摘 要为解决复杂产品装配过程中出现的装配计划不合理 动 态 调 度 困 难 过程监控和信息管理手段缺乏等问题提出面向复杂产品装配过程的可视化生产调度技术 分析了复杂产品装配过程的特点 提出了基于工作流的装配过程可视化建模方法并在此基础上建立了复杂产品装配调度模型 针对装配计划排产问题提 出 了 基 于启发式调度规则的装配调度算法针对装配过程中的扰动事件 提出了面向生产扰动的动态调度算法 提 出 了 面向装配过程的可视化调度及信息管理方法 实现了装配过程的可视化监控动态调度以及调度信息的组织与管理通过实例验证了所提方法和技术的有效性
关 键 词复 杂 产 品装 配 过 程工 作 流可 视 化装 配 调 度 模 型 调 度 算 法过程监控与管理
　　引言
　　复杂产品指客户需求复杂 产品组成复杂产品技术复杂制造过程复杂和项目管 理复杂的一类产品如航天器飞机复杂机电产品和武器系统等复杂产品的装配 通 常 是 离 散 型 装 配 具 有 作 业 周 期长以手工装配为主 单件或小批量生产等特点 在复杂产品装配过 程 中 存在着大量的信息传递和资源协调特 别 是 在 产 品 研 制 阶 段由 于 设 计 更 改 频繁生产扰动多其生产调度极其复杂和困难
　　国内外对装配生产线调度技术的研究始于 世纪 年代前后对 装 配 调 度 策 略 与 控 制 方 法 的 研 究主要偏向于自 动 化 程 度 较 高 的 柔 性 生 产 线 研 究成果难以适用于 以 手 工 装 配 为 主 的 复 杂 产 品 的 装 配调度 吴锋等针对复杂产品的手工装配作业环境 提出用 网规范 装 配 工 艺 流 程 并 基 于 关 键 工 序 点计算机集成制造系统 第 卷进行控制的调度策略和控制方法 谢志强提出工序间有约束的复杂产品工序调度方法对多种车间状况下单产品和多产品的调度策略进行了研究 梁燕等针对以手工装配为主的混合装配线改造问题 提出一种带有工位约束的启发式算法并提出了分段优化的策略 但是以上研究成果尚存在以下问题 主要侧重于排产调度的研究缺少针对离散装配过程中生产扰动的动态调度方法的研究 主要侧重于调度策略和算法的设计缺少对装配状态可视化监控方法的研究而目前 企 业 管 理 模 式 中 调度问题往往通过人工方式进行反馈不利于装配计划的及时调整和对现场的快速响应 缺少对调度信息的组织和管理方法导致调度信息和调度过程难以追溯
　　针 对 上 述 问 题 本 文 结 合 航 天 复 杂 产 品 装 配 车间的实际需求提出了面向复杂产品装配过程的可视化生产调度技 术 建立了复杂产品装配过程的可视化模型和调度 模 型 提出了基于装配流程的调度算法和面向装配过程的可视化调度及信息管理技术并对上述技术进行了应用验证 最终实现了复杂产品有序可控高效的装配执行效果
　　基于工作流的装配过程可视化建模
　　复杂产品装配过程特点分析
　　复杂产品装配 过 程 分 为 装 前 准 备 和 装 配 实 施 两个阶段具体描述可参见文献 具有以下特点在 装 前 准 备 阶段首先按产品结构和生产条件划分装配单元确定其装配基准定位方法装配方案工装和工艺方法并根据装配单元的作业顺序制定装配工艺流程 根据装配单元的不 同 将复杂产品的装配分为部件装配和总体装配对应的装配流程分别为部装流程和总装流程 部装流程指组部件装配 如航天器结构板装配的工作流程由一个串并联混合而成的装配工序链组成 总装流程指复杂产品总体装配 如航天器总装总调 的工作流程由完成产品装配的最终工序串并联而成复杂产品装配工艺复杂装配周期长在装配过程中会受到大量的诸如设备故障人员缺勤等扰动事件的影响 