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制造執行系統范文1
〔關鍵詞〕RFID；制造執行系統；物流信息平臺；關鍵技術；優化模型
〔中圖分類號〕F127〔文獻標識碼〕A〔文章編號〕1008-0821（2013）08-0017-07
現代物流系統橫跨了生產、流通和消費三大領域，呈現出時間和空間跨度都很大的特點，從而導致了對信息的依賴性。正確的物流決策需要資金、履約期和物流流量等方面的數據，也需要了解系統運行的狀態。在物流運作中，物流的效率取決于物流信息溝通的效率[1]。只有通過物流信息系統，才可以同時完成對物流的確認、跟蹤和控制，它不僅使企業自身的決策快、反應靈、對市場的應變能力強，而且會增加與客戶的聯系溝通，能最大可能地滿足客戶的需要，為客戶創造更多的價值，因而易鎖定原有的客戶，吸引潛在的客戶，從而大大增強企業的競爭優勢[2]。如何對企業制造執行系統運行所需要的數據進行組織、傳輸和處理，開發基于RFID的制造執行系統數據采集的一體化信息管理關鍵技術，構建科學決策的信息平臺優化模型就是本文將探討的重點。
1制造執行系統物流數據采集的需求與選擇
1.1制造執行系統物流數據采集的需求分析
物流數據的采集就是按給定的數據加工要求，在物流過程中收集數據的過程。采集的數據包含了數據的物理內容、數據的形式及數據采集的時間和地點。物流數據一般采用編碼，通過物質型的數據載體將編碼附著在貨物上，根據數據讀出的物理原理，數據載體可以是機械式的、磁力式的、光學式的和電子式的。根據自動化程度的不同，物流數據采集的方式可分為人工采集方式、半自動采集方式和自動采集方式。
1.1.1不同數據采集的方式比較
1.1.2數據采集方法的需求分析
物流數據的采集有多種方法和多種設備，為了完成相應的物流任務，首先應對數據采集的需求進行分析，選出合適的數據采集方式，然后再選擇合適的識讀設備。
（1）照度。人工識別和采用光學識別設備進行識別時，數據載體和貨物的可辨性取決于編碼處的照度。根據人的視覺要求，該照度不能小于200勒克斯（lx），設計的推薦值可取為500lx。如果環境照度很大，強烈的環境光也會干擾識別編碼的光信號，所以在數據采集點還應設置明亮的識別光源，或選擇其他方法降低對環境的要求。
（2）溫度。過高或過低的溫度都可使編碼寫入裝置、讀出裝置和數據載體的損壞。
（3）人機環境。采用人工采集和半自動采集方式時，環境噪聲不能大于85dB；數據采集的工作強度也不能太高，否則會使操作人員的注意力過度集中，很快疲勞從而發生錯誤。
（4）識別距離和差錯率。每種識別技術都有不同的應用范圍，在選擇識別方法時，特別要注意識別距離，在選擇設備時要注意許用的差錯率。
（5）識別響應時間。識別響應時間的大小會影響到物流系統的通過率和所需要的人力資源。自動采集方式和半自動的采集方式的識讀響應時間一般都不會超過10s，明顯高于人工識別方式，但投資較大。
（6）數據的類型。不同的采集方式針對不同的數據類型。語言型和文字型的數據一般只能通過人工方式采集；如果信息的篇幅越大，則通過人工識別的時間越長，產生錯誤的可能性也越大。
1.1.3數據采集設備的需求分析
數據采集設備的需求分析包含：①自動識別，采集設備能獨立地識讀和解碼不同的條碼；②對操作人員的保護，采集設備發出激光的強度應不會對人體器官造成傷害；③應用范圍，許用識讀距離的誤差；④方向性；⑤分辨率；⑥識讀寬度。
1.2制造執行系統物流數據采集的選擇分析
數據采集系統選擇可按圖1所示的步驟進行。出發點是由物流過程組織所確定數據采集任務，如采集數據的種類、數量和采集點。第一步將自動采集方式作為首選方式，其確定原則可見前述的自動采集方式的實現條件，然后考慮不同系統的費用，提出可能的數據采集的實現方式。第二步就給出的采集方式，分析數據采集的需求，進一步縮小選擇范圍。在此基礎上進行粗略的經濟分析，比較投資的費用和運營費用，選出合適的采集方法。
注：虛線表示一種可能的選擇圖1數據采集系統的選擇
