JAVA技术在MES系统中的应用

刘 超

（湖北工业大学，湖北 武汉430074）

目前国内大多数制造型企业都采用了MES以及ERP系统来进行生产管理和生产过程控制。但是由于车间生产条件天生的复杂性和动态性，尤其是关键瓶颈工序生产计划的不确定性，整个生产系统效率提升的幅度相当有限。将JAVA技术运用于MES系统，为解决关键瓶颈工序问题提供了一种可靠的思路和具体方法。

1 企业生产现状分析

本文对制造型企业相关产品及具体生产方式进行了研究分析。目前以企业小型零件生产线为具体研究对象，该生产线是非常典型的多品种、小批量生产模式，并具有如下特点。

1.1生产产品为小型零件，采用的是典型的小型零件加工模式。设备采用通用机床，零件基本全在机床上共线生产，生产前期准备时间长，生产效率偏低。

1.2该零件的订单规模不等，大订单月产量可达十万只，小订单年产量仅几千只。采用订单驱动式的生产计划，导致生产线上品种更换频率大。

1.3由于零件加工精度的要求各不相同，导致某些零件需要进入某些特殊工序生产，但是大部分零件都要求通过同样的关键工序。生产关键工序流程如图1所示。

因为具有上述特点，所以该厂是很典型的多品种小批量型生产企业，不同产品之间工艺相似、产品结构相似，故可采用同一生产线生产。大部分产品通过同种关键工序，具有实施成组技术的客观条件，所以该企业能够采用成组技术对整个小型零件生产中的关键生产工序进行技术改进。

图1 生产关键工序流程图

2 相关技术和背景

2.1 MES制造执行系统相关介绍

MES的概念来源于20世纪90年代初美国的制造界，其业务功能是直接面向制造过程。它的应用可以解决企业上层生产计划管理与下层生产过程控制之间难以相互协调的矛盾。MES作为现代化的计算机辅助生产管理系统，已经具备各种生产过程相关控制管理的功能模块［1］.

2.2 相关JAVA技术

JAVA是一种简单的、多平台的、面向对象的、分布式的、解释性的、安全的、结构的、中立的、性能非常优异的多线程动态语言。

JAVA编程语言的技术风格很像C、C++语言。JAVA是纯粹的面向对象的程序设计语言，它继承了C++语言面向对象技术。JAVA舍弃了C++语言中很容易犯错的指针、运算符重载、多重继承型等特性，同时增加了垃圾回收器，用于回收系统中不再被引用的对象所占用的内存，能够释放内存空间，使得开发人员不再担忧开发过程中的内存管理。该语言不同于一般的编译执行语言和解释执行语言，它首先将相关源代码编译成二进制字节码，然后依靠不同平台上的相关虚拟机来解释执行，故能够实现“一次编译、多处执行”的跨平台操作。

3 成组技术的基本原理

成组工艺是成组技术的核心，所谓成组工艺，是把结构类似的零件组成一个相同的零件族（组），并按照零件族安排制造。因而扩大了生产批量，能够较大幅度提高生产效率［2］，成组技术的基本原理如图2所示。

图2 成组技术原理图

零件的相似性是运用成组技术的必要条件。相似的零件是指几何形状精度相似，尺寸相近，故制造工艺也相近的零件。制造工艺的相近表现在三个方面，即采用基本相同的制造方法，使用同类的夹具进行安装固定，测量的时候运用相近的测量工具。

4 关键程序

利用JAVA程序开发一套程序，主要作用是对成组零件进行调度和优化排序，并将其嵌套入MES系统中，使生产线上关键工序的产出最大，提高生产线的经济效益。在目前的MES系统框架下，JAVA开发的算法主要存放于模型算法库中，在系统需要对关键工序的成组零件进行排序和调度时，立刻从算法库中调用该算法进行运算，完成系统中相关排序和调度。MES框架逻辑结构图见图3。

图3 MES框架逻辑结构图

关键程序如下：

该关键程序使用遗传算法中的经典算法来进行迭代运算，计算相关成组零件分类概率参数，然后利用参数迭代出目前的最优化方案。在最优化方案迭代计算完成以后，继续采用其他算法对分组已经完成的订单进行最优化排序运算，使得关键工序上的产出最大化，同时关键设备的利用率也得到了大幅度提高，进一步提高了企业的经济效益。

5 结论

现场应用结果证明该程序能够快速响应，运算出符合生产现场情况和高生产效率的产线调度计划。能够高效、准确地收集和传递零件在整个生产过程的信息，实现生产过程作业状态和物流状态的实时在线监控和管理。

［1］任守纲.基于构件的制造执行系统产品线关键技术研究［D］.南京航空航天大学，2005.

［2］梅红，田民亮.基于构件的印染行业MES整体架构研究［J］.计算机系统应用，2012，9：68-71.

［3］付明腾，刘东飞.JSF与EJB3.0集成应用研究册［J］.电脑知识与技术，2011：1670-1671.