朱柏青，盧海星，李東波

(1.南京工程學(xué)院經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，江蘇南京 211167)

(2.南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，江蘇南京 210094)

面向節(jié)能減排的鍛造生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)

朱柏青1，盧海星2，李東波2

(1.南京工程學(xué)院經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，江蘇南京 211167)

(2.南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，江蘇南京 210094)

根據(jù)鍛造生產(chǎn)系統(tǒng)的實(shí)際需求，分析了面向節(jié)能減排的鍛造生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)的重要性，設(shè)計(jì)了面向節(jié)能減排的鍛造生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)的總體框架以及調(diào)度流程;利用JSP開(kāi)發(fā)了基于B/S架構(gòu)的鍛造生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)，涵蓋了生產(chǎn)調(diào)度的機(jī)器設(shè)備數(shù)據(jù)管理、生產(chǎn)計(jì)劃排程管理、資源環(huán)境系數(shù)矩陣、調(diào)度管理等4個(gè)功能模塊，為解決鍛造生產(chǎn)節(jié)能減排問(wèn)題提供實(shí)際依據(jù)。

鍛造生產(chǎn)調(diào)度;節(jié)能減排;JSP技術(shù);B/S模式;鍛造生產(chǎn)系統(tǒng)

隨著全球能源問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重，以減少生產(chǎn)過(guò)程中的資源消耗為目標(biāo)的相關(guān)研究已成為生產(chǎn)運(yùn)行、優(yōu)化、研究關(guān)注的主要內(nèi)容。某鍛造企業(yè)是一家重型鍛造廠，生產(chǎn)模式為單件、小批量，各個(gè)批次的鍛件數(shù)量、大小、材質(zhì)都不相同，研究與開(kāi)發(fā)面向節(jié)能減排的生產(chǎn)調(diào)度優(yōu)化系統(tǒng)，在滿足交貨期的前提下，通過(guò)優(yōu)化調(diào)度，盡可能減少裝爐次數(shù)，合理利用鍛機(jī)設(shè)備，是減少生產(chǎn)過(guò)程中資源消耗和對(duì)環(huán)境的不利影響的一個(gè)重要的解決途徑。本文以鍛造企業(yè)節(jié)能減排為主要目標(biāo)，研究鍛造生產(chǎn)系統(tǒng)中批量鍛件放入加熱爐的裝爐調(diào)度以及保證鍛錘充分利用的鍛打調(diào)度。將生產(chǎn)調(diào)度流程具體化，為生產(chǎn)調(diào)度人員提供一種具有實(shí)際操作意義的節(jié)能減排的綠色調(diào)度系統(tǒng)，提高了企業(yè)制造過(guò)程中生產(chǎn)任務(wù)的優(yōu)化配置和設(shè)備利用率，保證了企業(yè)生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排的綠色制造［1］。

1 鍛造生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)功能需求分析

本文所研究的鍛造生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)主要由鍛件的批量分解、按照工藝流程順序進(jìn)行裝爐過(guò)程安排和鍛打過(guò)程調(diào)度等3部分組成，其中以能耗和交貨期時(shí)間作為約束條件。該鍛造生產(chǎn)調(diào)度管理系統(tǒng)主要功能模塊應(yīng)包括生產(chǎn)計(jì)劃排程管理模塊、調(diào)度管理模塊、機(jī)器設(shè)備數(shù)據(jù)管理模塊、資源環(huán)境系數(shù)模塊。

a．系統(tǒng)管理。

其功能主要包括:用戶注冊(cè)、登錄;密碼設(shè)置或修改;權(quán)限管理等功能，方便系統(tǒng)有效的管理［2］。

b．生產(chǎn)計(jì)劃排程管理。

其功能主要包括:生產(chǎn)總計(jì)劃、鍛造生產(chǎn)周計(jì)劃以及鍛造生產(chǎn)排程。這3種計(jì)劃根據(jù)時(shí)間跨度不同規(guī)定了某段時(shí)間內(nèi)要完成的生產(chǎn)量。然后在每日需完成的生產(chǎn)量中按照工件的質(zhì)量以及在加熱爐中加熱的火次、初始溫度、終端溫度等對(duì)該日需生產(chǎn)的工件進(jìn)行聚類(lèi)，以方便后面的裝爐流程。

c．調(diào)度管理。

其功能主要包括:調(diào)度任務(wù)的添加、查詢、編輯和刪除等操作以及調(diào)度方案管理。調(diào)度任務(wù)主要是指將該日生產(chǎn)計(jì)劃內(nèi)待加工的工件按照交貨期先后的優(yōu)先級(jí)安排裝爐，然后按照鍛錘鍛打能力以及鍛錘的工作狀態(tài)合理分配工件的去向。調(diào)度之后再對(duì)工件的狀態(tài)進(jìn)行更改，表示鍛造生產(chǎn)完成。調(diào)度方案管理包括調(diào)度方案生成、調(diào)度方案詳情、調(diào)度方案分析。

