制造资源重构范文

制造资源重构范文（精选8篇）

制造资源重构 第1篇

在制造业全球化和网络化的环境下,为了快速完成生产任务或订单,对制造资源的利用已经打破局限于某单一企业的资源,而是在全球范围内获取可利用的优势制造资源,实现制造资源的重构,即对制造资源进行优化配置。制造资源是指与产品制造过程相关的所有资源,而本文所讨论的制造资源主要指用来完成产品加工的制造设备。

在制造资源重构的过程中,建立制造资源重构的数学模型是关键问题,已有一些学者对此做了研究。文献[1]利用成本最低为目标建立了制造资源重构的数学模型;文献[2]以时间和成本最低为目标建立制造资源的重构模型,但是制造生产过程是一个复杂的过程,涉及到多方面的因素(时间、成本、质量等),所以我们要对相关因素作综合考虑;文献[3,4]对多个因素进行了考虑,但是文献[3]没有区分子任务的重要程度,而在实际的生产过程中通常要优先考虑重要任务;文献[4]中的时间、成本、质量等因素有可能不在同一个数量级上,且文献[4]的建模方法会扩大这些因素不在同一个数量级上的概率,这样会造成低数量级的那个因素对整个重构过程影响被降低。本文在深入分析以上文献的基础上,考虑到制造资源重构过程的多方面因素,如时间、成本、质量,并区分子任务的重要程度,探讨如何解决低数量级因素对整个重构过程的影响,提出并研究基于综合竞争力指标的制造资源重构的数学模型。

1 任务的分解及重要程度的定义

制造资源重构,实质上是根据制造任务对分散在不同企业的制造资源的重新选择和组织,对于一个大的制造任务我们首先要对其进行分解。对某个具体的任务TA,可以将该任务分解为若干个子任务,即TA={TA1,TA2,…,TAi,…,TAn},且针对同一个加工任务有不同的加工路线。在此基础上定义子任务的重要程度:

其中:V为总任务TA的重要值,为了计算的方面V一般取1,即V=1;Vi为第i个子任务TAi所对应的相对于总任务TA的重要值,其值越大,则这个子任务越重要,0≤Vi≤1;由该定义可知

2 评价因素与目标函数

对于制造资源的选择,根据实际的生产过程,主要考虑生产时间、生产成本、运输时间、运输成本、质量这些因素,把制造任务的重要程度与这些因素联系起来,以这些因素为目标函数建立制造资源重构的数学模型。

2.1 时间目标函数

零件的制造总时间包括零件的生产时间以及零件在子任务之间的运输时间,工艺路线为g的时间目标函数为:

其中:g表示完成任务TA可采用的不同工艺路线数;若Rij=1即在完成子任务TAi时选中资源Rij;若Rij=0即在完成子任务TAi时未选中资源Rij;Vi为子任务的重要程度。

对于完成任务TA所需的资源集合为RE={RE1,RE2,…,REi,…,REn},能够完成任务TAi的资源集合为REi={Ri1,Ri2,…,Rij,…,Rik},其对应的时间为Ti={ti1,ti1,…,tij,…,tik},任务TAi在REi中只能选择一个资源,tij为完成任务TAi选择资源Rij的制造时间,tij→(i+1)m表示子任务TAi选中资源Rij所在的地点到下一个子任务Ti+1选中资源R(i+1)m所在地点的运输时间。

2.2 成本目标函数

同理,可以得到成本目标函数如下:

其中:cij为完成子任务TAi选择资源Rij的制造成本;cij→(i+1)m表示子任务TAi的选中资源Rij所在的地点到下一个子任务Ti+1选中资源R(i+1)m所在地点的运输成本;其余含义与上文相同。

2.3 质量目标函数

本研究以制造设备加工任务的合格率来衡量制造质量,为使综合目标统一为越小越好[5],建立质量不合格率目标函数如下:

其中:qij为子任务TAi选择资源Rij制造质量合格率,0≤qij≤1;Qimin为子任务TAi对质量要求最低的合格率,0≤Qimin≤1;其余含义与上文相同。

3 综合竞争力指标数学模型

在实际的生产过程中,时间、成本和质量是随着生产任务的变化而变化的,为了体现这种变化,根据任务需求和零件制造要求确定动态的相对权重,采用经典的加权求和转化为综合竞争力指标的数学模型,Zg代表在工艺路线g下的综合竞争力,求得Zg最小即得到制造资源的最优化重构方法。

其中:a1,a2,a3分别代表时间、成本和质量的权重系数a1,a2,a3根据对时间、成本和质量要求迫切程度不同以及不同的任务可动态变化;Tmax为完成任务的最迟时间;Cmax为完成任务的最大成本;Qmax为对产品质量要求最高合格率。

在建立数学模型时,考虑到了时间、成本和质量这些因素可能不在一个数量级上,为了解决低数量级因素在制造资源重构过程中作用降低的问题,利用Tmax、Cmax和Qmax,使这些因素在相同的数量级上。

4 总结

基于现有相关文献的分析,提出和建立了综合竞争力指标模型,把制造任务的重要程度融合到了数学模型里,综合考虑了制造时间、制造成本、运输时间、运输成本、质量因素,并将这些因素转换为相同的数量级上,使得建立的数学模型更符合制造资源重构的实际过程,并具有一定的柔性和通用性。

参考文献

[1]刘泉,吕琳,冯甜甜.基于多代理的制造资源可重构研究[J].武汉理工大学学报,2007,29(12):119-121.

[2]屈喜龙,孙林夫.遗传算法在制造资源优化配置中的实现[J].华侨大学学报(自然科学版),2005,26(1):93-96.

[3]屈喜龙.区域网络化制造资源优化配置的遗传算法模型[J].中南大学学报(自然科学版),2006,37(2)347-351.

[4]刘中.机械制造资源重构研究[D].北京:机械科学研究院,2003.

历史课程资源的整合与重构 第2篇

众所周知，课程资源的利用与开发水平同教学质量的高低密切相关。充分利用和开发历史课程资源，有利于历史课程目标的实现。当前，各科教师都在努力尝试各种新型的教学模式，以期实现“生本、效本、能本”的有效课堂，但无论是从教师角度而言的精致课堂，还是从学生角度而言的自主学习，都无法改变既定的教材。教学似乎走到了“瓶颈”之处。课堂教学的这一局限性，决定了我们的课堂教学不可能真正达到实现高效课堂的目标。

正是基于这样的客观背景，我们提出了通过专题教学，以项目引领来实现历史课程资源的整合与重构这个课程理念，以期在历史课堂教学中能够突破“瓶颈”，实现真正的高效课堂。本文以“英法美资产阶级革命”专题为例，通过与此专题

相关的课程资源的整合与重构，来探究历史课程项目学习的策略与

方法。

一、纵向理路的深究

项目学习试图改变传统教育以教材为唯一学习对象的教与学的模式，试着让学生在掌握教材知识的同时，根据教材断代的内容选择与之相关的知识进行深入学习并探究。项目学习是具有生命力的课堂教学模式，它将给我们的历史课堂带来更多的生机与活力。为了使其作用达到最大化，项目的开发就必须要与学生的实际贴近。为此，我们无论尝试着从哪个角度去选择项目，都需要努力从生本出发，切合项目的具体特征与内在理路，从而形成一个高效、有序、自然的生态循环。

教材虽为经典，但也只是片段，并且分布于不同的章节之中。所以，我们须将教材重新整合、拓展、重构，使其成为一个有厚度的项目。而历史本身就是一条螺旋上升的线，具有连续性与完整性，但目前我们的教材在体例的编排上却人为地将其割裂。以该专题中的人教版九年级上册《英国资产阶级革命》一课为例，在课程教学时，我们可以将新航路开辟后作为大西洋岛国的英国逐渐取代意大利成为欧洲商业贸易中心的相关内容补充进去。此外，既然这是一个项目，那么就该将与其相关的纵向的历史深究下去，如：正是由于英国资产阶级革命使英国成为世界上第一个资本主义国家这一政治因素，为第一次工业革命最早开始并最早完成于英国创造了不可取代的条件，并让英国成为当时的“日不落”帝国。既然我们的项目学习是为了实现、形成一个高效的生态的循环，那么在进行专题项目的学习时，这些知识点之间的链接就变得不可或缺了。在同一专题中，将纵向两课或多课内的资源有效进行整合、重构，既节约了课时，也提高了效率，更体现了新课标中历史教学能效性的“效本”理念。