此外复杂产品特别是处于型号研制过程中的产品 的装配活动需要不断尝试 反复求精在装配过程中常常会发生大量的返工返修 例如在卫星的总装过程中 返工返修可达到上百次之多复 杂 产 品在注重装配质量 的 同 时 更加强调产品装配过程的可追溯性 对每 件 产 品 要求能追溯到组成该件产品的零部组件的编号批次装配人员检验人员完成时间及装配质量记录等信息装配流程图创建复 杂 产 品 的 装 配 流 程 是 典 型 的 工 作 流 在 航 天器等复杂产品的 装 配 过 程 中通常要绘制总装和部装工艺流程图按照工艺流程图组织装配工作 装配工艺流程图通过图形化的表达直观地描述了产品装配单元的划分和执行的顺序其绘制方法可参见文献 示 意 图 如 图 所 示 装配工艺流程图包含以下内容包括活动节点组织节点和连接线 活动节点包 括 开 始 节 点 结束节点和装配操作节点其中一个装配操作节点对应一道装配工序 组织节点包括汇合节点 分支节点和换行节点 连接线表达了节点间的关系以及装配工作流的方向包 括 顺 序 流 程 节 点 间 串 联 和并行流程节点间并联两种结构包括总装流程图和部装流程图分别对应总装流程和部装流程 其 中总 装 流 程 图中的一个装配节点对应一个部装流程 两 者 形 成 包含嵌套的关系第 期 万 峰 等 面向复杂产品装配过程的可视化生产调度技术装 配 工 艺 流 程 图 本 质 上 是 产 品 的 装 配 工 艺 路线但不能表达装配进度状态和执行状态因此在装配工艺流程图中 引 入 颜 色 集对装配节点进行状态标志形成着色的装配流程图 其中节点状态和颜色对照如表 所示着色后的装配流程图能够反映装配工序之间的时序关系和实际的装配状态 创建着色装配流程图不仅为调度模型的构建提供了工艺约束也为装配过程的实时监控提供了可视化的工具表 节点状态和颜色对照表进 度 状 态未 装 配 红 色装 配 中 黄 色装 配 完 成 绿 色执 行 状 态正常装配 按进度状态进行颜色标志违 反 装 配 计 划 蓝 色出现技术问题或质量问题 灰色装配流程模型构建为描述装配流程中各装配节点的执行方法和时间要求需进一步建立装配流程的资源约束和时间约束具体内容如下主 要 包 括 的五项内 容即 人作 业 人 员 机工 位工 装设 备等 料零部件主辅料等 法工艺操作方法及规范 环工作环 境 其 中装配调度过程中涉及的资源主要包括人 机和料具体描述如下复杂产品的装配通常由包含各类岗位人员的车间装配班组 负 责 因 此 将人定 义 为 包 含 装配工人检验人员和设备操作人员等的装配班组因为手工装配操作都是在装配工位上进行各类设备也根据工位进行组织管理所以复杂产品装配中的机应 该 定 义 为 包 含 装 配 工 位工 装 设备测量仪器等装配要素的装配作业单元本文简称工位主要指产品装配过程中所用的零件 组部 件标 准 紧 固 件 重 要 辅 助 材 料 外 协 件 等 物 料作为生产准备的重要内容 需在装配之前准备完毕主要包括装配任务的时间约束和装配节点的时间约束包括装配任务的计划开始 时 间 计 划 完 成 时 间 实 际 开 始 时 间实际完成时间 等包括额定工时 计划开始时 间 计 划 完 成 时 间 最 早 开 始 时 间最早完成时间 最晚开始时间 最 晚 完 成时间 实 际 开 始 时 间 和 实 际 完 成 时 间其中最早开 始完 成 时 间 和 最 晚 开 始 完 成 时 间 表达了装配节点计划作业时间的可行时间区域 可 通过工作流的时间约束计算方法获得基于上述分析将装配流程模型定义如下定义 