d．機(jī)器設(shè)備數(shù)據(jù)管理。

其主要功能包括:為對(duì)機(jī)器設(shè)備的信息和參數(shù)進(jìn)行管理，機(jī)器設(shè)備數(shù)據(jù)不僅包括一般性數(shù)據(jù)，如名稱、型號(hào)、生產(chǎn)廠家、公稱打擊力、打擊頻次、檢修次數(shù)、檢修等，還應(yīng)包括該設(shè)備目前的工作狀態(tài)，是處于空閑還是工作中，以方便調(diào)度。另外包括資源環(huán)境屬性類(lèi)數(shù)據(jù)，如用于計(jì)算打擊效率的設(shè)備參數(shù)以及排放評(píng)價(jià)等級(jí)等。

e．資源環(huán)境系數(shù)管理。

其功能主要包括:能耗系數(shù)矩陣和排放系數(shù)矩陣的數(shù)據(jù)獲取、計(jì)算以及評(píng)估。

2 系統(tǒng)的總體架構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)［3］

面向節(jié)能減排的鍛造生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)采用的是B/S(Browser/Server)模式，網(wǎng)絡(luò)為企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)(Intranet)［4］?？傮w架構(gòu)包括:數(shù)據(jù)層、接口層、功能層、展現(xiàn)層［5］，如圖1 所示。

a．?dāng)?shù)據(jù)層:數(shù)據(jù)層中存儲(chǔ)著系統(tǒng)所用到的所有數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)后臺(tái)對(duì)此進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和讀寫(xiě)，包括機(jī)器設(shè)備數(shù)據(jù)庫(kù)、工件參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)、歷史能耗排放數(shù)據(jù)庫(kù)、生產(chǎn)計(jì)劃數(shù)據(jù)庫(kù)、調(diào)度方案數(shù)據(jù)庫(kù)。

b．接口層:接口層提供系統(tǒng)運(yùn)行所需要的各類(lèi)軟件接口和硬件環(huán)境，包括計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、軟件接口、數(shù)據(jù)請(qǐng)求處理。

c．功能層:功能層是系統(tǒng)中各個(gè)功能模塊所處的層次，對(duì)應(yīng)著用戶使用系統(tǒng)時(shí)軟件的處理內(nèi)容和方法，包括機(jī)器設(shè)備數(shù)據(jù)管理、生產(chǎn)計(jì)劃排程管理、資源環(huán)境系數(shù)、調(diào)度管理。

d．展現(xiàn)層:展現(xiàn)層是系統(tǒng)最終的表現(xiàn)形式，也是用戶和系統(tǒng)進(jìn)行人機(jī)交互的層次，系統(tǒng)采用Web形式的展現(xiàn)層，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的表現(xiàn)形式和功能接口的分離，方便用戶操作。

圖1 面向節(jié)能減排的鍛造生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)的總體架構(gòu)

2.2 系統(tǒng)各個(gè)模塊流程圖

產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程是物料供應(yīng)、各作業(yè)工序、設(shè)備和質(zhì)檢等多環(huán)節(jié)協(xié)調(diào)運(yùn)作的過(guò)程，任何一個(gè)環(huán)節(jié)的延誤和差錯(cuò)都會(huì)對(duì)產(chǎn)品交付產(chǎn)生影響。生產(chǎn)調(diào)度是按照生產(chǎn)計(jì)劃的要求，落實(shí)各產(chǎn)品或零部件的完成進(jìn)度、在各環(huán)節(jié)的物料的流轉(zhuǎn)情況，發(fā)現(xiàn)計(jì)劃執(zhí)行的偏差和造成阻塞的環(huán)節(jié)，及時(shí)通過(guò)合理的調(diào)度疏通解決。

如前所述，該鍛造生產(chǎn)系統(tǒng)的調(diào)度的主要部分是鍛件的批量分解以及按照工藝流程的順序安排的裝爐過(guò)程和鍛打過(guò)程的調(diào)度，其中能耗和交貨期時(shí)間為約束條件。

調(diào)度管理主要是鍛件放入加熱爐之前的裝爐調(diào)度，以及之后鍛打的調(diào)度。每次裝爐裝入的鍛件量、裝爐次數(shù)對(duì)鍛造生產(chǎn)過(guò)程中的能耗影響是非常大的，因此合理的調(diào)度安排是很重要的。裝爐涉及的因素諸多，如爐子容量，鍛件材質(zhì)、大小，鍛件所屬批次的交貨期等，因而裝爐調(diào)度的安排因遵循一定的流程。同樣，鍛打過(guò)程中，鍛機(jī)的調(diào)度主要是如何提高鍛錘的利用率，盡量不要出現(xiàn)有某些鍛錘空閑而某些鍛錘的鍛件堆積的情況。檢驗(yàn)不合格的產(chǎn)品重新加入生產(chǎn)計(jì)劃以及鍛打不合格返修重新裝爐同樣會(huì)影響到裝爐調(diào)度。圖2為鍛造生產(chǎn)系統(tǒng)調(diào)度流程圖。

3 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)