二、横向资源的延伸

一本教材，一则史实，学生往往会“过目即是瞬间，看过即成过往”，很难真正停驻于他们那颗驿动的心。倘若想要让他们流连此处，想必是更需要一片动人的风景。我们之所以将革命专题做成一个项目，目的就是为了让专题教学具有厚度、宽度和广度，从而走向内在的深度。这就需要课堂教学旁征博引、旁逸斜出，将经典的课内教材视为“敲门石”。

例如在教学人教版九年级上册《英国资产阶级革命》时，我们可以将该项目进行延伸、拓展，联系中国史中人教版八年级上册的《鸦片战争》，在初二教学时，曾经有学生问我“为何首先打开中国大门的是英国，而不是其他西方大国”，鉴于当时的初二学生的历史知识体系的完整性尚不具备接受能力，该问题确实一时无法与学生分析透彻。但对于初三学生，我们完全可以借助学生已有的知识体系，将这一问题条理清晰地进行课堂资源的链接、迁移与整合。正是由于英国资产阶级革命以及之后的第一次工业革命，使得英国成了当时世界上最为强大的“日不落”帝国，因此也就具有了首先打开中国大门的能力与需求。

又如同为进入资本主义的主要形式之一的资产阶级改革，人教版九年级上册的《俄国、日本的历史转折》也与本专题有着千丝万缕的联系。其实与该项目专题相关的教材内的知识板块还有很多，这里就不再一一呈现，但有一点，作为一个项目，在课堂教学时，务必要鼓励学生多思考、多发散、多迁移、多链接，将注重学生能力的培养，放在一个显著的地位，这也正好契合了新课标中的“能本”要求。

三、内在文本的重构

一颗颗四散的珍珠，用一根线串起来，方显得光彩夺目。当前，就某一个专题或主题的章节在初中历史教材中是比较分散的，我们不妨先拉出一条线，然后围绕这条线，重组教材，进行系统学习。这条线就是一个项目的主题。

我们此次项目学习的主题是关于历史专题的课程资源的整合与重构。就“英法美资产阶级革命”这一专题而言，它是人教版九年级教材中的重点知识，课程文本的排列自然有它的道理。所以对于历史教材我们应当首先尊重，其次用好。那么怎么用好手上的既有教材资源呢？原有的文本排列其实有很多值得商榷或者说可以进一步优化的地方，比如以人教版九年级上册《美国的诞生》和《美国南北战争》为例，两课内容讲述的都是美国历史，但教材在编排上却在两课内容之间穿插了《法国大革命》一课。其实编者是考虑到了法国大革命爆发的时间在这两个历史事件的时间之间，考虑到了历史的时序性，但却忽视了历史课程的连贯性与内在逻辑性。我们知道，史书一般可以分为编年体与纪传体两类，在内容的编排上我们确实要以编年体的模式为主导，但在具体的课程中，同属美国资产阶级革命的独立战争与南北战争，却更适合以纪传体的模式来整合。这样整个课程资源的连贯性将更为酣畅，学生在认知层面上也更容易接受。

制造资源重构 第3篇

关键词：注塑模具,重构制造,系统模型

0 引言

模具工业是现代制造业的基础性工业,它在汽车制造领域、航空航天装备制造领域、电子与IT制造领域等都有广泛的应用,如何减少模具制造业对环境的损害,而又其可持续发展,是当前面临的一个重大课题。开展模具制造的重构制造技术研究,减少能源消耗和环境污染以及材料资源的消耗对构建资源节约型、环境友好型社会具有十分重要的意义。

1 模具重构制造的意义

在知识经济时代,工业产品多品种、小批量、高质量、低成本的特征更加显著,满足社会需求的基本方式是不断地快速开发新产品,决定制造业竞争力的关键是新产品的快速开发能力[1]。在这种大背景下,模具生产也朝着品种和数量增加、技术水平提高、生产周期缩短,生产成本降低的方向发展。模具生产的这些新特点进一步增加了重构制造技术在该行业应用的紧迫性。

模具重构制造的基本原理是在创新模具结构的基础上,在模具产品寿命终结后,通过对大部分零部件的回收再利用,减少新模具零部件的制造数量,达到模具生产对环境的负面影响最小,原材料和能源的利用效率最高的目的。

模具重构制造符合模具技术发展方向和国家模具工业“十一五”发展重点规划,符合先进制造技术发展方向,有利于先进制造技术在模具企业的推广应用,对增强企业核心竞争力,提高企业经济效益,构建资源节约型、环境友好型企业,实现模具的绿色设计与制造都具有十分重要的意义。具体表现在以下几个方面:

1)可较大幅度地缩短模具生产工期,增强企业的市场响应能力,提高响应速度。目前,工期是影响模具企业市场竞争的主要因素之一,模具定制周期已从以前的几个月缩短为3~4周,甚至更短的时间。模具的重构制造可有效地缩短生产工期,有研究表明:将模具标准件使用覆盖率由目前的40%左右提高到70%~80%,可节约模具加工工时25%~45%,缩短生产周期30%~40%[2]。

2)减少模具生产中的能源消耗,并实现资源节约。基于标准化结构的模具生产可以实现:模具的模块化设计,减少设计失误,从而减少了返工、重制等情况的发生;实现模具的可重构生产,有效减少资源消耗;形成批量生产规模,提高经济效益,并将有损环境的物质排放降低到最小程度。

3)大幅度降低模具价值在产品制造成本中所占的比例,有效地提高了企业产品的竞争力。具备可重构结构的模具,绝大多数主体零部件均可实现再利用,减少了新加工零部件的数量,因而降低了模具设计制造成本。

4)有助于推进相关模具国家标准制定和已有国家标准在企业的应用。目前我国模具生产中,标准模架的使用率还不够高,可重构模具的出现有利于提高其使用率。

5)有助于模具行业数字化制造能力和企业信息化水平的提高,推动模具制造方式由传统制造向数字化制造转变。

2 模具重构制造的发展现状

2.1 可重构制造技术的发展趋势

从上世纪90年代开始,发达国家进行可重构制造系统的基础与应用研究以来,其广阔的应用前景日益受到制造业的重视。在1998年美国国家研究委员会发表的《2020年制造业面临的挑战》一文中,提出了未来20年制造企业面临的六大挑战和必须优先解决的10项关键技术,可重构企业和可重构制造系统均名列其中,可重构制造系统甚至被列为10大关键技术的第一位。

目前,可重构制造技术的发展趋势为[3]:

1)在基础研究和应用研究的基础上,开发实用技术和支持系统工具,改变个别摸索或经验型为科学化、标准化,并发展支持产品和系统工具;

2)在先进制造战略指导下,逐步建立完整的RMS理论、设计与规划方法、测试和评价方法与工具,使之与其他先进制造技术形成融合的技术群;

3)深入研究系统分解与集成的理论,与集成制造和CIMS等技术一起形成能建立和发挥系统“乘积效果”的科学重构理论技术;

4)在模块化理论指导下研究开发模块化的装置、机床装备和产品,支持RMS技术在产品、设备设计与建造和重复利用中的应用;

5)研究和开发支持RMS的系统集成管理、订货化商务和生产运作管理,以及RMS小组组织与管理。

2.2 国内模具可重构制造现状

可重构制造在我国也倍受关注。从1997年起,国家自然科学基金和“十五”863计划基金均资助了该方面的研究。如清华大学等进行了快速可重构制造系统科学原理和建模研究;中科院沈阳自动化研究所研究了重构制造理论和方法;华中科技大学研究了可重构制造系统资源;南京航空航天大学研究了可重构制造机床等。

在模具可重构制造研究方面,吉林工业大学、大连理工大学、湖南大学等采用曲面重构理论,进行了模具可重构设计方面的研究。如湖南大学提出了在给定设计公差的控制下,对重构得到的模具型面进行离散化,在离散后得到的小曲面片上用双线性插值曲面近似原曲面片,进一步处理后则用双线性插值曲面的中平面近似原曲面的理论[4];大连理工大学针对塑料异型材挤出模具正向设计难度大的问题,提出了基于反求工程曲面重构技术的塑料异型材挤出模具制造新技术,重点研究了数据采集、半径补偿、数据对齐、曲面重构等关键技术[5]。扬州大学提出了一种可重构的板料覆盖件冲压成形模具,使用若干个离散的可伸缩的压杆组合成模具体,通过更换与板件局部形状近似的冲压头和调节压杆的伸缩量构成模具成形面[6]。

但在生产领域,模具的回收再利用、可重构生产技术应用程度很低。大多数企业仍然采用传统的制造思想组织生产,即只根据市场信息或客户要求设计生产和销售产品,一般仅仅考虑模具产品的基本属性,如模具的功能、质量、成本和寿命等,几乎不考虑模具产品生命周期的后半段,即回收再利用问题。因此,相当数量的模具,特别是中小型模具在使用后就成了一堆废弃的“垃圾”,这也是产品中模具成本居高不下的一个重要原因。