复杂产品装 配 流 程 模 型 复 杂 产 品 装配任 务 的 装 配 流 程 模 型 可 表 示 为其中 是装配活动节点集合 是组织节点集合 是 连 接 线 集 合 是 装 配 流 程 的层次变量 若 则 该 流 程 为 总 装流程若 则该流程为部装流程定义 装 配 活 动 节 点 模 型 设 是 装 配 活动节点集合 中 的 第 个 节 点则其中 为装配节点 的 资 源 约 束 集 合为 装 配 班 组 的集合 为包含装配工 位 和 设 备 的 装 配 作 业 单 元的集合 为 物 料 的 集 合 为 装 配 工 艺 信 息的集合 为节点 的 时 间 约 束 集 合为 节 点的颜色 为节点 的输入输出数据集合基于流程的复杂产品装配调度模型及算法调度模型构建复 杂 产 品 的 装 配 属 于 单 件 小 批 量 的 生 产 模 式在进行车间调度 时 往往将生产计划分解为一个或多个装配任务每个装配任务对应一个产品或组部件的装配流程 在 装 配 时 应 满 足 一 道 工 序 在 某一时刻只能在一个工位进行装配 一 个 工 位 开 始进行某个工序的装配 只有在该工序装配完毕后 该工位才能进行其他工序的装配 每道工序必须在其前驱工序装配完毕后才能开工 允 许 工 序 之 间等待允许工位闲置根 据 上 述 分 析 将 复 杂 产 品 的 装 配 调 度 问 题 描述如下设需 要 调 度 的 任 务 集 合对应的装配流程集合装 配 车 间 中 有 个可用装配 班 组 和个可用工位 需 要在调度约束条件 下 合理地设置各个装配工序的工位和班组并实现相应的优化调度目标结 合 复 杂 产 品 装 配 的 业 务 流 程 和 特 点 对 调 度目标和调度约束分析如下计算机集成制造系统 第 卷在满足交货期要求和资源约束的前提下通 过 调 度 排 产 使装配任务的作业周期最小从而降低生产成本 提高资源的利用率在满足交货期要求和资源约束的前提下合理地配置某些工序的资源 使各个同类装配资源的需求量在一定时间周期内趋于均衡 从 而减少资源瓶颈并使资源的损耗也趋于均衡该约束可以通过装配流程图进行图形化表达 也可以通过装配节点之间的时序关系进行描述装配流程中的任意装配节点应在其最晚开始时间之 前 开 工 并在其最晚完成时间之前完工同时除开始节点外的其他装配节点应在其所有前驱节点完工后才能进行工作主要包括装配工位和装配班组 在装配车间 中 一般有多个同类的装配工位和装配班组可以选择 不同于机械加工中工人可同时操作多台自动化加工设备 在复杂产品装配中 因为装配操作多以手 工 装 配 的 方 式 完 成 装 配 班 组 不 能同时在两个工位 进 行 装 配 操 作所以装配班组和装配工位的比率往往接近并大于复杂产品的装配通常采用订单驱动的方式进行 生 产 组 织 必须按照订单中的交货期及时交付产 品 为保证生产任务及时完成采 取余量控制方法为交货期约束设置提前期 在 装 配调度时考虑交货期和交货提前期 确定装配任务的截止日期作为调度的交货期约束主 要 包 括 物 料 工 装工 具工艺文件图纸规范等的准备工作 每 道 装 配 工 序都有对应的装前装备约束 只有在装前准备完毕后才能开始进行该装配工序的操作复杂产品装配调度模型定义如下其中式 表示工期最短的调度目标 和分别 为 任 务 中 工 序 的 计 划 开 工 时 间 和 额 定工时式 和式 表示工位均衡和班组均衡目标和 分别为任务 中使用的 工位和 班组的总 工 时 和 分 别 为 工 位 和 班 组的总工时 