3.1 運(yùn)行環(huán)境

該系統(tǒng)采用JSP(Java Server Page)開(kāi)發(fā)技術(shù)。JBuilder 2006作為開(kāi)發(fā)平臺(tái)、Apache Tomcat 5.5作為Web應(yīng)用服務(wù)器，選擇SQL Server 2005作為數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)。

該系統(tǒng)運(yùn)行服務(wù)器端為英特爾奔騰雙核處理器，4GB內(nèi)存，操作系統(tǒng)為Windows Server 2003，并安裝Tomcat 5.5和SQL Server 2005企業(yè)版;普通工作機(jī)處理器為奔4以上，1GB以上內(nèi)存，操作系統(tǒng)為Windows XP或者Windows 7，瀏覽器為IE8.0。

3.2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

該系統(tǒng)根據(jù)部門(mén)信息和職位信息為每個(gè)用戶分配了相應(yīng)的權(quán)限，用戶只能進(jìn)行和自己權(quán)限相關(guān)的查詢、添加、編輯或刪除的操作。用戶可根據(jù)具體需求點(diǎn)擊進(jìn)入不同的功能模塊。

當(dāng)總?cè)蝿?wù)單下達(dá)后，生產(chǎn)排程模塊進(jìn)行鍛造生產(chǎn)系統(tǒng)生產(chǎn)能力范圍內(nèi)的周計(jì)劃制定，同時(shí)要根據(jù)不同批次交貨期優(yōu)先級(jí)安排日生產(chǎn)計(jì)劃。接著根據(jù)鍛造工藝卡的順序，在機(jī)器設(shè)備參數(shù)、狀態(tài)已輸入的基礎(chǔ)上開(kāi)始面向節(jié)能減排的鍛造生產(chǎn)系統(tǒng)調(diào)度。在日計(jì)劃的合理安排下，工件聚類(lèi)得以完成，方便了后面的裝爐調(diào)度，減少了裝爐要考慮的問(wèn)題，從而使裝爐調(diào)度可以很快、很合理地進(jìn)行。同時(shí)綜合考慮能耗級(jí)別的評(píng)比，這里能耗主要考慮的是鍛打效率、零件材質(zhì)、鍛打時(shí)間等的影響。圖3為鍛造生產(chǎn)系統(tǒng)調(diào)度管理模塊界面。

圖3 鍛造生產(chǎn)系統(tǒng)調(diào)度功能模塊界面

4 結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)某鍛造企業(yè)的面向節(jié)能減排的生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)。該系統(tǒng)為生產(chǎn)調(diào)度人員提供一種具有實(shí)際操作意義的節(jié)能減排的綠色調(diào)度系統(tǒng)，提高了企業(yè)制造過(guò)程中生產(chǎn)任務(wù)的優(yōu)化配置和設(shè)備利用率，保證了企業(yè)生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排。

［1］朱柏青，丁小祥，李東波.面向節(jié)能減排的多級(jí)自由鍛造生產(chǎn)調(diào)度［J］.計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)，2012，18(12):2713 －2722.

［2］萬(wàn)姍，朱柏青，李東波.基于B/S結(jié)構(gòu)某鍛造企業(yè)質(zhì)量管理系統(tǒng)的研究與開(kāi)發(fā)［J］.中國(guó)制造業(yè)信息化，2012，41(19):8－11.

［3］吳建，張旭東.JSP網(wǎng)絡(luò)開(kāi)發(fā)入門(mén)與實(shí)踐［M］.北京:人民郵電出版，2006:2－28.

［4］賈艷萍.鍛造廠計(jì)算機(jī)材料庫(kù)存管理系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)［J］.鍛壓機(jī)械，1996(3):57－59.

［5］蔡亞梅.基于B/S結(jié)構(gòu)的鍛造企業(yè)鋼材庫(kù)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.制造業(yè)自動(dòng)化，2010，32(11):15 －16.

The Design and Development of Forging Production Scheduling System Oriented to Energy Conservation

ZHU Boqing1，LU Haixing2，LI Dongbo2
(1.Nanjing Institute of Technology，Jiangsu Nanjing，211167，China)
(2.Nanjing University of Science and Technology，Jiangsu Nanjing，210094，China)

It analyzes the necessary of scheduling management system in forging enterprise，and designs the main framework and business process of the system according to its actual demand.Using JSP technology and basing on the B/S structure，it develops the forging production scheduling system，which including equipment management module，production planning management module，resource and environmental coefficient matrix module，scheduling management module.This system provides a practical basis to solve the problem of energy saving in forging.

Forging Production Scheduling;Energy Conservation;JSP Technology;B/S Structure;Forging Production System

TP311

A

2095－509X(2013)11－0035－04

10.3969/j.issn.2095－509X.2013.11.009

2013－08－19

江蘇省教育廳2012年度高校哲學(xué)社會(huì)科學(xué)研究基金項(xiàng)目(2012SJD630016)

朱柏青(1963—)，女，湖北荊州人，南京工程學(xué)院副教授，碩士，主要研究方向?yàn)樯a(chǎn)管理、企業(yè)信息化。