投資的費用主要包括如下幾個方面：①數據采集設備的采購費用和安裝費用；②數據載體的采購費用和安裝費用；③數據傳輸設備的采購費用和安裝費用；④數據采集設備的培訓費用；⑤由于新系統使用，造成困難所產生的前期費用。該項費用與現有的組織結構和引進的數據采集方法密切相關。
企業的運營費用主要包括：①數據采集所需要的人力費用；②數據載體的耗材費用；③數據采集系統的維護費用；④由于貨物錯讀、錯入庫和錯存所造成的費用。
然后通過市場調查，了解所需要的數據采集設備的技術水平和價格，再通過比較設備的采購價格和人力需求，選擇合適的數據采集設備。
2基于RFID的制造執行系統數據采集的一體化信息管理關鍵技術關鍵的技術能夠推動制造執行系統數據采集的一體化信息管理并保證其運作。這些技術包括數據掃描、數據儲存和數據采集，加深了對客戶要求的理解。由于允許預測數據在供應鏈中逆向傳遞，越來越多的用戶在交易前先使各個供應鏈伙伴的貿易數據同步[3]。企業制造執行系統為了實現高效率的一體化信息管理原動力，還需要以下一些能力：有效的信息共享；自動化的訂單生成；條形碼和其他掃描技術的應用。此外，在供應鏈的不同階段共享和交流數據取決于“什么能夠提供最大化的整體利益”。這些數據包括：需求/消費/銷售信息；現金流；成品庫存/在制品庫存；交貨和產出狀況。
2.1基于RFID的制造執行系統數據采集的無線視頻識別裝置無線射頻識別（radio frequency identification，RFID）是一種跟蹤技術，并且在全球范圍內廣泛應用。無線射頻識別裝置通常被稱為標簽，它可以被貼到商品上并且告訴閱讀器它所粘貼商品的性質和地點[4]。圖2顯示了閱讀器將這些信息（什么商品、在什么地方）傳遞給管理系統的過程。該系統能夠生成一幅產品所處位置的詳盡信息圖。圖2基于RFID的制造執行系統數據采集的無線射頻識別系統
主動標簽有動力源，而被動標簽沒有。主動標簽使用電池，生命周期有限且成本較高。天線（antenna）是一種使用無線電波對標簽讀取或寫入數據的裝置。閱讀器（reader）管理著天線與管理系統之間的界面。RFID技術相對于條形碼技術而言有一個巨大的優勢，即標簽不必位于閱讀器的直接可視范圍內。無線電波可以穿透很多種材料，因此閱讀器可以在遠處就識別到標簽。管理系統從標簽處收集數據并進行分類，以達到管理信息和行動的目的。
標簽上攜帶的關鍵信息是電子產品代碼（electronic product code，EPC，由自動識別中心開發的一套標準）。每個標簽都有一個特殊的“號碼牌”。這個特殊的號碼可以與產品信息相聯系，對應著產品是何時何地生產的、它的組件來源以及貨架壽命等細節信息[5]。有些標簽會在號碼牌上存放這些附加信息，然而大多數標簽只存放電子產品代碼（EPC），附加信息則通過遠程傳輸存儲到與管理系統相連的數據庫中。
閱讀器表明是什么產品以及它在供應鏈中的位置。管理系統根據這些信息顯示出存貨地點現在還有多少產品。這些被轉換成動態數據后，表示消費率、某一給定時間點的庫存數據以及接下來需要做什么，這些數據將有助于供應鏈計劃與控制的改變。
2.1.1基于UHF RFID物流標簽的通用芯片
基于UHF RFID物流標簽的通用芯片涉及一種超高頻率（UHF）射頻識別（RFID）物流標簽的通用芯片，特別涉及一種工作于860MHz-960MHz范圍內的超高頻率（UHF）射頻識別（RFID）系統。所述物流標簽的通用芯片包括物流標簽襯底、附屬到所述物流標簽襯底上并且具有多個用來連接通用芯片內形成的電路與外部電路的焊塊的通用芯片，以及至少一個在縱向伸展并且響應從外界傳來的超高頻率電磁場的UHF RFID物流標簽的圓極化天線，基于UHF RFID物流標簽的通用芯片符合EPC C1G2（ISO 18000-6C）標準。
2.1.2基于UHF RFID物流標簽的圓極化天線
基于UHF RFID物流標簽的圓極化天線涉及一種超高頻率（UHF）射頻識別（RFID）物流標簽的圓極化天線，特別涉及一種工作于900MHz-930MHz范圍內的超高頻率（UHF）射頻識別（RFID）系統。所述物流標簽的圓極化天線包括具有調諧與支撐作用的介質基板，以及設在所述介質基板上表面的圓極化天線圖案。基于UHF RFID物流標簽的圓極化天線至少一端與外部電路焊塊的通用芯片連接并且圓極化天線的一部分固定到所述物流標簽襯底上。因為所述UHF RFID物流標簽使用多根短的UHF RFID圓極化天線來代替線極化天線，對于線極化的標簽，在圓極化天線的輻射范圍內，標簽可以正對天線的平面上任意轉動也不會影響閱讀。對于圓極化天線，線極化的標簽由于極化匹配會損失一般的接收功率，因而會使閱讀距離降低。所以由于小的體積可以按照需要盡可能多地集成標簽，并且可以快速且容易地實施將天線結合到芯片上的過程。