和 分 别 为 工 位 和 班 组 的 数 量式表示装配任 务 应 早 于 交 货 期 完 成式 表示每个装配工序的开始时间须小于其最晚开始时间式 表示每个装配工序的开始时间应大于其前驱节点 的 完 成 时 间 和 分 别 为 任 务中 第 个 装 配 工 序 的 前 驱 工 序 的 开 工 时 间 和 工 时式 和式 表示每个装配工序需有可用的工位和班组 和 分 别 表 示 任 务 中 第 个装配 工 序 的 可 用 工 位 集 合 和 班 组 集 合 式 中为任务 中 第 个 装 配 工 序 的 装 前 准 备 状 态若 则表示准备就绪基于启发式调度规则的装配调度算法在 装 配 计 划 制 定 阶 段 采 用 自 动 调 度 和 人 机 交互调度相结合的 调 度 策 略 即通过自动调度方法实现预排产通过人机交互调度方法实现装配计划的人工调整从而满足复杂产品的工程需求启 发 式 方 法 易 于 描 述 复 杂 的 生 产 特 性 并 可 在较短的计算时间内求出令用户满意的可行解 因此采用基于启发式调度规则的调度算法进行自动调度算法的设计 由于单一的调度规则通常只能对某一种优化目标产生较好的优化作用很 难 满 足 多 优化目标的需求 采用规则组合的调度策略来研究复杂产品装配中的多目标调度问题 其 基 本 思 想是将调度过程分为装配任务选择装配工序选择和装配资源选择等 阶 段 在各阶段运用相应的优先规则解决各种排序和资源分配问题从而分阶段完成整个问题的求解过程 得到问题的最优解或近优解具体的调度规则组合如下优先选择截止日期最早的装配任务进行调度 保证其任务不拖期优先选择最早开始的装配任务进行调度 减少等待或资源空闲时间优先选择截止日期近的工序进行调度 在 调 度 排 产 时 选取工序的最晚完成时间作为截止时间第 期 万 峰 等 面向复杂产品装配过程的可视化生产调度技术关键路径指装配流程中工时最长的 路 径 关键路径上装配节点的时间直接影响了装配 任 务 的 总 时 间因此优先选择关键路径上的工序进行调度由于复杂产品的装配操作具有一定 的 连 贯 性 大多数时候要求在一个工位上由相同班 组 完 成 尽 可 能 多 的 工 序 以 避 免 工件搬运设备调试等造成的时间延迟和精度偏差因此在资源配置 时 优先选择前驱工序的工位和班组进行配置针 对 本 工 序 选 择 等 待时间最短的资源进行优先配置基于上述调度规则组合进行启发式自动调度算法的设计算法流程如图 所示具体步骤如下步骤 建立待调度装配任务的集合 若不为空则 根 据 过 程 最 早 到 期 规 则 和 最 小 开 始时间规则获 取 优 先 调 度 的 装 配 任 务 及 其 装 配流程 转步骤 否则转步骤步骤 根据 获取待调度的装配工序集合若 不为空则根据最小完成时间规则和关键路径节点优先规则获取优先调度 的 装 配 工 序 转步骤 否则转步骤步骤 根据紧前工序 资 源 优 先 规 则 和 最 小 开始时间规则获取 可用的工位 若 工 位 存 在 则 设为 转步骤 否则转步骤步骤 根据紧前工序 资 源 优 先 规 则 和 最 小 开始时间规则获取 可选择的班 组 若 班 组 存 在 则设为 转步骤 否则转步骤步骤 若 和 存 在则 根 据 工 位 的最 早 可 用 时 间 和 班 组 的 最 早 可 用 时 间以 及 的前驱工序的最晚计划完成时间计算 的 计 划 开 始 时 间 和 计 划 完 成 时间 计 算 方 法 为计 算 完 成 转 步 骤否则转步骤步骤 根 据 各 个 装 配 工 序 的 时 间 