半导体封装测试设备自动化系统的设计与实现
这是一篇关于设备自动化系统,配方管理,报警管理,制造执行系统的论文, 主要内容为半导体封装测试行业已经进入了一个快速发展的时期，随着工艺技术地不断完善，现已步入19纳米时代，而行业中的摩尔定律预示着：当价格不变时，集成电路上可容纳的晶体管数目，约每隔18个月便会增加一倍，性能也将提升一倍，所以如何利用自动化技术和管理思想并有效地运用于车间管理，从而提高企业竞争力，是制造型企业目前所面临的紧迫任务。 制造执行系统（MES，Manufacturing Execution System）是现代/计算机集成制造（CIMS，Contemporary/Computer Integrated Manufacturing System）中介于上层企业资源计划（ERP，Enterprise Resource Planning）和底层的设备自动化程序（EAP，EquipmentAutomation Program）之间面向工厂车间管理的系统。本论文从车间管理中所存在的问题出发，设计与实现设备自动化系统（EAP/RMS）的若干关键技术，具体内容如下： 1)针对工厂车间没有底层工业控制系统而导致的管理缺陷，设计并实现了EAP与上层MES和底层设备之间的相互通讯，从而解决了MES与设备之间无实时通讯的缺陷； 2)针对工厂车间对配方（Recipe，亦可称程序）手动管理的缺陷，设计并实现了配方管理系统（RMS，Recipe Management System），从而使生产中的每个批次（Lot）都经过RMS系统检验，只有符合规格的Lot才能被作业； 3)针对设备报警（Alarm）发生后很难及时管控的缺陷，设计并实现了报警管理系统来侦测Alarm，一旦某一设定的Alarm违反规则，该设备就会被立即停机，以防止后续Lot发生质量问题。 EAP/RMS是半导体封装测试不可或缺的基于生产的设备自动化系统，针对目前MES和设备之间的“脱节”，使得工厂精益生产受到限制，阻碍了实现全厂自动化的脚步。针对目前工厂所存在的问题，本文通过解析封装测试设备的特性，实现了设备自动化，从而提高了制造部操作工的效率，减少了操作工犯错的概率，防止了由于工艺参数偏差而导致的废品或次品。 随着封装测试工厂对自动化程度的要求越来越高，研究EAP/RMS具有非常重要的意义，因为目前很少有封装测试工厂投资建设设备自动化，所以市面上的文章及实践经验少之又少，本论文想通过对EAP/RMS系统的设计与实现，详细阐述要做设备自动化所需要了解的知识和主要的研究内容。论文的研究思路是通过对现有MES系统的分析和线上操作工、设备工程师和工艺工程师等对现有生产过程中所出现的问题和提出的新要求来进行设备自动化系统的设计与实现。通过系统实现设备操作的优化，质量的管控和效率的提升。论文的研究结合工厂（Shop Floor）实际生产情况，与MES系统集成和设备通讯来实现设备自动化，对封装测试行业实现设备自动化具有非常重要的借鉴作用。
面向中小型注塑企业的生产管理系统关键技术研究与开发
这是一篇关于注塑企业,制造执行系统,JavaEE,生产管理,权限管理的论文, 主要内容为传统制造业要想在竞争日益激烈的今天保持强劲的活力，需要进行结构调整和信息化改造，以信息化带动工业化。近年来，我国越来越多的制造企业开始引入ERP/MRP系统，以期加强企业信息化水平，提高企业竞争力。然而，随着制造行业产品销售由生产导向渐渐地朝市场导向演变，产品生命周期缩短，生产计划变化加快，ERP通用系统无法做到细致实时的生产管理、灵活调整生产计划，已不能很好地满足注塑生产企业的需要。 本文在调研东莞几家典型注塑生产企业的基础上，总结了当下注塑生产企业普遍存在的问题，在对比分析几种生产管理技术的优劣后，提出了以制造执行系统（MES）为主的解决方案。针对中小型注塑生产企业的实际需要，设计并开发一套中小型注塑企业的生产管理系统。 文章首先梳理了注塑企业的业务流程，总结归纳企业普遍存在的影响效率的问题。分析各个部门的业务流程，绘制了相应的数据流图和业务流程图。在精益生产思想的指导下，结合MES功能模型，针对性地设计了系统的各个功能模块，包含业务管理、维护管理、工艺管理、生产管理、库存管理、基础信息管理等模块，涉及注塑生产流程各个环节。通过SERU需求方法体系和UML建模思想，将功能性需求设计转化为软件工程需求设计，设计了相应的用例图，类图，时序图等。考虑到信息安全问题，本文设计了统一的权限管理模块，将业务逻辑与权限管理分离，通过功能级权限与数据级权限细粒度化的管理，能很好地解决企业信息安全的问题。 根据以上研究结果，基于JavaEE的相关技术，开发实现了面向中小型注塑企业的生产管理系统，以期填补国内在这方面的空白，提高中小型注塑企业的信息化水平，增强企业竞争力。