UHF RFID物流標簽是由ABS外殼材料的圓極化天線構成，天線的方向圖由天線的結構決定，一旦天線結構取定，方向圖也就確定。天線的增益跟半波功率波束寬度是互相制約，增益越大，波束寬度就越小，反之亦然?；赨HF RFID物流標簽的圓極化天線在工作頻段內具有良好的駐波比，表明天線具有良好的工作性能。
2.2基于RFID的制造執行系統數據采集的物流標簽的應用（1）在整個配送渠道中跟蹤產品（“資產跟蹤”），從而以供應鏈中庫存單位（SKU）的形式提供不間斷的有關數量和位置的信息；
（2）跟蹤產品從商店后臺操作直到貨架的全過程；
（3）智能貨架，商店中被盜商品會自動顯示并鳴響報警信號；
（4）無須收銀員就能登記銷售情況。未來狀態是消費者將他們的手推車推過閱讀器，就能自動讀取手推車內每件產品的電子產品代碼（EPC），然后將信用卡支付的賬單給顧客列出，而不需要零售人員參與。
基于RFID的制造執行系統數據采集中：基于UHF RFID物流標簽的通用芯片、基于UHF RFID物流標簽的圓極化天線的開發應用，有著以下的創新優勢：①采用的是感應式數據采集，操作簡單，便捷。②UHF RFID物流標簽無需布線，安裝簡易，編碼設置以及巡檢點的增減也都簡單方便。③UHF RFID物流標簽具有惟一的ID碼，經久耐用，信息不可竄改或復制。④UHF RFID物流標簽進行智能跟蹤管理，以做到及時防控，追根溯源，藥品損失降低到最低點。⑤信息化管理，透明化，及時化，各層管理者都可通過網絡簡單管理，快捷地查詢到各種生產信息。制造商獲得的收益包括：了解何時產品在商店內卻沒有擺放到貨架上（這是一種制造商無法控制的喪失銷售機會的原因之一），商品被盜的幾率下降。零售商獲得的收益包括：能夠跟蹤產品在渠道中的流動并與交貨時間表相對照，能夠實現結賬作業自動化，能夠獲得更多有關購買模式的客戶信息[6]。從技術方面來說，可以跟蹤產品到達客戶甚至進入其家里的所有路徑。
制造執行系統范文2
關鍵詞：制造執行系統；項目干系人；期望
1 項目干系人的識別
在制造執行系統項目中，制造執行系統項目干系人即制造執行系統項目溝通的主體，他們是項目所涉及或者受項目活動影響的人。識別項目干系人時首先要考慮企業和制造執行系統部門的組織架構以及IT行業特殊背景，再參考以往項目的相關干系人結構。從而列出干系人登記表。
制造執行系統項目干系人可以來自制造執行系統項目組織內部或者組織外部。制造執行系統項目相對于其他IT項目，溝通主體相對簡單：即內部項目溝通主體一般指項目團隊、輔助人員、IT部門職能經理；外部溝通主體是用戶、高層管理者、其他部門職能經理。表1是S芯片制造企業制造執行系統項目內部主要干系人識別表：
表1 S芯片制造企業制造執行系統項目內部主要干系人識別表
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表2 S芯片制造企業MES某軟件項目的問題描述
資料來源：作者整理
表2提出了一個制造執行系統項目主體分析的實例，我們從中可以看出哪一個制造執行系統項目主體能獲得哪種書面信息。
表3 制造執行系統項目溝通主體實例分析
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2 項目干系人的期望管理
無論是內部的還是外部的項目干系人，他們都有著不同的溝通需求和期望。這就要求制造執行系統項目經理必須對于各種各樣溝通主體的合作有充分的準備，必須清楚地了解溝通要符合溝通對象的利益。因此，制造執行系統項目經理應該重點忙于溝通來滿足制造執行系統項目主體的需求和期望。
制造執行系統項目經理需要設計一種方式來辨別和解決問題，重要可以應用以下兩種重要的工具：期望管理矩陣和問題日志。這兩種方式的采用可以幫助制造執行系統項目經理進行溝通的基層組建。