随着环境保护要求的日益紧迫和原材料价格的不断攀升,越来越多的模具企业已认识到了重构制造对企业发展的益处,许多生产大中型注塑模架的企业正在加紧模具功能构件的标准化研究工作,并已取得良好效果。

3 模具可重构制造系统总体模型及工作流程

模具可重构制造系统总体结构如图1所示。系统具有如下功能:1)根据制件形状、结构等特征判别模具类别。通过智能计算和功能—结构映射过程,选择模具分类知识库中的功能结构模型。2)输入制品尺寸等参数,在数据库中进行搜索,确定各设计尺寸,输出工作图纸。3)模拟模具装配的过程,查看模具各部分的层次关系、位置关系和连接关系。在模具装配图支持下,寻找模具各零部件间的各种制约关系完成装配过程,并生成装配图。4)对回收再利用的模具进行功能等方面的评价,收入再制造模具库。

可重构制造系统工作流程如图2所示。

4 开发注塑模具可重构制造系统的关键问题

4.1 可重构制造的注塑模具结构研究

可重构制造的注塑模具结构研究主要应重点考虑以下几个方面的问题:制件的分类;模具的分类;制件结构特征与模具重构结构的关系;模具可重构结构标准化模型;模具重构结构性能的评价。具体内容如下:

1)通过对注塑制品结构特征与注塑模具结构特征间关系的分析,找出与模具重构制造要求相适应的模具分类体系,并确定分类标准和方法。

2)研究模具零部件功能综合问题,找出模具可重构制造分类体系标准模型,实现模具的可回收和拆卸设计。

3)研究模具零部件的标准化问题,如设计参数系列、互换性和组合率等。

4)对所提出的模具重构标准化结构进行分析评。模具结构受经济性、制造工艺性、制品质量等诸多因素影响,因而重构制造模具结构方案必须进行分析与评价,以确定方案的可行性。评价采用多种形式:使用注塑模具设计软件,验证可重构模具的装配性;应用实际生产验证和专家模糊评价方法验证可重构模具合理性和生产性能;采用成本核算的方法验证可重构模具的经济性等。

4.2 知识库构建技术

采用层次—关系模型相结合的方式建立可重构制造系统知识库。第一层为注塑产品分类层,第二层为按产品划分的重构制造标准结构体系,第三层是各分类体系中的零部件分类,如定模组合部件、动模组合部件、相应的导向及规范性的注射系统元件等,最后确定每一个类别零部件的尺寸参数。

4.2.1模具工程数据库的构建

模具工程数据库采用参数化图库。包括模具资源库和模具设计算法库。模具资源库包括模具可重构零部件数据库、可重构零部件图形库、设计结果数据库三部分;模具设计算法库主要包括需更换和重新设计制造的零部件如成型零部件强度、刚度计算知识等。为了便于零部件数据的管理与扩充,零部件数据库数据结构采用相同的数据格式对元件进行描述。由于每种零部件有若干规格,且每一种零部件的功能特征数目不同,因此可采用三个表,即一般信息表、规格尺寸表和特征信息表,来分别描述模具可重构零部件的不同信息。

模具重构设计算法库主要是为在重构制造中,需要新制的模具零部的设计计算提供方便,如模具成型零部件强度、刚度、壁厚等计算。设计算法库的设计思想是:将不同类型模具的算法存入算法库中,并由这一类模具唯一标志这一算法。算法库还包含以下一些与算法有关的数据:算法所对应的模具类别号、算法入口参数的数量、出口参数的数量、入口参数的描述、出口参数的描述等。

4.2.2再制造模具质量评价数据库构建

对回收再利用的模具从外观、尺寸、运动精度、功能等多方面进行检验,其评价指标体系与新模具设计时相同。通过检验的各评价指标数值输入后,系统通过调用模具设计结果数据库信息,进行对比,再确定在重构制造中,哪些零部件需要新制,哪些零部件可以再用。

4.2.3模具分类知识库构建

以制件形状、结构为主线划分制件的类别,分为薄片类、单面有孔薄片类、双面有孔薄片类、无孔腔体类、底面带孔腔体类、侧面带孔腔体类、侧面及底面带孔腔体类等七大类。注塑制件应该归属哪一类,通过智能推理完成。

系统以采用模糊智能为佳,它能够采用符号精确地或模糊地来表示领域有关的信息和知识,并能对它们进行各种模糊处理和推理,并可进行不精确推理和知识不完备推理,知识库中既有精确知识又可有模糊知识,可获得领域专家提供的多种形式的知识。模具重构制造过程中,具有较多的经验知识,这些知识一般均为模糊知识,因此采用模糊智能非常适宜。

4.2.3知识获取

知识获取就是把用于求解专门领域问题的知识从拥有这些知识的知识源中抽取出来,并转换为特定的计算机表示形式。模具重构制造系统知识获取可以采用知识获取的原始模式和高级模式相结合的方法。

1)知识获取原始模式

知识获取原始模式为:

它是由知识工程师从领域专家那里抽取领域知识,并把它转换为系统需要的表示形式,最后由系统程序设计员把它进一步表示成计算机语言的形式送入知识库中。在这种知识获取模式中,知识工程师获取知识的方法有会谈式、案例分析式和归纳式等。知识获取后,要对这些知识进行定性鉴别和定量分析,并把各个部分、各个方面和各种因素联系起来,从整体进行认识。

知识获取的原始模式具有实现专家系统框架容易的特点。在模具重构制造过程中,由于知识源主要是人类专家、教科书等,知识的形式多为不确定性知识和模糊性知识,因此采用该知识获取模式可以取得很好的效果。

2)知识获取高级模式

知识获取高级模式为:

在该模式中,领域专家在一个专门的编辑系统帮助下,按事先约定的格式,将专门知识通过键盘等输入手段,送入知识库缓冲器。编辑系统对缓冲器的知识进行编辑,检查语法和语义方面的错误。若发现问题,由专家做相应的修改直至确认没有问题为止。

该知识获取模式虽然实现专家系统框架比较麻烦,编程工作量大,开发周期长,但是所开发的专家系统适应性强,并且不需要知识工程师的参与或只需很少参与。对于系统中的一些确定性知识,如机械加工零件分类、误差分类等,可以应用这种知识获取模式。

4.2.4系统开发平台和工具

采用C#做为系统开发工具。C#是Microsoft公司新推出的快速制造工具,它具有强大的程序设计和数据库开发功能,其突出特点如下:

1)可视化用户设计功能,把程序设计人员从复杂的界面设计中解脱出来。

2)可视化编程环境的“所见即所得”功能,使界面设计,编程简单化。

3)提供了能自动生成SQL语句的功能和新的Active X数据对象ADO,快速建立数据库的通信。

4)适用于大中型数据库的开发,C#与Windows属于同一平台,有利于系统的推广使用。

参考文献

[1]冯小军.快速模具模塑成形的数值分析及过程智能控制系统研究[D].同济大学,2006.

[2]宋满仓.注塑模具设计与制造标准化体系的研究[D].大连理工大学,2005.

[3]陈猛.快速可重构汽车焊装制造系统及其关键支持技术研究[D]..重庆大学,2002.

[4]卿海鸽.大型覆盖件模具型面重构及在冲压成形工艺中的应用研究[D].湖南大学,2006.

[5]赵丹阳.等.基于曲面重构的塑料异型材挤出模具制造技术[J].农业机械学报,2006,7.

[6]宋爱平,陈婷.可重构的板料覆盖件冲压模具[A].提高全民科学素质、建设创新型国家——2006中国科协年会论文集(下册)[C].2006.

[7]龚雯.机械加工误差源模糊智能诊断系统建模研究[J].机械设计与制造,2003,5.

[8]许发樾.模具标准化的方向和任务[J].金属加工(冷加工),2008,8.