工 位 和 班组信息制定 的装配计划转步骤步骤 调度结束在 实 际 排 产 过 程 中 采 用 自 动 调 度 算 法 有 时 不能生成满意的装 配 计 划 可采用人机交互调度方法对装配计划进行进一步调整 人机交互调度并不是完全由调度员手 动 设 置 时 间 和 资 源 而 是 通 过 计 算机辅助计算得到 装 配 任 务 信 息装配流程信息以及可用的工位和班组信息 以此辅助调度员做出决策同时系统会判断装配计划信息的合理性如 工 序 计划开始时间是否超过最晚开始时间 若 不 合 理 则提示调度员进行调整 直至计划合理面向生产扰动的动态调度算法复 杂 产 品 装 配 执 行 环 境 具 有 不 确 定 性 不 准 确性和不完备性等 特 点 装配过程中存在大量来自计划层工艺层和 执 行 层 的 生 产 扰 动 因 为 未 考 虑 装配工序的完成状况和生产扰动的影响 上 述 基 于 启发式调度规则的调度算法仅适用于装前准备阶段的计划排产不能用于装配实施阶段的动态调度所以需研究面向生产扰动的动态调度算法 在装配实施过程中针对不同的生产扰动事件具有不同的处理方法具体的扰动事件和处理方法如表 所示由表 可知生产扰动的处理方法主要包括重调度方法和受影 响 工 序 调 整 方 法 重 调 度 方 法 指 对 装配任务中的未执行工序进行重新排产基本思想是针对装配流程中未执行的装配工序重新计算其装配时间和装配资源生 成 新 的 装 配 计 划 具 体 的 计 算 过 程与启发式自动调度算法类似 在此不进行详述受影响工序调整方法指针对受生产扰动影响的工序及其关联工 序 进 行 调 整使原有装配计划尽量少变动 受影响工序调整算法通过对受生产扰动影响的工序及其关联工序进行时间和资源的重新计算实现装配计 划 的 动 态 调 整 装配工序的关联工序指因当前工序装配计划的变化而可能影响到的其计算机集成制造系统 第 卷表 复杂产品装配过程生产扰动事件及处理方法表扰 动 来 源 生 产 扰 动 事 件 处 理 方 法计 划 层 扰 动交货期或工序额定工时更改 调整受影响工序的装配计划 重 调 度装配任务添加或重启 针对该任务进行调度排产装配任务挂起或撤销 释放该任务占用的资源工 艺 层 扰 动装配工艺路线变化 调整受影响工序的装配计划 重 调 度工序工艺内容更改 若工序执行时间不变 则 不 进 行 处 理 否 则调整受影响工序的装配计划执 行 层 扰 动执行时间偏差 若不超出工时偏差容忍度范围 则 不 进 行 调 整 否 则调整受影响工序的装配计划装配资源扰动 调整受影响工序的装配计划重 调 度质量问题或技术问题 若执行时间未违反计划 则 不 进 行 处 理 否 则按照执行时间偏差的处理方法进行处理他工序主要包括该工序在装配流程上的后续工序在工位上的后续工序和占用班组的后续工序 文献为解决机加 车 间 快 速 调 整 的 问 题提 出 一 种 工时偏差容忍度 技 术 和 关 联 工 序 遍 历 算 法 其 中工时偏差容忍度指工序执行时间与额定工时的偏差不超过一定程度时 一般 设 为 工 序 时 间 的 可 以不必对该工序的 装 配 计 划 进 行 调 整 从 而 降 低 动 态调整的频率 借 鉴 上 述 思 想 设计了受影响工序调整算法算法流程如图 所示步骤如下步骤 建立受影响工序集合 获取发生 扰动事件的工序设为当前工序 分 别 为表征工序工位和班组的变量 并将其加入步骤 若 未开始执行则根 据 工 位 和 班组的调度规则自动或手动设置工位和班组 重新计算 其 计 划 开 始 时 间 和 