矩陣識別管理方式：許多企業管理者認為項目的成功或失敗在于是否滿足了項目范圍、成本和時間的目標，也有很多企業管理者認為應該是項目是否能達到用戶的滿意。在從未進行過任何目標修改的情況下就能實現范圍、成本和時間的目標是十分困難和少見的。用戶常按重要性把對范圍、成本和時間排序，并提供如何平衡這三方面的方法和指南。這種方法以期望管理矩陣形式表示，這樣可以把用戶的期望清晰化。下面是一個期望管理矩陣管理方式，可以幫助制造執行系統項目經理管理關鍵的制造執行系統項目主體的期望。矩陣包括兩項評價成果的度量：優先級和期望值，以及與之相關的度量。
表4 期望管理矩陣
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表5 問題日志
資料來源：作者整理
制造執行系統范文3
一、規模
按規模大小FMS可分為如下4類：
1.柔性制造單元(FMC)
FMC的問世并在生產中使用約比FMS晚6~8年，它是由1~2臺加工中心、工業機器人、數控機床及物料運送存貯設備構成，具有適應加工多品種產品的靈活性。FMC可視為一個規模最小的FMS，是FMS向廉價化及小型化方向發展和一種產物，其特點是實現單機柔性化及自動化，迄今已進入普及應用階段。
2.柔性制造系統(FMS)
通常包括4臺或更多臺全自動數控機床(加工中心與車削中心等)，由集中的控制系統及物料搬運系統連接起來，可在不停機的情況下實現多品種、中小批量的加工及管理。
3.柔性制造線(FML)
它是處于單一或少品種大批量非柔性自動線與中小批量多品種FMS之間的生產線。其加工設備可以是通用的加工中心、CNC機床；亦可采用專用機床或NC專用機床，對物料搬運系統柔性的要求低于FMS，但生產率更高。它是以離散型生產中的柔性制造系統和連續生產過程中的分散型控制系統(DCS)為代表，其特點是實現生產線柔性化及自動化，其技術已日臻成熟，迄今已進入實用化階段。
4.柔性制造工廠(FMF)
FMF是將多條FMS連接起來，配以自動化立體倉庫，用計算機系統進行聯系，采用從訂貨、設計、加工、裝配、檢驗、運送至發貨的完整FMS。它包括了CAD/CAM，并使計算機集成制造系統(CIMS)投入實際，實現生產系統柔性化及自動化，進而實現全廠范圍的生產管理、產品加工及物料貯運進程的全盤化。FMF是自動化生產的最高水平，反映出世界上最先進的自動化應用技術。它是將制造、產品開發及經營管理的自動化連成一個整體，以信息流控制物質流的智能制造系統(IMS)為代表，其特點是實現工廠柔性化及自動化。
二、關鍵技術
1.計算機輔助設計
未來CAD技術發展將會引入專家系統，使之具有智能化，可處理各種復雜的問題。當前設計技術最新的一個突破是光敏立體成形技術，該項新技術是直接利用CAD數據，通過計算機控制的激光掃描系統，將三維數字模型分成若干層二維片狀圖形，并按二維片狀圖形對池內的光敏樹脂液面進行光學掃描，被掃描到的液面則變成固化塑料，如此循環操作，逐層掃描成形，并自動地將分層成形的各片狀固化塑料粘合在一起，僅需確定數據，數小時內便可制出精確的原型。它有助于加快開發新產品和研制新結構的速度。
2.模糊控制技術
模糊數學的實際應用是模糊控制器。最近開發出的高性能模糊控制器具有自學習功能，可在控制過程中不斷獲取新的信息并自動地對控制量作調整，使系統性能大為改善，其中尤其以基于人工神經網絡的自學方法更引起人們極大的關注。
3.人工智能、專家系統及智能傳感器技術
迄今，FMS中所采用的人工智能大多指基于規則的專家系統。專家系統利用專家知識和推理規則進行推理，求解各類問題(如解釋、預測、診斷、查找故障、設計、計劃、監視、修復、命令及控制等)。由于專家系統能簡便地將各種事實及經驗證過的理論與通過經驗獲得的知識相結合，因而專家系統為FMS的諸方面工作增強了柔性。展望未來，以知識密集為特征，以知識處理為手段的人工智能(包括專家系統)技術必將在FMS(尤其智能型)中起著關鍵性的作用。人工智能在未來FMS中將發揮日趨重要的作用。目前用于FMS中的各種技術，預計最有發展前途的仍是人工智能。預計到21世紀初，人工智能在FMS中的應用規模將要比目前大4倍。智能制造技術(IMT)旨在將人工智能融入制造過程的各個環節，借助模擬專家的智能活動，取代或延伸制造環境中人的部分腦力勞動。在制造過程，系統能自動監測其運行狀態，在受到外界或內部激勵時能自動調節其參數，以達到最佳工作狀態，具備自組織能力。故IMT被稱為未來21世紀的制造技術。對未來智能化FMS具有重要意義的一個正在急速發展的領域是智能傳感器技術。該項技術是伴隨計算機應用技術和人工智能而產生的，它使傳感器具有內在的“決策”功能。