制造资源重构 第4篇

关键词：构件,敏捷制造,生产管理,UML

1 船舶制造企业的特点[1]

(1)船舶产品结构复杂、建造周期长、重复作业率低,较难采用流水线或专用工装设备进行生产;

(2)成本难以动态监控:船舶产品是根据订单组织设计的,产品的标准成本及构成需在完成设计、工艺,形成物料清单、工艺线路定额表后才能确定,产品的成本控制视船舶产品的不同而不同;

(3)生产组织困难:船舶产品的计划部门要在完成产品的设计和工艺后,才能编制出合理的生产计划和生产作业计划。但在传统的管理条件下,由于各部门、各环节之间的大量信息沟通不及时,生产组织中不可避免地存在:

1)产品到了总装调试阶段,才发现有的关键零件还未生产出来,或关键的外购件还未订货到位;

2)生产部门急用的原材料、配套件未采购,而生产部门暂时不急用的原材料、配套件却已购回,因而造成库存资金增加,加大资金营运成本;

3)由于缺乏对生产资源和生产任务的平衡和模拟试算,使生产资源冲突难以避免,生产计划的可执行性差,生产突击加班时有发生;

4)难以控制加工过程中的重复领料,使材料成本失控。

为实现船舶制造企业的管理目标:(1)保证按期交货;(2)控制目标成本。根据敏捷制造模式的要求和特点,在物理上应当按照成组单元进行组织,在生产组织上要面向产品;要实现敏捷制造的组织和控制,包括生产组织方式、制造资源的物理布局、生产单元的重构以及系统的控制结构。这一切都要求船舶制造企业进行流程再造,其生产管理系统能实现快速重构。

生产管理系统[2]是以计划为主线,通过对物料和企业资源的计划管理,达到减少生产辅助环节、减少库存、缩短生产周期的目的。软件复用技术为这一课题的研究提供了理论基础。

2 软件复用

软件复用[3,4]有三个基本问题,一是必须有可以复用的对象,二是所复用的对象必须是有用的,三是复用者需要知道如何去使用被复用的对象。软件复用包括两个相关的过程:可复用软件(构件)的开发和基于可复用软件(构件)的应用系统构造(集成和组装)。

因此,为实现船舶制造生产管理系统的快速重构,应该解决以下几个问题:

(1)要建立船舶制造企业的领域模型;

(2)是可复用构件的开发,包括面向对象的可复用对象的设计,开发和实现;

(3)则是构件的组装;

3 系统及开发[5,6]

UML是面向对象建模的语言,而软构件技术是面向对象的技术,两者可以很好的融合。上面已经提到生产管理系统是以计划为主线,因此下面以MPS系统为例。

3.1 Use Case建模

Use Case目前被认为是一种较好地获取软件系统需求的手段,特别是在基于构件的系统开发中。在领域业务模型的基础上,建立高层Use Case模型,将注意力集中于捕获系统为每个用户(即活动者)所提供的服务上,根据用户的实际需要确定系统的功能,在用户的真正需求和分析人员获取的需求之间建立了一一对应的关系。如图1。

当然,为了更好的理解用例,可以用活动图来做进一步解释,以MPS编制为例(图2)。

3.2 面和对象分析与设计

这个阶段以use-case模型作为输入,理解在需求获取阶段得到的use-case模型,把use cases细化为对象和对象之间的交互,产生的结果主要包括类图、构件图等。这里要确定系统真正需要的、并实现use cases的一组对象类,然后建立对象类之间的关系,包括关联、依赖和继承等,并且注意标识领域的共性和变化性,如图3。

3.3 组件关系建模

这个阶段得到构件关系模型(图4),有需要还得对组件进行细分。在这里,构件的接口定义了一组对外提供和要求的功能,构件在实现上对应一组协作的对象。构件之间的关系包括功能连接和聚集两种,功能连接表达了一个构件对外提供功能和另一个构件对外要求功能之间的匹配。聚集来实现构件之间的复用。

组件及接口定义举例:

3.4 系统组装

在所有的构件都已经符合标准的情况下,根据具体的业务流程和功能实现,有序的进行构件的组装。根据系统体系结构[7]的不同,构件的组装形式也不一样,在此,选用了接口连接式体系结构。在这种类型的体系结构中,构件的接口不但定义了其对外提供的功能,而且定义了其要求的外部功能,从而显式地表达了构件对环境的依赖,提高了构件接口规约的表达能力.构件的接口定义了所有对外交互的信息,构件在实现时不是直接使用其他构件提供的功能,而是使用它在接口处定义的对外要求的功能.构件之间的连接是在所要求的功能和所提供的功能之间进行匹配,因此,通过接口就可以定义系统中构件之间的所有连接.这样,就把上一种体系结构类型中构件之间的固定连接方式变成灵活的连接方式,降低了构件之间的依赖性,提高了构件的独立性和可复用性。

参考文献

[1]吉卫喜,王宁生.面向业务流程重组的生产管理系统快速重构技术研究.机械科学与技术,2002;2(5):852—854

[2]杨芙清.软件复用及相关技术.计算机科学,1999;(5):1—4

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制造资源重构 第5篇

随着产品的快速更新换代和消费需求的多样化, 大规模定制已成为制造业发展的必然趋势。如何针对多品种、变批量生产需求, 制定保持柔性与批量生产经济性的制造方案, 受到企业和学者的普遍关注。在此环境下, 能够通过系统结构及其组成单元的快速重组和更新, 及时调整系统功能与生产能力的可重构制造系统 (reconfigurable manufacturing system, RMS) 被认为是实现多品种、变批量、个性化大规模定制生产模式的有效途径。

可重构制造系统的实现是以物理或逻辑方式生成的制造单元 (manufacturing cell, MC) 为基础, 根据系统规划的要求, 通过制造单元的组合来实现制造过程的重构, 从而实现敏捷、快速、经济地响应市场需求[1]。制造单元的构建是实施可重构制造系统的前提和基础, 直接影响制造系统重构的效率与效果。目前, 国内外学者围绕制造单元构建问题进行了大量研究, 如Slomp等[2]研究了基于数学规划方法的虚拟制造单元设计方法, Kao等[3]研究了基于蚁群聚类的制造单元设计方法, Sudhakara等[4]提出了运用神经网络考虑生产数据的制造单元生成方法, 李文超等[5]提出了适用于流水线知识化制造单元调度的自进化算法, 范佳静等[6]提出了基于改进遗传算法的制造单元设计方法。这些研究为制造单元设计与大规模定制的实施应用提供了基础, 但是由于制造单元构建问题本身的复杂性, 以及企业生产现实的差异, 目前的研究主要还存在如下不足: (1) 大多数制造单元构建方法以零件工艺的相似性与制造资源之间的简单关联关系作为基础, 未深入考虑企业生产实际约束, 如生产批量等对单元构建的影响; (2) 试图通过某种单一算法解决制造单元的设计问题。当问题规模较大、考虑因素较多时, 解搜索空间将变大, 计算量相应加大, 算法变得不可行或运行效率低下。因此采用混合算法[7,8]提高求解效率和效果成为研究方向。本文提出了混合图聚类与类电磁机制的制造单元生成方法, 该方法综合考虑了工艺路线的相似性与零件的生产批量, 以设备负荷均衡与跨单元加工次数最少等为目标。

类电磁机制 (electromagnetism-like mechanism, EM) 算法是由Birbil等[9]于2003年提出的一种基于种群的随机全局优化算法。该算法结构简单、易于实现, 已经被证明当迭代次数趋于极限时, 种群中至少有一个粒子以概率1移动到全局最优附近。EM算法一经提出, 就受到了广泛关注和研究, 如王晓娟等[10]对类电磁机制算法的原理、基本步骤以及研究和应用方向进行了综述与展望。Ali等[11]通过对无约束类电磁机制进行改进修正, 提出了一种新的用于全局约束优化的方法。高亮等[12]在分析类电磁机制算法优化机理的基础上, 提出了一种改进的类电磁机制算法, 很好地解决了高维函数优化问题。目前在生产计划与控制领域, 类电磁机制的研究应用主要以车间调度优化、项目调度等为主, 利用类电磁机制进行可重构制造单元设计的研究比较少。

1 制造单元生成的影响因素与设计流程

一般认为制造单元的生成是基于成组技术的, 先根据零件的工艺相似性对其进行分组, 再根据零件族对不同设备的需求进行分配形成物理设备单元。在多品种、变批量制造环境下, 广泛采用以逻辑重构方式生成的虚拟制造单元 (virtual manufacturing cell, VMC) 重组与更新实现制造系统的功能与能力调整, 从而敏捷、快速地响应市场需求。VMC的设计是将企业内的所有制造资源视为共享资源库, 制造资源在物理位置上基本不变, 只是根据生产任务的变化选择合适的制造资源逻辑重组, 需要综合考虑如下多种因素:

(1) 生产任务约束。重点考虑零件的工艺路线相似性与加工批量两种约束。“工艺路线”是实现零件生产特征时对加工过程与制造资源的约束, 是“多品种”特征的体现。“生产批量”是客户订单要求的零件生产数量约束, 是“变批量”特征的体现。

(2) 设备负荷平衡。可重构制造过程中, 不同生产设备的负荷平衡不仅可以提高设备的利用率、生产效率和产品质量, 而且可以提高产品装配的“齐套率”, 显著减少制品库存, 并且能够给予工作人员一种公平感。