计 划 完 成 时间步骤 获 取 在 其 所 属 的 装 配 流 程 中 的后续工序 如 果 不 存 在 则 转 步 骤 否 则判断 的 计 划 完 成 时 间 与 的 计 划 开 始时间之差是否超 过 工 时 偏 差 容 忍 度 即 判 断 时 间 偏差 是 否 大 于如 果 大 于 则 将 加 入 并 转 步 骤否则转步骤步骤 获 取 工 位 内 后 续 工 序如果不存 在则 转 步 骤 否 则按 照 步 骤 的 方 法进 行 工 时 偏 差 的 判 断如 果 偏 差 大 于 则 将加入 并转步骤 否则转步骤步骤 获 取 班 组 内 后 续 工 序若不存在则 转 步 骤 否 则按 照 步 骤 的 方 法 进行工时偏差 的 判 断 如 果 偏 差 大 于 则 将加入 并转步骤 否则转步骤步骤 将 从 中剔 除从 中 获 取一个工序将其设定为当前工序 转 步 骤 如果 为空则算法结束面向装配过程的可视化调度及信息管理装配过程可视化监控与调度基 于 上 述 装 配 调 度 模 型 和 调 度 算 法 采 用 可 视化方法实现装配计划的展示以及工位装配状态和装配流程 状 态 的 实 时 监 控为 装 配 调 度 提 供 支 持具体内容如下通过自动调度或人机交互调度完成装配计划制定后采用甘特图对装配计划进行可视化展示 装配计划的甘特图展示界面如图 所示 甘特图中显示了装配车间中各个工位的装配计划信息 包 括 计 划时 间工 序班 组 等 当 装 配 计 划 发 生 变 化 时 甘 特图也随之进行动态的变化 调度员或装配工人通过第 期 万 峰 等 面向复杂产品装配过程的可视化生产调度技术查看甘特图可以方便直观地了解装配计划为 快 速 获 取 各 工 位 的 执 行 状 况通 过 软 件 系 统中的工位状态集成监控界面对工位状态进行可视化展示界面示意图如图 所示 在该界面中分别对工位的物料人员装配进度及装配执行状态进行监控 若该工位装配 执 行 状 态 正 常则指 示 灯全 为绿色若发生物料人员未到位或发现现场问题等状况则对应的指 示 灯变 为 红 色 调度员通过该界面能实时地了解 各 个 工 位 的 状 态并及时处理装配过程中出现的问题通过对装配流程图实时 动态的展示可实现对产品装配进度和装配执行状态的监控 装 配 流 程 图监控的示意图如 图 所 示 在装配任务开始前 装配节点都处于等待处理状态 全部标志为红色 当某节点正进 行 装 配 操 作 时该 节 点 的 颜 色 变 为 黄 色装配班组严格按照装配流程图的顺序进行装配操作在完成某装配节点的操作后装配工人和检验员通过电子签名的 方 式 确 认 完 工流程图上相应节点的颜色会自动变 为 绿 色 这样方可实施下一个装配节点的装配工作在当前工序正在执行的装配工序或即将执行的第一个装配工序 的操作过程中软件系统根据装配计划接收和完 工 签 署 等 动 作自动采集工序的开始时间完成时间资 源 状 况 等 信 息 并 与 装 配 计 划进行对比当两者之间出现差别时 如某工序发生执行时间超时且超过工时偏差容忍度时 将当前工序对应的节点标志为蓝色 若发生技术问题或质量问题等现场问题则将相应的装配节点颜色变为灰色车间调度员查看流程图 若发现蓝色节点 则通过动态调度方法对该节点对应的工序及其关联工序的计划进行调整若发现灰色节点 则查看对应的现场问题信息下发技术问题处理单或进行质量问题处理当计划调整完毕 或 现 场 问 题 解 决 时 节 点 颜 色 恢 复为红色装配调度信息组织与管理装配调度信息指调度过程的驱动信息或由调度产生的信息主要包括生产订单信息 