4.人工神經網絡技術
人工神經網絡(ANN)是模擬智能生物的神經網絡對信息進行并行處理的一種方法。故人工神經網絡也就是一種人工智能工具。在自動控制領域，神經網絡不久將并列于專家系統和模糊控制系統，成為現代自支化系統中的一個組成部分。
三、發展趨勢
1.FMC將成為發展和應用的熱門技術
這是因為FMC的投資比FMS少得多而經濟效益相接近，更適用于財力有限的中小型企業。目前國外眾多廠家將FMC列為發展之重。
2.發展效率更高的FML
多品種大批量的生產企業如汽車及拖拉機等工廠對FML的需求引起了FMS制造廠的極大關注。采用價格低廉的專用數控機床替代通用的加工中心將是FML的發展趨勢。
3.朝多功能方向發展
制造執行系統范文4
[摘要]本文根據柔性制造系統的產生,對柔性制造系統的組成、分類、優勢及發展方向等做了詳細闡述。
[關鍵詞]柔性制造系統(FMS)組成優勢發展方向
70年代末80年代初,隨著計算機輔助管理、物料自動搬運、刀具管理和計算機網絡、數據庫的發展以及CAD/CAM技術、成組技術(GT)、工業機器人等技術的成熟,更加系統化、規?；娜嵝灾圃煜到y(FMS)就出現了。
所謂FMS,是一組數控機床和其他自動化的工藝設備,由計算機信息控制系統和物料自動儲運系統有機結合的整體,能適應加工對象變換的自動化機械制造系統(FlexibleManufacturingSystem)。下面就柔性制造系統的組成、分類、優勢及發展趨勢進行闡述。
一、柔性制造系統(FMS)的組成
1.加工系統
柔性制造系統采用的設備由待加工工件的類別決定,主要有加工中心、車削中心或計算機數控(CNC)車、銑、磨及齒輪加工機床等,用以自動地完成多種工序的加工。
2.物料系統
物料系統用以實現工件及工裝夾具的自動供給和裝卸,以及完成工序間的自動傳送、調運和存貯工作,包括各種傳送帶、自動導引小車、工業機器人及專用起吊運送機等。
3.計算機控制系統
計算機控制系統用以處理柔性制造系統的各種信息,輸出控制CNC機床和物料系統等自動操作所需的信息。通常采用三級(設備級、工作站級、單元級)分布式計算機控制系統,其中單元級控制系統(單元控制器)是柔性制造系統的核心。
4.系統軟件
系統軟件用以確保柔性制造系統有效地適應中小批量多品種生產的管理、控制及優化工作,包括設計規劃軟件、生產過程分析軟件、生產過程調度軟件、系統管理和監控軟件。
二、柔性制造系統的分類
1.柔性制造單元(FMC)
FMC由單臺帶多托盤系統的加工中心或3臺以下的CNC機床組成,具有適應加工多品種產品的靈活性。FMC的柔性最高。
2.柔性制造線(FML)
柔性制造線FML是處于非柔性自動線和FMS之間的生產線,對物料系統的柔性要求低于FMS,但生產效率更高。
3.柔性制造系統(FMS)
FMS通常包括3臺以上的CNC機床(或加工中心),由集中的控制系統及物料系統連接起來,可在不停機情況下實現多品種、中小批量的加工管理。FMS是使用柔性制造技術最具代表性的制造自動化系統。
三、柔性制造系統的優勢
1.設備利用率高。由于采用計算機對生產進行調度,一旦有機床空閑,計算機便分配給該機床加工任務。在典型情況下,采用柔性制造系統中的一組機床所獲得的生產量是單機作業環境下同等數量機床生產量的3倍。
2.減少生產周期。由于零件集中在加工中心上加工,減少了機床數和零件的裝卡次數。采用計算機進行有效的調度也減少了周轉的時間。
3.具有維持生產的能力。當柔性制造系統中的一臺或多臺機床出現故障時,計算機可以繞過出現故障的機床,使生產得以繼續。