(3) 跨单元加工次数。在可重构制造过程中, 针对不同的加工任务, 系统可采用不同的组态方式, 但是频繁的调整将增加生产管理的难度、降低生产效率、影响产品质量, 因此一批零件应尽可能在一个封闭的单元内部完成全部生产任务, 以保证单元的独立性并简化管理工作。

考虑多品种生产工艺与生产批量约束, 以设备负荷均衡与跨单元加工次数为目标的可重构制造单元设计问题, 具有约束复杂、求解难度大的特征, 本文提出了基于图聚类分析与类电磁机制的两阶段求解流程, 如图1所示。在第一阶段, 综合考虑了多工艺路线的相似性和零件的生产批量约束, 采用图聚类法, 确定制造单元可行集;在第二阶段, 以建立设备负荷均衡、跨单元加工次数最少目标函数模型为基础, 利用类电磁机制寻优原理, 确定最优的制造单元。

2 综合考虑工艺路线与生产批量的图聚类算法

在多品种、变批量生产环境下, 可重构制造系统的多工艺路线表现为由加工任务决定的零件工艺信息, 一般包含三个要素:零件类别q、工艺路线rq和加工数量tq。其中, q表示订单的零件类数, q=1, 2, …, Q;rq表示加工零件q所需的设备序号的序列顺序, 是一个有序设备序号集;tq为订单中零件q的需求数量。

可重构制造系统的多工艺路线可视为一有向图, 零件q的工艺路线rq为其连通子图。为计算方便, 用邻接矩阵Aq表示零件q的工艺路线rq, 设Aq=[akj (q) ]N×N, 其中, k, j=1, 2, …, N, 表示设备的种类数, akj (q) 表示加工零件q时设备k和j的边权值, 当k为j的前向节点时, akj (q) =1, 其他情况下, akj (q) =0。考虑生产任务的加工数量因素, 令akj (q*) =tqakj (q) , 得到扩展邻接矩阵Aq*=[akj (q*) ]N×N。通过求和, 得到多零件工艺路线的扩展邻接矩阵。用图表示为G= (V, E) , 其中V为设备节点集 (v=1, 2, …, N) , E为零件工艺对应的设备k与j的连接关系集。

根据以上定义, 提出综合考虑工艺路线与加工批量约束的制造单元图聚类算法 (graph clustering) , 步骤如下 (图2) :

(1) 数据处理和初始化。令集合T=Ø, 集合数组C=Ø, h=1。对图G的权值进行归一化处理, 用skj表示归一化之后设备k和j连接的边权值, 则

(2) 令Ch={ (l, f, slf) }, T=T∪{l, f}, l, f=1, 2, …, N, h←h+1。判断, 若‖T‖=‖V‖, 转步骤 (4) , 否则转步骤 (3) ;

(3) 找出slf=max{skj|k∈T&j∈V-T‖k∈V-T&j∈T}, 返回步骤 (2) ;

(4) 结束。此时, 集合C中的边集E构成了图G的最大支撑树。

对于图G的最大支撑树, 选择某一个阈值α (0≤α≤1) 作截集, 将集合C中小于α的边断开, 使相连的各设备节点构成一类, 单个设备节点也作为一类。每一个阈值α得到的一组单元划分即构成一个基本可行制造单元解。

3 制造单元构建的多目标含义与模型

针对订单任务产品品种多、批量小的生产要求, 在虚拟制造单元设计时需要综合考虑设备负荷均衡, 跨单元加工次数等目标, 各目标的具体含义如下所述。

3.1 设备负荷均衡

根据以上定义, 得到在某个制造单元状态下, 设备负荷均衡值B为

3.2 跨单元加工次数

零件跨单元加工的总次数, 即加工过程中制造单元之间的总交互次数T定义为

式中, Nu为制造单元u包含的加工零件种类数;eumq为零件q从制造单元u转移到制造单元m的次数, 当u=m时, eumq=0。

3.3 目标函数

设备负荷平衡函数B与跨单元加工次数T值虽然都是越小越好, 但由于各目标量纲不一致, 对其作归一化处理, 将以上的双目标转化为单目标为

式中, w1、w2为各目标的权重;Bmax、Tmax分别为所有可能制造单元解状态下设备负荷均衡值、制造单元之间总交互次数的最大值。

4 基于类电磁机制的制造单元求解优化方法

选择阈值α对最大支撑树进行截集, 一个具体的阈值αi对应一种制造单元解M (αi) , 由此定义可行解空间为Ψ={ (αi, M (αi) ) }, 解M (αi) 对应的目标函数值用Z (M (αi) ) 表示, 其值由式 (1) 确定。阈值αi与解M (αi) 及目标函数值Z (M (αi) ) 存在对应关系, 故将阈值αi作为粒子, 借鉴类电磁机制原理, 进行更新迭代寻找最优解。基于图聚类法与类电磁机制寻优原理混合的两阶段制造单元设计算法流程如图2所示。类电磁机制算法的具体过程说明如下:

(1) 初始化数据。输入最大支撑树集合数组C={ (l, f, slf) } (l, f=1, 2, …, N, ) 、任务负荷矩阵TLM, 设置目标函数Z的各分项权重ws (s=1, 2) 、最大迭代次数Num, 误差界限ε, 从已知可行域中随机选取m个阈值αi (i=1, 2, …, m) 进行截集。

(2) 构建初始制造单元解, 并计算相应的目标函数值。由截值αi (i=1, 2, …, m) 确定m个基本制造单元解M (αi) , 分别计算各个制造单元解对应的目标函数值Z (M (αi) ) , 令αbest={αb|Z (M (αb) ) =min{Z (M (αi) ) , i=1, 2, …, m}}, 称其为当前最优粒子。

(3) 计算合力。首先根据每个粒子的目标函数值计算其所带的电荷量, 其次模仿电磁场中力的计算公式和迭加原理计算每个粒子所受的合力, 最后根据合力大小确定粒子的运动方向。

简单而言, 粒子αi对应的目标函数值Z (M (αi) ) 与当前最优粒子的目标函数值Z (M (αbest) ) 差距越大, 则电荷量越小, 计算公式如下:

由式 (2) 可知, 目标函数值较优的粒子αi将拥有较大的电荷数, 具有更强的吸引力。通过比较两个粒子的目标函数值决定两粒子间作用力的方向, 粒子αi上的合力Fi计算式如下:

根据式 (3) , 当Z (M (αt) ) <Z (M (αi) ) 时, 粒子αt对粒子αi的力为吸引力;当Z (M (αt) ) ≥Z (M (αi) ) 时, 粒子αt对粒子αi的力为排斥力。每个粒子合力的正负反映了其应变化的方向, 若合力为正, 则粒子αi应增大, 反之亦然。

(4) 扰动粒子。为了避免因粒子所受力忽略了某些可行域, 从而容易发生早熟收敛的现象, 给予某一粒子 (非当前最优粒子) 一定的扰动, 使其有可能移动到被忽视的区域, 增强算法的全局搜索能力[13]。一般选取当前粒子群中目标函数值最差的粒子为“扰动粒子”, 记为αworst, 即αworst={αi|Z (M (αi) ) =max{Z (M (αi) ) , i=1, 2, …, m}}, 保持其他粒子的合力计算方式不变, 将扰动粒子的合力计算公式修改为

其中, γ1、γ2为 (0, 1) 之间的随机数, 当x>0时, sgn (x) =1, 当x≤0时, sgn (x) =1, γ1影响粒子αworst的扰动方向, γ2影响粒子αworst的移动方向。如此, 当前最优粒子αbest不再是绝对吸引的粒子, 而只以1/2的概率吸引粒子αworst, 有助于帮助算法跳出局部最优解。

(5) 移动粒子。将粒子αi (除了当前最优粒子αbest) 沿着合力Fi的方向移动。同时, 为了保证粒子不移出边界, 且粒子离边界越近, 粒子向该边界移动的速率越小, 那么设置粒子每一步移动的公式如下:

对于按照式 (5) 确定的粒子αi, 若在可行域范围之类, 则更新粒子值;否则按照最小绝对差值法确定粒子值。如此, 根据粒子αi得到新的制造单元解, 完成算法的一次迭代, 更新迭代次数, 判断是否满足最大迭代次数要求, 如果满足, 输出最优解, 否则进行新一轮迭代。

5 应用实例

泵阀产业面对的是典型的多品种、变批量市场环境, 泵阀产品生产工序多而且复杂, 因此某泵阀企业以单元化制造系统为指导思想, 综合考虑多种因素构建制造单元作为调度的基本单元, 从而提高生产调度的速度和效率, 降低生产成本, 提升企业效益。