基于微服务架构的车间MES系统设计与实现
这是一篇关于微服务,制造执行系统,二次开发,安全监测,自动化加工车间的论文, 主要内容为当今时代下,我国制造业在工业4.0的革命浪潮中要想实现中国制造2025战略中所提出的“到2025年中国要从制造业大国步入制造业强国之列”这一宏伟目标,我国传统制造业就必须加快智能制造转型的步伐。在转型的过程中,制造执行系统(Manufacturing Execution System,MES)可以将计划管理层和现场控制层紧密联系的强大功能使其被越来越多的企业所青睐。但是,传统单体式架构的MES系统存在耦合度高、可扩展性差以及通用性差等诸多显著的问题,已经不能满足新时代下企业的需求。本文以自动化棒料加工车间为基本研究对象。经过实地调研各企业对MES系统的实际需求以及MES系统存在的问题之后,本文提出将微服务架构融入MES系统之中,以解决传统单体式MES系统存在的诸多问题。在此基础上,针对车间运行时存在安全隐患这一问题,引入改进的目标检测算法以提升MES系统的安全监测能力,为企业安全生产保驾护航。本文主要从以下几个方面展开:(1)针对传统MES系统耦合度高、可扩展性差和通用性差的问题,本文基于限界上下文方法将MES系统拆分成了多个微服务。首先,本文基于PDCA循环分析方法针对车间的生产现状与问题进行了研究并结合市场调研分析出了MES系统的需求;然后,本文根据实际需求基于限界上下文方法将MES系统拆分为系统公共层服务、设备层服务以及业务层服务三个微服务群体共计14个微服务,微服务的划分极大程度的降低了MES系统的粒度从而达到解耦的目的,其中MES系统公共层微服务的提取提高了MES系统的通用性以及可扩展性。(2)针对车间生产时存在安全隐患、多个微服务之间调用与管理复杂的问题,本文提出了一种改进的YOLOv3人员及安全帽佩戴检测方法同时将多种微服务关键技术相结合解决了服务调用与管理复杂的问题。首先,根据具体的需求进行了基于微服务架构的车间MES系统总体架构设计;然后,针对MES系统微服务调用、管理复杂的问题,本文设计了相应的网关过滤器并将Nacos、Sentinel相结合保障了系统安全、提高了服务调用的效率、保证了上层软件故障不影响车间生产;最后,针对现有目标检测算法在工业复杂背景下识别精度低、识别速度慢的问题,本文基于YOLOv3目标检测方法通过优化其网络结构、定位损失函数、引入空间金字塔池化模块和K-means聚类算法等方法进行算法改进,实现了对人员及安全帽佩戴的实时精准检测,保障了车间安全生产。(3)本文通过数据库的设计、接口的设计等方式进行了微服务的构建,同时针对硬件设备数据采集困难、时序数据不实时的问题,本文将多种通信方式以及设备二次开发技术相结合以解决该问题。首先,针对系统公共层微服务的构建,本文依据功能需求在IT模型的建立、数据库的设计、接口的设计、UML模型的建立等方面进行了设计;然后,针对设备层数据采集,本文利用动态链接库、西门子S7通信协议等对PLC、机床、摄像头等硬件设备进行了二次开发,同时利用Redis缓存数据库以及Web Socket通信技术解决了时序数据不实时的问题;最后,针对业务层微服务的构建,本文对业务层制造执行过程展开分析之后进行了E-R图、时序图的设计同时提出了一种库存管理模型以高效管理物料。(4)对MES系统的核心功能板块进行了功能性测试,同时利用JMeter测试工具对MES系统可靠性、响应时间以及吞吐量三个方面进行了定量测试。结果表明,本文设计的基于微服务架构的车间MES系统不仅解决了传统单体式架构MES系统耦合度高、可扩展性低以及通用性差的诸多问题,还具备较高的可靠性、较快的响应速度、适宜的吞吐量,同时改进YOLOv3目标检测算法的引入提高了MES系统智能安全监测的能力。
汽车排气系统智能制造执行系统设计与实现