4.生產具有柔性。可以響應生產變化的需求,當市場需求或設計發生變化時,在FMS的設計能力內,不需要系統硬件結構的變化,系統具有制造不同產品的柔性。并且,對于臨時需要的備用零件可以隨時混合生產,而不影響FMS的正常生產。
5.產品質量高。FMS減少了卡具和機床的數量,并且卡具與機床匹配得當,從而保證了零件的一致性和產品的質量。同時自動檢測設備和自動補償裝置可以及時發現質量問題,并采取相應的有效措施,保證了產品的質量。
6.加工成本低。FMS的生產批量在相當大的范圍內變化,其生產成本是最低的。它除了一次性投資費用較高外,其他各項指標均優于常規的生產方案。
四、FMS發展方向
1.FMS仍將迅速發展
FMS在20世紀80年代末就已進入了實用階段,技術已比較成熟。由于它在解決多品種、中小批量生產上比傳統的加工技術有明顯的經濟效益,因此隨著國際競爭的加劇,無論發達國家還是發展中國家都越來越重視柔性制造技術。
從機械制造行業來看,現在FMS不僅能完成機械加工,而且還能完成鈑金加工、鍛造、焊接、裝配、鑄造和激光、電火花等特種加工以及噴漆、熱處理、注塑和橡膠模制等工作。從整個制造業所生產的產品看,現在FMS已不再局限于汽車、車床、飛機、坦克、火炮、艦船等,還可用于計算機、半導體、木制產品、化工等產品生產。從生產批量來看,FMS已從中小批量應用向單件和大批量生產方向發展。
隨著計算機集成制造技術和系統(CIMS)日漸成為制造業的熱點,很多專家學者紛紛預言CIMS是制造業發展的必然趨勢。柔性制造系統作為CIMS的重要組成部分,必然會隨著CIMS的發展而發展。
2.FMS系統性能不斷提高
構成FMS的各項技術,如加工技術、運儲技術、刀具管理技術、控制技術以及網絡通信技術的迅速發展,毫無疑問會大大提高FMS系統的性能。在加工中采用噴水切削加工技術和激光加工技術,并將許多加工能力很強的加工設備如立式、臥式鏜銑加工中心,高效萬能車削中心等用于FMS系統,大大提高了FMS的加工能力和柔性,提高了FMS的系統性能。AVG小車以及自動存儲、提取系統的發展和應用,為FMS提供了更加可靠的物流運儲方法,同時也能縮短生產周期,提高生產率。刀具管理技術的迅速發展,為及時而準確地為機床提供適用刀具提供了保證。同時可以提高系統柔性、生產率、設備利用率,降低刀具費用,消除人為錯誤,提高產品質量,延長無人操作時間。
制造執行系統范文5
關鍵詞：DEH；汽輪機；控制功能；自動調節
1 工程概況
陽煤集團第二熱電廠汽輪機集中控制改造。是對三臺C6-3.43/0.49型汽輪機組控制系統進行改造，將機組現有的純液壓調節系統改造為低壓透平油純電調系統。在最大限度保證安全性與穩定性的前提下，實現機組的自動控制。同時對輔助的凝結水系統、軸封系統、主汽系統、抽汽系統的隔離調節閥門改造為電動閥門，信號遠傳進入DCS系統，以便于遠程集中控制。
1.1 機組控制系統改造
改造前C6-3.14/0.49型汽輪機，具有一級可調抽汽，機組具有兩套油動機，一套控制機組進氣，一套控制機組抽汽。改造后液壓調節器取消，采用數字調節器，保留配汽杠桿、配汽機構，將油動機改造為電液油動機，拆去調速器、調速器滑閥，保留危急保安器及危急保安器滑閥，增設超速限制滑閥（OPC），增設DEH控制器。
改造后DEH控制信號通過電液轉換器與油動機構成的電液油動機接口，實現對機組的閉環控制。電液轉換器與油動機滑閥及油動機活塞緊密結合在一起，油動機脈動油直接由電液轉換器控制，構成了電液伺服油動機。DEH伺服單元與電液伺服油動機、油動機行程傳感器LVDT組成位置隨動系統。將原液壓調節系統中的轉速丈量、同步器給定、調速器滑閥、中間滑閥、油動機反饋滑閥等全部排除在系統之外。實現固定模式閥門治理，治理模式為混合調節模式。
1.2 配套改造項目
在各輔助系統關鍵部位，保證原系統手動操作功能不變的情況下，加裝電動調節閥，在集控室安裝DCS控制系統，將閥門信號引入DCS控制系統，實現閥門的遠程控制。
2 系統配置
通過改造汽輪機能夠實現程控啟動、自動調節、抽汽自動控制、參數限制、保護、監視及試驗功能。整套控制系統具備雙電源供電，以及UPS不間斷供電輸入回路接口。具有兩種互為跟蹤的運行方式，即自動和手動相互無擾自動切換的兩種運行方式。
