在经济发展、技术进步、市场对产品需求多样化的环境下,多品种小批量生产逐步成为制造业的主要生产方式。这种生产方式对车间作业管理的要求较高,其管理效率直接影响着整个企业的效益。目前我国制造业企业中,车间管理层面诸多问题的存在,导致它无法实现高效的管理,急需一种先进的理念和高效的系统对其进行优化管理。 制造执行系统(MES)是面向车间层的实时信息系统,它的关键是强调整个生产过程的优化,与计划层和控制层保持双向信息通讯能力,使得整个企业的信息流能高效地贯穿起来,让企业能实时掌握车间现场的动态生产情况。这对于提升企业生产效率、企业竞争力都有着极大的意义。其中,生产作业计划在整个制造执行系统中起着核心的作用,因为它影响着生产进度、设备利用率、在制品库存量、物料流动等众多方面,其合理性决定了车间生产运作的效率。它对MES的构建以及整个车间作业流程的优化均具有很大的作用。 本文把以多品种小批量生产为特点的机械制造业作为研究对象,研究了该行业背景下制造执行系统的总体框架,并重点研究了其中的作业计划问题。 首先,本文深入分析了多品种小批量生产的制造车间作业流程,运用制造执行系统的相关理论,提出了面向多品种小批量生产的制造执行系统的结构体系、数据交互体系和功能体系,并着重阐述了MES中作业计划的重要性及其系统的构建原则与机制。 然后,描述了MES中作业计划问题的模型。在该研究领域里,它基本上属于非标准的车间作业计划(Job-Shop Scheduling)问题。本文就此问题的求解提出和设计了多级优化启发式算法,并运用合适的算例对它进行可行性、有效性的验证。结果表明该算法具有良好的目标优化性能和较高的运算速度,也具有求解较大规模作业计划问题的能力。 最后,在本文所研究的理论基础上,完成了制造执行系统平台下的作业计划子系统的设计,它包括作业计划模块、作业监控平台、底层信息反馈器、集成接口等四大功能模块,为开展车间作业计划工作提供了高效的作业平台。