面向节能减排的锻造生产调度系统的设计与开发

朱柏青，卢海星，李东波

(1.南京工程学院经济管理学院，江苏南京 211167)

(2.南京理工大学机械工程学院，江苏南京 210094)

面向节能减排的锻造生产调度系统的设计与开发

朱柏青1，卢海星2，李东波2

(1.南京工程学院经济管理学院，江苏南京 211167)

(2.南京理工大学机械工程学院，江苏南京 210094)

根据锻造生产系统的实际需求，分析了面向节能减排的锻造生产调度系统的重要性，设计了面向节能减排的锻造生产调度系统的总体框架以及调度流程;利用JSP开发了基于B/S架构的锻造生产调度系统，涵盖了生产调度的机器设备数据管理、生产计划排程管理、资源环境系数矩阵、调度管理等4个功能模块，为解决锻造生产节能减排问题提供实际依据。

锻造生产调度;节能减排;JSP技术;B/S模式;锻造生产系统

随着全球能源问题越来越严重，以减少生产过程中的资源消耗为目标的相关研究已成为生产运行、优化、研究关注的主要内容。某锻造企业是一家重型锻造厂，生产模式为单件、小批量，各个批次的锻件数量、大小、材质都不相同，研究与开发面向节能减排的生产调度优化系统，在满足交货期的前提下，通过优化调度，尽可能减少装炉次数，合理利用锻机设备，是减少生产过程中资源消耗和对环境的不利影响的一个重要的解决途径。本文以锻造企业节能减排为主要目标，研究锻造生产系统中批量锻件放入加热炉的装炉调度以及保证锻锤充分利用的锻打调度。将生产调度流程具体化，为生产调度人员提供一种具有实际操作意义的节能减排的绿色调度系统，提高了企业制造过程中生产任务的优化配置和设备利用率，保证了企业生产效率，实现了节能减排的绿色制造［1］。

1 锻造生产调度系统功能需求分析

本文所研究的锻造生产调度系统主要由锻件的批量分解、按照工艺流程顺序进行装炉过程安排和锻打过程调度等3部分组成，其中以能耗和交货期时间作为约束条件。该锻造生产调度管理系统主要功能模块应包括生产计划排程管理模块、调度管理模块、机器设备数据管理模块、资源环境系数模块。

a．系统管理。

其功能主要包括:用户注册、登录;密码设置或修改;权限管理等功能，方便系统有效的管理［2］。

b．生产计划排程管理。

其功能主要包括:生产总计划、锻造生产周计划以及锻造生产排程。这3种计划根据时间跨度不同规定了某段时间内要完成的生产量。然后在每日需完成的生产量中按照工件的质量以及在加热炉中加热的火次、初始温度、终端温度等对该日需生产的工件进行聚类，以方便后面的装炉流程。

c．调度管理。

其功能主要包括:调度任务的添加、查询、编辑和删除等操作以及调度方案管理。调度任务主要是指将该日生产计划内待加工的工件按照交货期先后的优先级安排装炉，然后按照锻锤锻打能力以及锻锤的工作状态合理分配工件的去向。调度之后再对工件的状态进行更改，表示锻造生产完成。调度方案管理包括调度方案生成、调度方案详情、调度方案分析。

d．机器设备数据管理。

其主要功能包括:为对机器设备的信息和参数进行管理，机器设备数据不仅包括一般性数据，如名称、型号、生产厂家、公称打击力、打击频次、检修次数、检修等，还应包括该设备目前的工作状态，是处于空闲还是工作中，以方便调度。另外包括资源环境属性类数据，如用于计算打击效率的设备参数以及排放评价等级等。

e．资源环境系数管理。

其功能主要包括:能耗系数矩阵和排放系数矩阵的数据获取、计算以及评估。

2 系统的总体架构设计

2.1 系统总体结构［3］

面向节能减排的锻造生产调度系统采用的是B/S(Browser/Server)模式，网络为企业内部网(Intranet)［4］。总体架构包括:数据层、接口层、功能层、展现层［5］，如图1 所示。

a．数据层:数据层中存储着系统所用到的所有数据，计算机后台对此进行数据存储和读写，包括机器设备数据库、工件参数数据库、历史能耗排放数据库、生产计划数据库、调度方案数据库。