装配计划信息和调度 问 题 信 息 通过对调度信息进行组织和管理不仅可以实现对生产订单装配计划和生产扰动事件及处理方法 的 完 全 追 溯还可以为后续的生产调度提供经验通过构建装配计划树可以实现调度信息分层次的细化组织和管理 装配计划树是产品装配结构树参见文献 的衍生它继承了装配结构树的结构关系并在相应的节点下挂接生产订单信息 装配任务信息作业计划信息和调度问题信息 实现调度信息与装配结构树的集成 其结构模型如图 所示为 实 现 调 度 信 息 的 快 速 查 询可采用基于关联属性的搜索方法 该方法的基本思想是根据调度信息的属性进行搜索 即根据装配计划名称 所属产品或组部件调度人员等属性信息 在数据库中进行搜索获取具有上述属性的数据列表此外为辅助调度员进行调度决策 需进一步分析计算调度信 息 在 实 际 应 用 中 需对装配进度和资源利用率等数 据 进 行 计 算并对结果进行可视化展示 具体计算方法如下计算机集成制造系统 第 卷装配进度反映了装配任务的执行程度 车间管理人员和调度员通过查看装配进度了解任务进展并根据任务执行情况进行装配计划的调整 装配进度用工序完成率 表示式中 为任务 中已完 成 工 序 的 数 量 为 装 配工序的总数资源工时利用率反映了各类装配资源在复杂产品装配过程中的 忙 闲 状 态 对装配人员组织和工位资源配置特别是瓶颈资源的有效识别有重要的指导意义 复杂产品装配调度过程中涉及的资源主要包括工位与班组两类其中工位工时利用率和班组工时利用率 的计算公式如下式中 为工位 的 总 工 时 为 工 位 数 量第 期 万 峰 等 面向复杂产品装配过程的可视化生产调度技术为班组 的总工时 为班组数量系统实例基 于上述研究 本文利用和 工 具 开发了 浏 览 器 服 务 器 架 构 的计算机辅助装配 过 程 控 制 与 管 理 系 统 其 中 可 视 化装配调度是该 系 统 的 核 心 功 能 模 块 目 前该 系 统已在某航天企业装配车间进行了工程化应用 有 效地实现了车间装配作业调度和装配过程监控 下 面以某产品的结构板装配为例进行说明 结构板装配流程图可通过系统中的流程定制器模块进行绘制和信息编辑并通过如图 所示的界面进行展示该 装 配 车 间 共 有 个 装 配 工 位 和 个 装 配 班组负责结构件的装配 工位和班组状况展示界面如图 所示在该界面中展示了工位列表班 组 列 表以及工位和班组工时利用情况的柱状图设该装配任务的计划开始时间为 年 月日计划完成时间为 年 月 日一 周 工 作周末休 息 每 天 工 作 上 午下午 通过系统自动调度排产生成初始装配计划 装配计划信息可通过 格 式 的装配计划报表进行输出 界面如图 所示 在此基础上可通过人机交互的方式对装配计划进行局部调整结 构 板 装 配 装 配 计 划 信 息装 配 步 骤 编 号 节 点 名 称 车 间 工 位 班 组 责 任 人 检 验 人 计 划 开 始 时 间 计 划 完 成 时 间后 梁 铆 接 五 车 间结 构 部 装工 位班 组 孟 倩 刘 文 华后 梁 装 配 五 车 间结 构 部 装工 位班 组 李 建 李 真后 部 装 配 五 车 间结 构 部 装工 位班 组 李 建 李 真铰 链 助 装 配 五 车 间结 构 部 装工 位班 组 张 佳 朋 周 子 岩前 梁 装 配 五 车 间结 构 部 装工 位班 组 万 峰 于 光 海喷 漆 五 车 间结 构 部 装工 位班 组 李 建 李 真前 梁 压 铆 五 车 间结 构 部 装工 位班 