詢耗時5min以內(nèi)，省時83%以上；生產(chǎn)訂單交期達(dá)成率提高10%。

圖10 系統(tǒng)已實施車間與未實施車間庫存周轉(zhuǎn)次數(shù)對比圖

3 結(jié)論

基于離散制造的3C行業(yè)絲網(wǎng)印刷車間控制模型，提出基于SOA和柔性制造技術(shù)的生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)，闡述了其與倉儲系統(tǒng)、物流系統(tǒng)、產(chǎn)品跟蹤系統(tǒng)、生產(chǎn)加工系統(tǒng)的集成過程與應(yīng)用場景。通過集成Activiti工作流引擎及對多種調(diào)度邏輯的支持，生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)保證了車間調(diào)度邏輯的靈活性，實現(xiàn)了無人化、柔性生產(chǎn)。生產(chǎn)驗證表明，生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)對離散行業(yè)的自動化生產(chǎn)具備實用價值。