现以某次订单需求为例进行虚拟制造单元设计, 该订单的生产任务包含了16种工件, 可用的设备资源信息如表1所示, 零件的加工工艺信息如表2所示。

按照本文提出的方法, 首先考虑加工零件的工艺路线与加工批量, 构建多工艺路线以及加工批量对应的扩展邻接矩阵Aq*, 对邻接矩阵进行归一化处理之后的矩阵如下:

根据此扩展邻接矩阵, 利用图聚类法进行分析, 得到最大支撑树如图3所示。

分别选择α= (1, 0.97, 0.90, 0.73, 0.52, 0.35, 0.34, 0.32, 0.29, 0.23, 0) 中的αi值对最大支撑树作截集, 将最大树中小于αi的边断开, 使相连的设备构成一类, 作为一个制造单元。利用不同αi值进行截集, 得到多个基本可行制造单元解, 利用类电磁机制原理进行优化, 最终得到按照两阶段法构建的虚拟制造单元结果如表3所示。

由表3可以看出, 根据16种零件的加工工艺信息以及任务负荷信息, 利用本文提出的方法, 可以将12台设备生成4个虚拟制造单元。与文献[1]的方法相比较, 本文生成的虚拟制造单元内部包含的设备数量较少, 这是由于泵阀产品的加工工艺比较简单。以跨单元加工次数以及设备负荷均衡为目标, 将本文提出的方法与文献[14]的方法相比较, 结果如表3所示。可以看出, 本文提出的制造单元生成算法比单一依赖相似性理论构建的制造单元的跨单元次数少, 而设备负荷均衡值基本相等, 从而总目标函数值更小。

6 结语

通过虚拟制造单元设计实现快速可重构制造, 是多品种、变批量生产环境下实现适应性生产的有效途径。本文针对综合考虑生产任务约束、设备负荷均衡以及跨单元加工次数等多种因素的虚拟制造单元生成问题, 提出了集成“图聚类”分析与类电磁机制的两阶段求解方法。该方法以工艺路线图的邻接矩阵描述为基础, 考虑了零件的加工批量以及多工艺路线, 通过扩展矩阵运算生成最大支撑树, 选择截值生成基本制造单元解, 并利用类电磁机制进行优化搜索, 实现了设备负荷均衡、跨单元加工次数最少等综合目标。未来的研究方向主要有: (1) 系统设计考虑设备数量的制造单元解及相应的粒子描述方式, 以更接近于现实生产需求; (2) 对于大规模复杂问题, 研究设计根据问题结构特征的启发式搜索与类电磁机制等多种方法集成的快速求解方法。

摘要：针对多品种、变批量需求的可重构制造问题, 综合考虑工艺路线与生产批量约束, 以设备负荷均衡、跨单元加工次数最少为目标, 提出了两阶段求解的虚拟制造单元构建方法。第一阶段, 采用图聚类法对工艺路线的相似性和零件的生产批量进行预处理, 生成基于订单的多工艺路线最大支撑树, 确定基本可行制造单元集;第二阶段, 以设备负荷均衡、跨单元加工次数最少的综合目标函数设计为基础, 采用基于类电磁机制寻优原理的求解算法, 确定最优制造单元解。某泵阀制造企业生产数据的实例应用验证了算法的可行性与有效性。

制造资源重构 第6篇

关键词：RFID,复杂事件处理,MES

0 引言

复杂事件处理 (Complex Event Processing, CEP) 这一概念最早是由斯坦福大学的David Luckmam在其专著《The Power of Events》中提出[1]。加州大学伯克利分校的Eugene Wu等人设计出SASE系统则被认为是首次将复杂事件处理技术应用于处理RFID数据中, 该系统通过主动数据库的事件处理语言的基础上进行改进来满足RFID技术在监控领域的应用[2]。

然而, 随着企业应用规模越来越大、越来越复杂, 以及制造车间智能对象的种类越来越繁多、数量越来越巨大, 制造物联网车间层对生产实时监控的RFID数据流的量巨大而难以处理等问题制约了RFID技术进一步推广[3,4,5]。在CEP与RFID中间件结合的研究方面, 文献[6][7][8]分别基于CEP技术设计了一种满足实时数据处理特性的RFID中间件。在可重构的MES研究方面, 文献[9][10]提出RMES (Reconfigurable Manufacturing Systems) , 将应用业务用可重构的复杂RFID事件进行表示并加以处理以满足实时有效监控制造物联网车间的需求。本文针对高端制造的实际场景中的业务需求, 提出了一种可行的复杂事件的重构逻辑、方法和处理机制, 以满足不同用户对不同内容订阅进行实时高效响应的需求。

1 制造物联网车间层对复杂事件重构的需求

在目前高端制造的实际场景中, 如图1 所示, 所有的生产员工、生产物料、加工设备、半成品及成品均被主动或被动的成为智能制造对象SMOs (Smart Manufacturing Objects) [11], 而生产角色之差异、物料之繁多、生产加工设备之差别、加工工艺之繁杂、零部件及成品之丰富决定了生产监控任务兼具复杂性和多样性。然而, 用户订阅的所有事件均由大量SMOs的基础信息的聚合和推理结果构成, 决定了制造车间的实际场景中用户订阅的复杂事件具备可重构性。因此, 高效可靠的重构能力以及高性价比的实时生产监控能力是促进“工业4.0时代”中国制造企业成功转型的关键。

2 复杂事件处理的重构机制

复杂事件处理的重构机制是构建具有快速重构能力和实时监控能力的下一代MES的核心组成。而重构机制建立的关键是把用户订阅事件按照信息粒度从大到小进行逐级解构, 使基本事件模块化、单元化。当中的解构方法的集合构成复杂事件的重构规则库。

针对2 所述的制造物联车间及其复杂事务处理的场景需求, 我们提出一种CEP的重构机制, 如图2 所示。该重构机制由下而上包含硬件设备接口层、事件和数据管理层、应用软件接口层, 其中事件和数据管理层由下而上又分为基本事件处理层和复杂事件处理层。事件重构规则库包含于复杂事件处理层中。

2.1 硬件设备接口层

硬件设备抽象层和真实物理环境相接连, 负责RFID读写设备的接入和管理, 对重读、误读的海量RFID数据进行删除、纠错等操作, 为事件和数据管理层提供标准格式的RFID数据。

2.2 事件和数据管理层

事件和数据管理层对硬件设备接口层的RFID数据进行分析和处理, 从大量的RFID数据中提取出合法的基本事件, 并加以重构, 为应用软件接口层提供更丰富的语义信息。

基本事件处理层:将标准的RFID数据发送至ONS (Object Name System) 进行查询, 得到SMOs实例的静态或动态信息。再根据复杂事件处理层提供的规则对其进行筛选, 得到合法的、包含事件消费者感兴趣的基本事件。

复杂事件处理层:对获取的基本事件按照重构规则库中的时间、逻辑等条件进行处理而重构生成复杂事件, 并将已重构的复杂事件解析后发送至应用软件接口层。已重构的复杂事件有具体的含义, 是事件消费者订阅的的有价值的信息。

2.3 应用软件接口层

为分布式环境下异构的应用程序提供可靠的数据通信服务, 将已解析的事件信息进行发布。

3 物联网车间层基本事件、复杂事件与重构逻辑

基本事件是单元化的语义信息的消息载体, 可用一个四元组表示为e=<terminal Id, antenna Id, tag Id, time>记用来标识。其中, terminal Id表示读取标签的终端编号, 编号中包含读写器类别信息以设备区别信息;antenna Id表示读取标签的天线编号, 一个终端上可能有一个或多个天线;tag Id表示标签编号, 编号中包含标签绑定对象的类别信息以对象区别信息, 用以区别不同SMOs;time表示标签被读写时间。基本事件类别包括人员基本事件类、物料基本事件类、设备基本事件类。

复杂事件是具有具体含义的消息载体, 由基本事件或者基本事件通过事件操作符构建而成的具有一定业务逻辑含义的事件, 可用表示为E (e1, e2, e3, ..., en) ={operator (terminal Id1, terminal Id2, ..., terminal Id n) , operator (antenna Id1, antenna Id2, ..., antenna Id n) , operator (tag Id1, tag Id2, ..., tag Id n) , operator (time1, time2, ..., time n) }.其中operator为事件操作符。

构规则库由基本事件重构为复杂事件的方法的集合构成, 其基本逻辑关系如表1 所述:

4 制造物联网车间层复杂事件重构方法及应用案例

通过对部分监控对象嵌入RFID标签, 在生产现场布置RFID读写器网络, 可实时获取大量标签读取事件, 并处理成适当的简单事件, 表2 列举了制造物联网车间层复杂事件的具体分类以及重构方法:

利用上述各复杂事件重构方法可以构建不同语义的复合事件。

复杂事件实例1:如图3 所示, 1 名普通员工进入生产车间将有可能被各天线读取, 设被天线1~4 分读取到将分别产生基本事件e1~e4.则员工进入车间这一复杂事件可表示为:

E1= (e1|e4) & (e2|e3) , Max{time1, time4}<Min{time2, time3}

相反的, 走出车间这一复杂事件可表示为:

E0= (e1| e4) & (e2| e3) , Min{time1, time4}>Max{time2, time3}

复杂事件实例2:如图4 所示, 1 名质检员使用RFID手持终端PDA (Personal Digital Assistant) 对3 名装配工人完成包装的一批合格产品进行报工, 第i个产品被PDA读取到将产生基本事件ei, 设该PDA只含一条天线, 则报工这一复杂事件可表示为:

E= e1 & e2 &…ei &… & en, time e1<Min{time e2…time en}.其中e1 为质检员的RFID标签被PDA读取这一基本事件;ej (1<j<n+1) 为产品的RFID标签被同一PDA读取这一基本事件。

5 结语

本文提出了一套复杂RFID事件重构及处理机制, 适用于对信息实时性和逻辑复杂性有较高要求的生产现场监控的信息处理。具体提出一种形式化的复杂事件重构逻辑, 对基于RFID技术的实时生产监控的各类要素进行系统性分析和解构, 构建出基本事件—复杂事件两级事件体系, 并有目的性地组合这些层级事件和复杂事件运算符, 从而高效地定义复杂多变的生产监控业务逻辑。

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家族企业人力资源管理的缺陷及重构 第7篇

一、家族企业人力资源管理的缺陷

从现实来看, 在家族企业初创时期, 家族的亲情、友谊紧密结合, 易于产生强大的向心力、凝聚力, 形成一致的价值理念, 成员间的相互信任使决策迅速, 大大节省了交易成本, 凭借这些优势企业有了初步的成长。但家族企业也有先天的不足, 如产权不明晰, 管理上的不规范、决策中家长式的独断专行都使企业的人力资源管理具有了浓厚的人治色彩。

(一) 人员招聘及配备方面存在严重的裙带关系

很多家族企业最初是由一个家庭成员共同出资产生并合作经营的, 企业靠血缘、亲情或友情维系, 所有权与管理紧密结合, 家族成员掌握着企业的命脉, 凭借着家庭的力量, 家族企业顺利完成了原始积累, 但随着企业规模的扩大, 外部市场竞争进一步加剧, 仅仅依靠家族成员力量无法管理好企业, 必须从外部招聘一些具有专业知识和管理才能的人来管理企业, 但放弃手中已有的权力对大多数家族成员来说是非常痛苦的事情, 对外人的不信任, 使家族企业在招聘中往往任人唯亲, 因人设事, 家族成员占据企业的重要关键部门。据一项调查显示, 在中国大多数中小家族企业中, 已婚企业主的配偶有50.5%在本企业做管理工作, 9.8%负责购销, 已成年子女有20.3%在本企业做管理工作, 其中13.8%负责购销, 很难说这些人员都具有管理好一个企业的经验和才能, 长此下去企业必定会在激烈的竞争中跨下去。当然也有一些家族企业确实是从外部招聘到一些高素质人才, 但家族企业对“外人”的不信任, 又使这些人员在日常工作中无法真正发挥作用, 无法融于企业。国内外一些成功家族企业的经验表明, 要想经营好家族企业, 必须将现代企业制度和家族经营很好融合, 知人善任, 任人唯贤。

(二) 在管理决策方面独断专行, 具有强烈的排他性

家族企业发展到一定规模后, 拥有科学的决策机制就显得非常重要。目前, 绝大多数家族企业在决策方法、程序、内容上仍处于非规范、非理性的原始阶段, 如许多企业的核心决策层全部由家庭成员构成, 做重大决策前不进行调查研究, 不征求中下层管理人员意见, 由家族中最有权威的个人决策, 这种非理性的, 靠经验直觉进行的决策, 必然会使决策具有较强盲目性、模糊性、赌博性、缺乏应有的监督, 从而造成“一招不慎, 全盘皆输”的严重后果。如巨人总裁史玉柱在检讨自己的失败时就坦言:“巨人的董事会是空的, 决策是一个人说了算, 因我一人的失误, 给集团整体利益带来了巨大损失。”可见把企业的发展仅仅维系在一个人身上是十分危险的。许多家族企业在总结自己失败时, 无不把决策上的失误作为一个重要经验教训, 但很少有人自问为什么会有这样或那样的重大决策失误, 如果在决策中借用外脑, 征求广大中下层管理员工意见、建议, 一些造成企业衰败的低级错误是可以避免的。

(三) 在人才使用方面, 轻视人才的重要作用

人才问题一直是制约我国家族企业发展的瓶颈, 近些年来, 人们的择业观念发生了很大变化, 人们对企业是国有还是私有已并不是太看重了, 但仍有一些人对在家族企业工作心有顾忌, 主要是一些家族企业虽认识到人才对企业的重要作用, 但重视仅仅停留在口头上, 企业缺乏一套使用、培养、选拔人才的目标和政策, 没有相应考评、激励制度, 仅凭个人好恶来评价管理人才, 增大了管理上的困难。同时, 大多数家族成员仍具有强烈的雇佣观念, 认为员工永远都是打工者, 对人才只是“利用”, 而不是使用, 人才在这里找不到实现自我价值的途径, 成了装饰企业的花瓶, 这拥有人才却不懂得如何使用人才的做法, 导致家族企业人才流动过快, 员工缺乏忠诚或凝聚力。

(四) 缺乏长远的人力资源发展战略规划

没有战略的企业是不会长久的, 没有人力资源战略的企业更是十分危险的。在现代社会, 人力资源已是公认的企业最重要的稀缺性资源和战略性资源。但大多数家族企业仍然习惯于把重点放在产品开发、市场拓展上, 从未对企业人力资源战略进行认真的思考, 人力资源的招聘培养没有计划性、系统性, 随机招收员工, 凭人情招收员工现象十分普遍。殊不知没有强有力的人力资源储备作后盾, 任何新产品的开发和市场的开拓都会成为一句空话。因此, 人力资源管理战略的缺失必然会危及企业的总体发展战略。

(五) 现有人力资源管理人员素质偏低, 缺少专业人员

人力资源管理工作不是任何人都可以做的工作, 对从业人员素质要求非常高, 国外大多数企业的人力资源部门在企业决策中都占据着重要地位, 人力资源部负责人一般都由企业高级副总裁兼任, 其地位可见一斑。目前中国多数家族企业中浓厚“人治”、“人情”色彩使人力资源部门形同虚设, 大权掌握在家族成员手中, 这些缺乏专业管理知识, 对人员管理随意性大, 基本上没有什么制度、规范, 即便有也不被家族成员遵守, 这在无形中损害了企业凝聚力、向心力。

二、人性化、制度化、分权化和专业化的人力资源管理的构建

中小家族企业自身固有一些缺陷使其同其他企业的成长相比更加曲折艰辛, 尤其是中国加入WTO后, 弱小的中国家族企业同外国强有力跨国企业又站在同一起跑线上, 他们没有更多时间来充分发展自己, 如何克服自己先天不足与后天失调, 能够实现可持续性发展是目前众多家族企业必须面临的严峻挑战。综合国内外家族企业的成功经验, 家族企业要想保持长期的竞争优势, 必须实现观念上的重大转变, 由家族家长式管理转换为现代企业管理, 实现人力资源管理的人性化、制度化、分权化和专业化。

(一) 人性化的人力资源管理

人性化管理是现代人力资源管理与传统人事管理的本质区别, 这其中包含了对人的认识的重大转变:把人从成本负担看成是企业最有价值资源, 最宝贵财产, 注重人的积极性、创造性发挥, 因此, 要重视人、尊重人、关注人的需要等等。对中小家族企业来讲最主要就是让不具有管理企业知识和能力的家族成员逐步退出, 成为企业所有者, 而将企业的管理经营交给那些具有专业管理才能的人, 真正尊重重视人才的作用, 而不是停留在口头上, 设计出一套激励机制, 引进公司法人治理结构等现代企业管理方式手段。

(二) 制度化的人力资源管理

随意性、人情大于制度是家族企业中人力资源管理领域的最大特点, 已有的规章制度只对“外人”有用或被随意更改轻视, 家族的亲情、血缘关系、家族成员内部矛盾渗透于人力资源管理中, 没有公平公正的评价标准, 人力资源一片混乱。没有制度化的人力资源管理做基础, 任何战略都不可能实现, 因此, 家族企业制度规章一旦建立, 所有成员不论是制度制定者还是普通员工都应一律遵守, 不应有凌驾于制度之上的人, 否则失去存在意义, 这需要家族成员以身作则, 起带头作用。