2.1 調節控制功能
汽輪機狀態及轉速控制：運行人員通過DEH控制畫面發出遙控指令，對汽輪機沖轉前的狀態進行控制，控制啟動器的電動馬達，進行遙控復置汽輪機，建立安全油，在沖轉條件滿足后，開啟主汽門。運行人員通過CRT選擇啟動方式，設定目標轉速及升速率，將現場測得的轉速與設定轉速比較，經PID無差調節，完成從盤車轉速到同期轉速或超速試驗轉速的全程閉環控制。在升速過程中，司機也可通過修改目標轉速、升速率、轉速保持時間等手段來控制機組的升速過程。
通過改造實現了自動同期，機組在3000r/min定速后，在DEH控制下由運行人員通過DEH操作畫面切換到自動同步控制，接受電氣自動準同期裝置增/減信號，控制汽輪機的轉速，完成機組并網帶負荷。機組并網后，升負荷中司機可根據需要采用閥控方式，功控方式，壓控方式或CCS方式通過給定的目標值及負荷變化率自動調節機組的電負荷，直至滿負荷。并可隨時調節機組的負荷，以滿足電網的負荷要求。
2.2 限制控制功能
改造后實現了負荷及閥位限制，功率反饋限制，主汽壓力低限制，加速度限制，具有快、中、慢三蹩煨陡漢上拗疲超速限制，低真空限制等限制功能。
2.3 試驗控制功能
改造后司機可通過CRT畫面操作，實現超速試驗、假并網試驗、閥門活動試驗、閥門嚴密性試驗、停機可以進行仿真試驗等各種實驗控制功能的遠程控制，極大地提高了工作效率。
（1）超速試驗：運行人員通過CRT畫面操作，提升轉速使超速保護動作檢查撞擊子及電氣超速保護的動作轉速。在做機械超速試驗時，DEH電氣超速保護的動作值自動由3300r/min改為3390r/min，作為后備超速保護使用。
（2）假并網試驗：DEH收到假并網試驗隔離刀閘斷開信號后，可自動配合電氣完成假并網試驗。
（3）閥門活動試驗和嚴密性試驗：運行人員通過CRT畫面操作，可對高、低壓調速汽門進行部分行程活動調節和嚴密性試驗。
（4）停機可以進行仿真試驗：在DEH仿真模式下，可仿真模擬機組調節、保護、實驗等項目功能，進行組態調試和培訓員工。
2.4 保護控制功能
（1）當機組解列當轉速超速到額定轉速的110%時，DEH發出信號，遮斷系統動作，快速關閉主汽門和高、低壓調速汽門。機組進入惰走過程，同時能夠連鎖啟動交流油泵，達到事故停運目的。
（2）當自容式執行器控制系統故障時，系統仍能控制高低壓調速氣門、自動主氣門迅速關閉，機組進入惰走過程，同時能夠連鎖啟動交流油泵，達到事故停運目的。
（3）當事故狀態下，運行人員就地打閘（操作危急保安器），控制系統能夠接受打閘信號，控制高低壓調速氣門、自動主氣門迅速關閉，機組進入惰走過程，同時能夠連鎖啟動交流油泵，達到事故停運目的。
3 效果及效益
（1）通過改造機組在負荷控制方面精度明顯提高，運行人員可在100kW以內，對機組負荷作出調節。改變了全液壓調節時，機組負荷波動大的問題，機組安全性提升。
（2）機組控制實現程序化，運行人員可以按照預訂程序，實現機組的啟動、停止，降低了手動操作的失誤率，使操作更加精準。
（3）改造后各種調節，運行人員只要在控制系統進行操作即可，避免了過去操作時人員接觸高溫、高壓設備管道，提高了運行人員操作時的人身安全性。
制造執行系統范文6
一、規模
按規模大小FMS可分為如下4類：
1.柔性制造單元(FMC)
FMC的問世并在生產中使用約比FMS晚6~8年，它是由1~2臺加工中心、工業機器人、數控機床及物料運送存貯設備構成，具有適應加工多品種產品的靈活性。FMC可視為一個規模最小的FMS，是FMS向廉價化及小型化方向發展和一種產物，其特點是實現單機柔性化及自動化，迄今已進入普及應用階段。
2.柔性制造系統(FMS)
通常包括4臺或更多臺全自動數控機床(加工中心與車削中心等)，由集中的控制系統及物料搬運系統連接起來，可在不停機的情況下實現多品種、中小批量的加工及管理。
3.柔性制造線(FML)
它是處于單一或少品種大批量非柔性自動線與中小批量多品種FMS之間的生產線。其加工設備可以是通用的加工中心、CNC機床；亦可采用專用機床或NC專用機床，對物料搬運系統柔性的要求低于FMS，但生產率更高。它是以離散型生產中的柔性制造系統和連續生產過程中的分散型控制系統(DCS)為代表，其特點是實現生產線柔性化及自動化，其技術已日臻成熟，迄今已進入實用化階段。