组 孟 倩 刘 文 华梁 间 肋 装 配 五 车 间结 构 部 装工 位班 组 孟 倩 刘 文 华结 构 板 总 装 五 车 间结 构 部 装工 位班 组 李 建 李 真前部肋组件装配 五车间结 构 部 装工 位班 组 孟 倩 刘 文 华架 外 加 工 五 车 间结 构 部 装工 位班 组 李 建 李 真交 付 检 查 五 车 间结 构 部 装工 位班 组 李 建 李 真图 装配计划报表输出界面计算机集成制造系统 第 卷在 完 成 调 度 排 产 后 车 间 调 度 员 将 装 配 计 划 下发至车间装配工人根据计划信息进行装配操作数据采集和完工 确 认 车间调度员可通过如图 所示的装配过程监控界面实时查看装配进度和执行状况 在进行喷漆工序的操作时由于设备故障完成装配的时间为 月 日 远 超 出 工 时 偏 差容忍度软件系统自动将该工序对应节点标志为蓝色 车间调度员根据受影响工序调整方法进行装配计划的调整调整后的装配计划信息如图 所 示调整完毕后工人按照新的计划信息进行操作直至完成任务 装配过程中的调度信息可在如图 所示的调度信息查询及管理界面进行快速的查询结 构 板 装 配 装 配 计 划 信 息结 构 板 总 装 五 车 间结 构 部 装工 位班 组 李 建 李 真前部肋组件装配 五车间结 构 部 装工 位班 组 孟 倩 刘 文 华架 外 加 工 五 车 间结 构 部 装工 位班 组 李 建 李 真交 付 检 查 五 车 间结 构 部 装工 位班 组 李 建 李 真图 调整后的装配计划信息
　　结束语
　　本 文 从 复 杂 产 品 装 配 调 度 的 实 际 需 求 出 发 首先构建了基于工作流的复杂产品装配流程模型 实现了装配过程的 可 视 化 建 模然后基于装配流程模型建立了装配调 度 模 型 并通过基于启发式调度规则的装配调度算法和面向生产扰动的动态调度算法实现了计划排产和动态调度 最后通过对装配过程的可视化监控 动态调度以及对调度信息的有效管理实现了装配 计 划 的 快 速 动 态 调 整 并 且 保 证了生产调度信 息 的 可 追 溯 性 通过本文的研究 为复杂产品装配调度和装配过程控制提供了新的思路 下一步将研究装配计划与调度集成优化等问题以完善复杂产品装配制造执行系统的技术体系
    参考文献李 伯 虎柴 旭 东复 杂产 品 虚 拟 样 机 工 程 计算机集成制造系统林 巨 广面向装配过程的可视化制造执行系统极其关键技术的研究合 肥合 肥 工 业 大 学吴 锋刘文 煌手工装配作业下的一种调度策略与控制方法 清 华大 学 学 报第 期 万 峰 等 面向复杂产品装配过程的可视化生产调度技术谢 志 强工 件 间有约束的复杂产品工序调度研究 哈 尔 滨哈 尔 滨 理 工 大学梁 燕金 烨基 于 工 位 约束快速启发式算法的混合装配线分段优化 上 海 交 通 大 学学 报刘 检 华林 晓 青刘 金 山等基于工作流的装配车间生产过程计划和控制技术研究与实 现 计算机集成制造系统张 佳 朋 刘 检华宁 汝 新基于工作流的产品装配工艺生成及信息集成技术 研 究 机械科学与技术孟 庆 海 受 资 源 约 束 的 工 作流时间特性研究 大 连大 连 理 工 大 学金 锋 赫孔 繁 森金 东 园基 于设备可用时间约束的装配作业车间调度规则 计 算 机 集成 制 造 系 统王 海 瑶基于规则组合的 多 目 标 柔 性 调 度方 法 研 究 合 肥合 肥 工 业 大 学丁 雷王 爱 民宁 汝 新工时不确定条件下的车间 作 业 调 度 技 术 计算机集成制造系统