1、引言

   隨著科學技術的進步和市場需求的發展變化，中小批量、多品種、高質量、交貨期短和低生產成本已逐漸成為制造業明顯的特征。這要求企業對市場和用戶的需求變化能作出快速響應，并具有較高的柔性和應變能力，從而增強企業競爭力。制造業立足于發展先進制造技術，提出了許多先進的制造理論，例如：計算機集成制造系統(CIMS)、并行工程(CE)、靈捷制造(AM)等。加工設備的高度自動化無力進一步降低企業的生產成本，而必須在適度自動化的基礎上，采用先進的生產管理模式。我國制造業除設備相對落后外，更突出的問題是生產管理模式的落后，尤其是中小批量、多品種生產類型車間的生產管理和控制方式，已成為企業發展的障礙。因此，改革現有的車間生產組織形式，采用計算機輔助生產管理和控制手段成為一項緊迫任務。
　　
   針對車間中隨時隨地都會發生干擾的情況，直接采用MRPⅡ系統進行車間生產管理和控制不能達到預期效果。一種面向中小批量、多品種生產類型車間的生產管理和控制方案——獨立制造島生產模式，成為當前一種較為先進的可選方案［1，2］。獨立制造島是在成組技術基礎上發展起來的一種車間柔性制造形式。它在對車間傳統生產組織形式進行變革的同時，不盲目追求加工設備的高度自動化，而強調在現有設備條件下信息流的自動化，其主要特征如下：
   (1)封閉性　以成組技術為基礎，在島內構成一個相對封閉、獨立的制造單元；
   (2)兼容性　數控機床與普通機床并存，不盲目追求物料流的自動化；
   (3)分布性　將過去集中式的生產準備、計劃和控制改為分布式，將權力下放給車間、制造島，以人為本、責權分明，充分發揮人的積極因素。
   (4)集成性　利用計算機技術將工藝設計、生產作業計劃和制造過程有機地連成一體，在制造島內實現信息流的自動化。

   2、獨立制造島生產模式的原理及實施方案

   采用獨立制造島生產模式的車間，要按照成組技術的原則，將零件劃分為制造族，在島內僅完成某特定零件族的加工。利用網絡技術將數控編程系統、各制造島內的CAPP、車間作業計劃系統等在車間范圍內聯網，建立車間生產管理和控制的集成環境。

   2.1　車間生產管理和控制原理
   本文對車間生產管理、控制系統以及獨立制造島的分析、討論，是以天津液壓機械(集團)有限公司的泵體加工為背景。該公司生產的泵類系列品種廣泛，其泵體加工屬中小批量、多品種生產類型。本文在原泵體加工生產線的設備條件下，按獨立制造島生產模式，提出如圖1所示的機床布局方案，在該島內完成泵體加工所需的各種工序。采用該種布局方案明顯改善了物料流。

圖1　泵體制造島機床布局

車間生產管理和控制系統結構如圖2所示。首先，車間生產管理系統接受MRPⅡ系統下達的加工任務信息或直接輸入加工任務信息，并從設計部門的CAD系統調入零件技術圖紙。然后，生產管理系統根據成組技術的原則將零件分類、編碼，并按照零件分類、編碼的情況，將加工任務分配給相應的制造島。最后，在車間及相應的制造島內完成工藝設計、數控編程、作業計劃編制等，并生成、打印各種工藝文件。在系統方案中還包括相應的數據庫系統，如加工任務數據庫、車間(制造島)資源數據庫、工藝方案數據庫、在制品數據庫、排序方案數據庫、工廠日歷數據庫等。

圖2　生產管理和控制系統結構

在車間生產管理和控制計算機系統中，網絡操作系統采用Windows NT Server 4.0，工作站采用Windows 95，數據庫系統采用FoxPro 5.0 for Windows，開發語言采用Borland C＋＋5.0 for Windows。圖3為系統網絡結構圖。

圖3　系統網絡結構

2.2　獨立制造島作業計劃的調度規則
   采用獨立制造島生產模式的車間，將車間作業計劃進一步分解成各個獨立制造島的作業計劃，車間生產作業計劃及實時調度系統研究、開發的工作轉變為獨立制造島作業計劃及實時調度系統的研究、開發。其目的是：
   (1)保證工期、按時完成所接受的任務；
   (2)提高制造過程的柔性和完成“急件”任務的應變能力；
   (3)減少庫存。
　　
   獨立制造島作業計劃的調度規則是指。通過給定加工點次序的規則，確定一隊加工任務，可采用優先權規則作為作業計劃的調度規則。一隊加工任務按優先權的次序進行加工。一項任務完成后，就將其納入加工路線中的下一個加工點的任務隊列中，成為下一加工點的機床負荷［3，4］。
　　
   對于泵體制造島作業計劃的調度規則，采用下列優先權規則：
   (1)工期最短的任務優先權最高；
   (2)加工時間最短的任務優先權最高；
   (3)“緩沖最少”的任務優先權最高。
   
   無論采用哪種優先權規則，“急件”任務的優先權總是最高。采用上述調度規則可獲得多種作業計劃方案，對上述方案進行評價后，選擇一種相對最佳的方案作為獨立制造島的作業計劃方案。如果制造島內發生干擾情況，可根據新情況重新生成新的作業計劃來滿足工期要求。

   3、結束語

   采用獨立制造島生產模式將車間分解成多個相互獨立、各自封閉的獨立制造島，是對車間傳統生產組織形式的變革。獨立制造島建成后打破了原來的部門界限，緊密了生產過程中各環節的聯系，提高了車間的交貨能力。在獨立制造島中應用計算機輔助作業計劃系統可縮短零件的制造周期、緩解生產中的瓶頸問題，提高了企業(車間)生產活動的柔性和對市場需求變化的應變能力。

   參考文獻

   [1]　張曙.新的模式：獨立制造島和分散網絡化生產系統.機電一體化，1997，3(4)：37～40
   [2]　牛興華，孫其新，陳紅等.一種面向車間的CIM方案.天津理工學院學報，1998，14(4)：39～41
   [3]　吳錫英.計算機輔助機械制造.南京：東南大學出版社，1990
   [4]　［美］M.P 格羅斯，E.W 小齊默斯.翁世修，王鷺等譯． CAD/CAM.北京：科學出版社，1991