这是一篇关于制造执行系统,OPC技术,车间设备集成,遗传算法,动态调度的论文, 主要内容为进入21世纪,随着电子技术、人工智能技术等新技术的飞速发展,制造业在新技术革命巨大浪潮冲击下面临着严峻的挑战。在我国制造业企业工业信息化的进程不断深入的过程中会引入不同的智能装备,但这些装备具有不同的通信机制,造成了底层设备数据无法顺利的接入企业信息化管理系统,这就造成了智能设备变成车间的“信息孤岛”的问题。本文研究的智能制造执行系统,以某汽车排气系统制造企业的数字化生产车间为对象进行分析,通过对车间生产线所涉及的不同的数字化智能设备集成连接,实现对车间生产过程中的数据高效采集以及基于车间实时生产数据的动态车间调度管理。可以使企业提高生产效率、降低制造成本、打通信息孤岛,真正实现数据智能驱动决策。真正做到把智能制造融入到生产体系,增强企业核心竞争力,作为汽车部件制造产业的先锋和智能制造的示范,勾勒出国内汽车部件制造产业朝着“中国制造2025”发展的美好蓝图。本文针对汽车排气系统生产车间智能装备集成的需求,提出了一套基于离散式数字化智能车间的生产体系架构。通过计算机网络技术和数字化管理技术设计并开发了一套基于C/S架构、OPC(Object Linking and Embedding for Process Control)技术标准的离散车间智能制造执行管理系统。分析了车间级设备联网所涉及的数据采集、工业网络通信、加工单元模型及加工单元动作序列编解码,建立了底层车间级数据聚合的方案;研究了OPC技术在汽车排气系统生产车间的应用,设计了OPC数据与底层设备数据的交换模式,建立了智能制造执行系统与底层异构设备的通信机制;利用智能制造执行系统中采集到的时效性强、准确可靠的车间生产数据,改善了遗传算法在作业车间调度(job-shop scheduling problem,JSP)问题上的解决方法。并通过MATLAB针对核心遗传算法进行了仿真模拟;并试验了智能制造执行系统在实际生产中的使用效果。研究仿真结果表明,本文所述的在解决作业车间调度问题上的基于实时数据的改善版遗传算法是切实可行的;此外试验测试结果表明,在实际的车间生产中,系统可以实现生产数据与管理系统之间的实时相互交换,本文提出的基于遗传算法的动态生产调度方案,在生产状况发生变化时,能够对生产计划做出相应调整。从而可以大幅度提高车间的生产效率。
单件小批MES动态作业计划与调度优化算法的研究
这是一篇关于单件小批,制造执行系统,动态作业计划与调度优化,分布式粒子群优化算法,遗传算法的论文, 主要内容为制造执行系统(MES)是计划管理层和工业控制层之间的车间层生产管理技术与实时信息系统,主要解决车间生产任务的执行问题。就当前的经济形势来看,中小型企业的主要生产方式集中于单件小批生产,如何将单件小批生产与MES系统相结合,也是目前研究的一大热点。MES对企业生产的高效性、产品的高质量、低消耗起着重要的作用,在单间小批MES中,作业计划与调度是主导MES内部过程,将MES与外部系统连接的中心,MES技术核心的先进性通过作业计划与调度优化来呈现,因此MES作业计划与调度优化一直是制造系统调度、规划与管理领域的研究热点之一。但由于作业计划与调度存在生产负荷平衡复杂、作业计划估算困难、作业调度控制复杂等问题,给实际生产带来巨大的困难和挑战。本文针对单件小批MES环境下的作业计划与调度优化的特殊性需求,对单件小批MES动态作业计划与调度优化算法展开研究,构造一个实用性强的单件小批MES作业计划与调度优化系统,通过提高动态作业计划与调度优化的智能性、敏捷性、鲁棒性和柔性来提高它的实用性。首先,针对单件小批MES生产加工过程中存在突发事件因素的特点,以最小化最大完工时间为调度目标,提出一种求解单目标作业计划与调度优化问题的分布式粒子群优化算法。该算法采用分布式方法解决问题的思想,建立两个Multi-Agent粒子群优化模型,解决了传统的粒子群优化算法在应对突发事件时不能实时做出决策的问题。用标准算例对分布式粒子群算法进行了验证,并与传统算法进行了比较,实验数据证明该算法能有效解决作业计划与调度优化问题,也验证了Multi-Agent粒子群优化模型的合理性。其次,针对单件小批MES生产加工过程中,工件由于机器故障、加工任务临时变动及其他动态事件的发生会终止加工,这就需要对工件进行再调度,以效率和稳定性为目标作为调度的衡量标准,构建了多目标动态调度数学模型。并根据上述模型,在考虑多目标约束前提下,将遗传算法与混合型调度策略相结合,提出动态调度算法,方便实时对终止加工的工件进行动态调整,以提高车间对突发事件的反应能力及调度质量。利用数值实验对所提出的动态调度算法的性能和效率进行评估。实验结果表明,对于求解小规模问题本文算法能够实现最优解,对于求解中规模问题本文算法能够实现近似最优解。最后,针对某公司中单件小批工件制造情况,开发一个单件小批MES动态作业计划与调度优化系统,实现作业监控与动态作业计划与调度优化有机联系的计划、控制和调节的闭环体系结构,并结合作业计划与调度的实际问题,对单件小批MES动态作业计划与调度优化方法进行了实例研究。
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