b．接口层:接口层提供系统运行所需要的各类软件接口和硬件环境，包括计算机操作系统、网络系统、软件接口、数据请求处理。

c．功能层:功能层是系统中各个功能模块所处的层次，对应着用户使用系统时软件的处理内容和方法，包括机器设备数据管理、生产计划排程管理、资源环境系数、调度管理。

d．展现层:展现层是系统最终的表现形式，也是用户和系统进行人机交互的层次，系统采用Web形式的展现层，实现了系统的表现形式和功能接口的分离，方便用户操作。

图1 面向节能减排的锻造生产调度系统的总体架构

2.2 系统各个模块流程图

产品生产过程是物料供应、各作业工序、设备和质检等多环节协调运作的过程，任何一个环节的延误和差错都会对产品交付产生影响。生产调度是按照生产计划的要求，落实各产品或零部件的完成进度、在各环节的物料的流转情况，发现计划执行的偏差和造成阻塞的环节，及时通过合理的调度疏通解决。

如前所述，该锻造生产系统的调度的主要部分是锻件的批量分解以及按照工艺流程的顺序安排的装炉过程和锻打过程的调度，其中能耗和交货期时间为约束条件。

调度管理主要是锻件放入加热炉之前的装炉调度，以及之后锻打的调度。每次装炉装入的锻件量、装炉次数对锻造生产过程中的能耗影响是非常大的，因此合理的调度安排是很重要的。装炉涉及的因素诸多，如炉子容量，锻件材质、大小，锻件所属批次的交货期等，因而装炉调度的安排因遵循一定的流程。同样，锻打过程中，锻机的调度主要是如何提高锻锤的利用率，尽量不要出现有某些锻锤空闲而某些锻锤的锻件堆积的情况。检验不合格的产品重新加入生产计划以及锻打不合格返修重新装炉同样会影响到装炉调度。图2为锻造生产系统调度流程图。

3 系统开发

3.1 运行环境

该系统采用JSP(Java Server Page)开发技术。JBuilder 2006作为开发平台、Apache Tomcat 5.5作为Web应用服务器，选择SQL Server 2005作为数据库平台。

该系统运行服务器端为英特尔奔腾双核处理器，4GB内存，操作系统为Windows Server 2003，并安装Tomcat 5.5和SQL Server 2005企业版;普通工作机处理器为奔4以上，1GB以上内存，操作系统为Windows XP或者Windows 7，浏览器为IE8.0。

3.2 系统实现

该系统根据部门信息和职位信息为每个用户分配了相应的权限，用户只能进行和自己权限相关的查询、添加、编辑或删除的操作。用户可根据具体需求点击进入不同的功能模块。

当总任务单下达后，生产排程模块进行锻造生产系统生产能力范围内的周计划制定，同时要根据不同批次交货期优先级安排日生产计划。接着根据锻造工艺卡的顺序，在机器设备参数、状态已输入的基础上开始面向节能减排的锻造生产系统调度。在日计划的合理安排下，工件聚类得以完成，方便了后面的装炉调度，减少了装炉要考虑的问题，从而使装炉调度可以很快、很合理地进行。同时综合考虑能耗级别的评比，这里能耗主要考虑的是锻打效率、零件材质、锻打时间等的影响。图3为锻造生产系统调度管理模块界面。

图3 锻造生产系统调度功能模块界面

4 结束语

本文对某锻造企业的面向节能减排的生产调度系统进行了设计与开发。该系统为生产调度人员提供一种具有实际操作意义的节能减排的绿色调度系统，提高了企业制造过程中生产任务的优化配置和设备利用率，保证了企业生产效率，实现了节能减排。

［1］朱柏青，丁小祥，李东波.面向节能减排的多级自由锻造生产调度［J］.计算机集成制造系统，2012，18(12):2713 －2722.

［2］万姗，朱柏青，李东波.基于B/S结构某锻造企业质量管理系统的研究与开发［J］.中国制造业信息化，2012，41(19):8－11.

［3］吴建，张旭东.JSP网络开发入门与实践［M］.北京:人民邮电出版，2006:2－28.

［4］贾艳萍.锻造厂计算机材料库存管理系统的开发［J］.锻压机械，1996(3):57－59.

［5］蔡亚梅.基于B/S结构的锻造企业钢材库管理系统的设计与实现［J］.制造业自动化，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

江苏省教育厅2012年度高校哲学社会科学研究基金项目(2012SJD630016)

朱柏青(1963—)，女，湖北荆州人，南京工程学院副教授，硕士，主要研究方向为生产管理、企业信息化。