劉 超

（湖北工業(yè)大學(xué)，湖北武漢 430074）

JAVA JAVA技術(shù)在MES MES系統(tǒng)中的應(yīng)用

劉 超

（湖北工業(yè)大學(xué)，湖北武漢 430074）

本文分析了JAVA技術(shù)在MES系統(tǒng)中的運(yùn)用。該技術(shù)解決了企業(yè)中一直存在的成組調(diào)度問題，同時為生產(chǎn)企業(yè)信息化過程中出現(xiàn)的瓶頸工序問題提供了解決策略和方案。

JAVA；MES；瓶頸；生產(chǎn)系統(tǒng)

目前國內(nèi)大多數(shù)制造型企業(yè)都采用了MES以及ERP系統(tǒng)來進(jìn)行生產(chǎn)管理和生產(chǎn)過程控制。但是由于車間生產(chǎn)條件天生的復(fù)雜性和動態(tài)性，尤其是關(guān)鍵瓶頸工序生產(chǎn)計劃的不確定性，整個生產(chǎn)系統(tǒng)效率提升的幅度相當(dāng)有限。將JAVA技術(shù)運(yùn)用于MES系統(tǒng)，為解決關(guān)鍵瓶頸工序問題提供了一種可靠的思路和具體方法。

1 企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀分析

本文對制造型企業(yè)相關(guān)產(chǎn)品及具體生產(chǎn)方式進(jìn)行了研究分析。目前以企業(yè)小型零件生產(chǎn)線為具體研究對象，該生產(chǎn)線是非常典型的多品種、小批量生產(chǎn)模式，并具有如下特點(diǎn)。

1.1 生產(chǎn)產(chǎn)品為小型零件，采用的是典型的小型零件加工模式。設(shè)備采用通用機(jī)床，零件基本全在機(jī)床上共線生產(chǎn)，生產(chǎn)前期準(zhǔn)備時間長，生產(chǎn)效率偏低。

1.2 該零件的訂單規(guī)模不等，大訂單月產(chǎn)量可達(dá)十萬只，小訂單年產(chǎn)量僅幾千只。采用訂單驅(qū)動式的生產(chǎn)計劃，導(dǎo)致生產(chǎn)線上品種更換頻率大。

1.3 由于零件加工精度的要求各不相同，導(dǎo)致某些零件需要進(jìn)入某些特殊工序生產(chǎn)，但是大部分零件都要求通過同樣的關(guān)鍵工序。生產(chǎn)關(guān)鍵工序流程如圖1所示。

圖1 生產(chǎn)關(guān)鍵工序流程圖

因?yàn)榫哂猩鲜鎏攸c(diǎn)，所以該廠是很典型的多品種小批量型生產(chǎn)企業(yè)，不同產(chǎn)品之間工藝相似、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)相似，故可采用同一生產(chǎn)線生產(chǎn)。大部分產(chǎn)品通過同種關(guān)鍵工序，具有實(shí)施成組技術(shù)的客觀條件，所以該企業(yè)能夠采用成組技術(shù)對整個小型零件生產(chǎn)中的關(guān)鍵生產(chǎn)工序進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)。

2 相關(guān)技術(shù)和背景

2.1 MES制造執(zhí)行系統(tǒng)相關(guān)介紹

MES的概念來源于20世紀(jì)90年代初美國的制造界，其業(yè)務(wù)功能是直接面向制造過程。它的應(yīng)用可以解決企業(yè)上層生產(chǎn)計劃管理與下層生產(chǎn)過程控制之間難以相互協(xié)調(diào)的矛盾。MES作為現(xiàn)代化的計算機(jī)輔助生產(chǎn)管理系統(tǒng)，已經(jīng)具備各種生產(chǎn)過程相關(guān)控制管理的功能模塊［1］.