4.柔性制造工廠(FMF)
FMF是將多條FMS連接起來，配以自動化立體倉庫，用計算機系統進行聯系，采用從訂貨、設計、加工、裝配、檢驗、運送至發貨的完整FMS。它包括了CAD/CAM，并使計算機集成制造系統(CIMS)投入實際，實現生產系統柔性化及自動化，進而實現全廠范圍的生產管理、產品加工及物料貯運進程的全盤化。FMF是自動化生產的最高水平，反映出世界上最先進的自動化應用技術。它是將制造、產品開發及經營管理的自動化連成一個整體，以信息流控制物質流的智能制造系統(IMS)為代表，其特點是實現工廠柔性化及自動化。
二、關鍵技術
1.計算機輔助設計
未來CAD技術發展將會引入專家系統，使之具有智能化，可處理各種復雜的問題。當前設計技術最新的一個突破是光敏立體成形技術，該項新技術是直接利用CAD數據，通過計算機控制的激光掃描系統，將三維數字模型分成若干層二維片狀圖形，并按二維片狀圖形對池內的光敏樹脂液面進行光學掃描，被掃描到的液面則變成固化塑料，如此循環操作，逐層掃描成形，并自動地將分層成形的各片狀固化塑料粘合在一起，僅需確定數據，數小時內便可制出精確的原型。它有助于加快開發新產品和研制新結構的速度。
2.模糊控制技術
模糊數學的實際應用是模糊控制器。最近開發出的高性能模糊控制器具有自學習功能，可在控制過程中不斷獲取新的信息并自動地對控制量作調整，使系統性能大為改善，其中尤其以基于人工神經網絡的自學方法更引起人們極大的關注。
3.人工智能、 專家系統及智能傳感器技術
迄今，FMS中所采用的人工智能大多指基于規則的專家系統。專家系統利用專家知識和推理規則進行推理，求解各類問題(如解釋、預測、診斷、查找故障、設計、計劃、監視、修復、命令及控制等)。由于專家系統能簡便地將各種事實及經驗證過的理論與通過經驗獲得的知識相結合，因而專家系統為FMS的諸方面工作增強了柔性。展望未來，以知識密集為特征，以知識處理為手段的人工智能(包括專家系統)技術必將在FMS(尤其智能型)中起著關鍵性的作用。人工智能在未來FMS中將發揮日趨重要的作用。目前用于FMS中的各種技術，預計最有發展前途的仍是人工智能。預計到21世紀初，人工智能在FMS中的應用規模將要比目前大4倍。智能制造技術(IMT)旨在將人工智能融入制造過程的各個環節，借助模擬專家的智能活動，取代或延伸制造環境中人的部分腦力勞動。在制造過程，系統能自動監測其運行狀態，在受到外界或內部激勵時能自動調節其參數，以達到最佳工作狀態，具備自組織能力。故IMT被稱為未來21世紀的制造技術。對未來智能化FMS具有重要意義的一個正在急速發展的領域是智能傳感器技術。該項技術是伴隨計算機應用技術和人工智能而產生的，它使傳感器具有內在的“決策”功能。
4.人工神經網絡技術
人工神經網絡(ANN)是模擬智能生物的神經網絡對信息進行并行處理的一種方法。故人工神經網絡也就是一種人工智能工具。在自動控制領域，神經網絡不久將并列于專家系統和模糊控制系統，成為現代自支化系統中的一個組成部分。
三、發展趨勢
1.FMC將成為發展和應用的熱門技術
這是因為FMC的投資比FMS少得多而經濟效益相接近，更適用于財力有限的中小型企業。目前國外眾多廠家將FMC列為發展之重。
2.發展效率更高的FML
多品種大批量的生產企業如汽車及拖拉機等工廠對FML的需求引起了FMS制造廠的極大關注。采用價格低廉的專用數控機床替代通用的加工中心將是FML的發展趨勢。
3.朝多功能方向發展
由單純加工型FMS進一步開發以焊接、裝配、檢驗及鈑材加工乃至鑄、鍛等制造工序兼具的多種功能FMS。 FMS是實現未來工廠的新穎概念模式和新的發展趨勢，是決定制造企業未來發展前途的具有戰略意義的舉措。目前反映工廠整體水平的FMS是第一代FMS，90年代此種狀況仍將會持續下去，日本從1991年開始實施的“智能制造系統”(IMS)國際性開發項目，屬于第二代FMS；而真正完善的第二代FMS預計至21世紀才會實現。屆時，智能化機械與人之間將相互融合、柔性地全面協調從接受訂單貨至生產、銷售這一企業生產經營的全部活動。