2.2 相關(guān)JAVA技術(shù)

JAVA是一種簡單的、多平臺的、面向?qū)ο蟮?、分布式的、解釋性的、安全的、結(jié)構(gòu)的、中立的、性能非常優(yōu)異的

JAVA編程語言的技術(shù)風(fēng)格很像C、C++語言。JAVA是純粹的面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計語言，它繼承了C++語言面向?qū)ο蠹夹g(shù)。JAVA舍棄了C++語言中很容易犯錯的指針、運(yùn)算符重載、多重繼承型等特性，同時增加了垃圾回收器，用于回收系統(tǒng)中不再被引用的對象所占用的內(nèi)存，能夠釋放內(nèi)存空間，使得開發(fā)人員不再擔(dān)憂開發(fā)過程中的內(nèi)存管理。該語言不同于一般的編譯執(zhí)行語言和解釋執(zhí)行語言，它首先將相關(guān)源代碼編譯成二進(jìn)制字節(jié)碼，然后依靠不同平臺上的相關(guān)虛擬機(jī)來解釋執(zhí)行，故能夠?qū)崿F(xiàn)“一次編譯、多處執(zhí)行”的跨平臺操作。

3 成組技術(shù)的基本原理

成組工藝是成組技術(shù)的核心，所謂成組工藝，是把結(jié)構(gòu)類似的零件組成一個相同的零件族（組），并按照零件族安排制造。因而擴(kuò)大了生產(chǎn)批量，能夠較大幅度提高生產(chǎn)效率［2］，成組技術(shù)的基本原理如圖2所示。

圖2 成組技術(shù)原理圖

零件的相似性是運(yùn)用成組技術(shù)的必要條件。相似的零件是指幾何形狀精度相似，尺寸相近，故制造工藝也相近的零件。制造工藝的相近表現(xiàn)在三個方面，即采用基本相同的制造方法，使用同類的夾具進(jìn)行安裝固定，測量的時候運(yùn)用相近的測量工具。

4 關(guān)鍵程序

利用JAVA程序開發(fā)一套程序，主要作用是對成組零件進(jìn)行調(diào)度和優(yōu)化排序，并將其嵌套入MES系統(tǒng)中，使生產(chǎn)線上關(guān)鍵工序的產(chǎn)出最大，提高生產(chǎn)線的經(jīng)濟(jì)效益。在目前的MES系統(tǒng)框架下，JAVA開發(fā)的算法主要存放于模型算法庫中，在系統(tǒng)需要對關(guān)鍵工序的成組零件進(jìn)行排序和調(diào)度時，立刻從算法庫中調(diào)用該算法進(jìn)行運(yùn)算，完成系統(tǒng)中相關(guān)排序和調(diào)度。MES框架邏輯結(jié)構(gòu)圖見圖3。

圖3 MES框架邏輯結(jié)構(gòu)圖

關(guān)鍵程序如下：

該關(guān)鍵程序使用遺傳算法中的經(jīng)典算法來進(jìn)行迭代運(yùn)算，計算相關(guān)成組零件分類概率參數(shù)，然后利用參數(shù)迭代出目前的最優(yōu)化方案。在最優(yōu)化方案迭代計算完成以后，繼續(xù)采用其他算法對分組已經(jīng)完成的訂單進(jìn)行最優(yōu)化排序運(yùn)算，使得關(guān)鍵工序上的產(chǎn)出最大化，同時關(guān)鍵設(shè)備的利用率也得到了大幅度提高，進(jìn)一步提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

5 結(jié)論

現(xiàn)場應(yīng)用結(jié)果證明該程序能夠快速響應(yīng)，運(yùn)算出符合生產(chǎn)現(xiàn)場情況和高生產(chǎn)效率的產(chǎn)線調(diào)度計劃。能夠高效、準(zhǔn)確地收集和傳遞零件在整個生產(chǎn)過程的信息，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程作業(yè)狀態(tài)和物流狀態(tài)的實(shí)時在線監(jiān)控和管理。

［1］任守綱.基于構(gòu)件的制造執(zhí)行系統(tǒng)產(chǎn)品線關(guān)鍵技術(shù)研究［D］.南京航空航天大學(xué)，2005.

［2］梅紅，田民亮.基于構(gòu)件的印染行業(yè)MES整體架構(gòu)研究［J］.計算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用，2012，9：68-71.

［3］付明騰，劉東飛.JSF與EJB3.0集成應(yīng)用研究冊［J］.電腦知識與技術(shù)，2011：1670-1671.

App lication of JAVA Technology in MES

Liu Chao
(Hubei Technology University，HubeiWuhan 430074)

This paper analyzed the application of JAVA technology in MES system.This technique solved the scheduling problem existing in the enterprise，and provided the solution strategy and plan for the bottleneck operation problems in the production enterprise informatization process.

JAVA；MES；bottleneck；production system

TP391

：A

1003-5168（2015）03-0026-2

2015-2-26

劉超（1982-），男，碩士研究生，研究方向：計算機(jī)技術(shù)。多線程動態(tài)語言。