(三) 分权化的人力资源管理

大多数家族在由弱变强过程中容易形成集权化管理模式, 这使处于初步发展时期的企业能保持较强的凝聚力, 并迅速决策, 在人力资源管理方面也不例外, 这有其必要性。当企业发展一旦步入正轨, 仅靠某一个人的力量就可以使企业顺利运转下去局面会发生改变, 集权的下一步可能就是独裁。当然, 放弃手中权力是非常痛苦的, 但企业要生存发展就必须实现分权。

(四) 专业化的人力资源管理

家族企业除了要建立起规范化的人力资源管理制度外, 必须引入一批高素质的专业化的人力资源管理人员。这里的关键问题是要克服中小家族企业在用人方面的对“外人”的低信任度问题, 处理好家族成员与人力资源管理人员的彼此信任问题, 人力资源部门涉及到企业的人员招聘、选拔、培养、评价等一系列关系到企业可持续发展的工作, 如果不给以充分的信任, 时时加以牵制防范, 必定会挫伤员工工作的积极性, 无法培养员工对企业的忠诚感, 导致企业难以留住人才。对于那些在家族企业中工作的人员来说, 更需要提高自己的领导艺术, 承认现状的合理性, 逐步取得家族成员的信任和尊重后, 利用有利时机, 在适当的时间, 以适当的方式逐渐让企业的人力资源管理走上制度化、分权化、科学化。

参考文献

[1]安增军, 杨洁.我国家族企业人力资源管理模式重构分析[J].中国行政管理, 2009 (5) .

制造资源重构 第8篇

(一) 微时代的概念

3G网络技术的发展应用到移动终端, 使得人们通过手机, 把繁重的纸质资料转变为电子形式, 直接装进口袋, 信息接收方式的变化使信息的传播范围更广, 并使信息的发送和接受突破时空限制。 如今已逐步进入4G网络时代, 其能够更为快速地传输高质量的音频、视频和图像等数据。在高速网络的带动下, 人们利用手机终端获取和发送信息的方式也变得越来越便捷。其中, 以微博为代表的传播媒介开启了“微时代”的篇章, 微时代以短、小、精为传播特征, 这种迷你型的传播, 传播迅速, 形式微小, 但作用不微。

(二) 微时代下学习形式的变化

在微时代的带动下, 人们获取信息的方式越来越便捷, 并可以通过手机关注和了解他们感兴趣的领域, 以便获得所需的知识信息。这种信息接收方式的变化, 无形中带来了学习形式的变化。以前人们要获取相关知识是通过书籍、电视、电脑等载体, 如今, 可以通过便携的手机随时随地得到自己所需的信息, 并可将其即时分享出去。手机已经成为当下学生课后获取信息的重要载体, 并成为生活的一部分, 拓展到学习领域具有以下特点。

1.学习没有时空限制。利用手机, 学生可以随时随地进行学习, 没有时空限制。一方面, 学习地点不仅仅可以是教室, 也可以是家里、车站、寝室、食堂、公园、商场等任意具有网络的场所, 只要通过手机终端都可以进行学习;另一方面, 时间的选择也很自由, 不仅是白天课上整段的时间可以学习, 课后、等待的所有零碎时间都可以被利用起来。

2.学习内容更新更快。自媒体时代, 很多行业媒体以及专家都有自己的公众账号, 学生可以通过微平台即时获取更多行业相关信息。而在传统课堂中, 教师所教授的内容多以教材内容为主, 按照教学统一的进度实施, 对不同学习需求的学生没有区分对待, 容易造成学生的学习挫败。而“微时代”提供了丰富的资源, 学生可以根据自己的需求寻找资源, 这样可以较大地提升学习积极性。

二、学习形式变化亟需教学资源重组

在学生不自主的学习行为下, 网络信息资源虽然丰富, 但并没有以适合学习的形式组织起来。而随着时代的发展, 教学资源也已慢慢向信息资源过度。传统的教学资源的载体多以纸质媒介为主, 如学生教材、讲义、复习资料、练习题目、拓展资料等。这些资源的呈现形式都是以教室为学习场地所进行的, 适合面授教学。前些年, 在国家大力推行教育资源信息化时, 兴起了多批的精品课程网站。精品课程网是课程建设以PC为教学终端, 有一定的格式和模块, 教师按照固定模块把教学资源上传到课程网站。目的是将课堂教学延展到课下, 学生能通过网站平台, 观看到这门课程的教学大纲、课程标准、教师的课程视频直录、学生作业、专家评价、学生论坛等内容。而微时代下的教学资源整合和之前高校所建立的精品课程资源是有所区别的。微时代下, 以手机为主要的接收终端, 教学资源的组织形式应该是适合学生自学的呈现, 以是合适学生移动化学习为特点, 并以微小化为特点, 具体变化过程如图1所示。

传统教学资源模式是单向的教学模式, 即使是到了信息时代下也仍旧是改变了传播途径, 教学的方式和内容没有发生本质的变化。随着接收终端的变化, 授课方式也开始变化, 翻转课堂随之出现并推广开来。翻转课堂是将学习知识要点, 放在了课后, 学生自我学习, 而在课堂上老师对课后学生所出现的学习上的难点集中辅导。面对大量的课后学习任务, 教学资源的整合在这其中起到能非常重要的作用。传统课堂中, 由于学生接受知识点时是在面对面的课堂之上, 老师会起到监督和引导的作用。而课后学习的教学资源需设计得清晰明了, 才能吸引学生长时间学习下去。结合微时代的特点, 课后的教学资源图像清晰的视频微课和微小的手机上可以直接做题的测试为主。由于微视频本身受播放终端和受众的限制, 所以视频不可能太长, 10分钟左右的时间对于课堂教学来说可能仅够完成一个知识点的教学。而对于微视频来说可能需要非常多的视频才可能构成完整的课程教学。因此, 针对微时代下的教学资源需要对知识点进行重新整合和理解。分析知识点强调的不同方面, 发挥网络和终端的特点, 有选择性的采用不同的教学形式来讲授知识点。

三、艺术设计类教学资源的特征

艺术设计类专业虽然可以分为工业设计、环境艺术设计、视觉传达设计、交互设计、动画设计等不同专业, 各专业有自身不同的特征, 但各专业间也存在一定专业共性。各个专业都会有类似艺术史、艺术设计概论等理论类课程, 也涵盖有注重技法传授的素描、 色彩等绘画类基础课;同时, 各专业共有的注重实际操作的计算机辅助等软件课程以及各个专业的专业方向课程。不同性质的课程, 根据其教学组织的形式不同会有不同的教学资源型态。艺术设计专业有自身的行业特点, 其特点使得教学资源也具有对应的特性。

(一) 艺术设计类教学资源以图像和视频案例为主

艺术设计专业就专业本是一个没有范式的学科, 设计理念的讲解以案例构成。设计过程强调个性与原创, 所以教学资源需提供多样的设计理念的优秀作品, 这是传统和远程授课教学模式所无法比拟的。

(二) 艺术设计类教学资源交叉性较强

教学实施过程中, 很多课程是综合实践课程。可能会运用到多门课程所学的技能, 这就需要教师根据每个班的学习情况, 将可能会用到的知识要点进行串并, 同时提供在网络平台之上方便学生自学时查找。

四、微时代下的以微课为主教学资源设计

教学资源的设计不单单是学习内容, 它应该具备完整的教学设计, 学习方式, 教学安排等共同构建完成微课的教学资源。呈现在学生面前的是以微课为核心的视频教学资源。在微课设计的时候应该注意以下几个方面。

(一) 微课内容

微课的内容是微课本身重要的组成部分。短小精悍的微课是碎片化知识的整合, 是传递知识的重要组成部分。在具体的实施过程中, 微课中的内容需要体现碎片的性质和知识点的易掌握性。在内容设置上要考虑前后知识之间的衔接和深入。针对不同的知识点的重点和难点, 微课是目前比较适合移动学习媒介的终端形式。

1.教学的目的明确, 内容量不大。这样就不会出现传统教室填鸭式的教学方法。微课经常是利用几分钟的时间, 学习内容片面化, 因受时间限制, 也不会出现过长的教学, 更不会有像传统教育中出现的巨大的教学系统。这种系统对短时间的知识传达非常不利。因此, 教学的内容上要按照少而精的指导原则。优于传统的教学方式的特点是微课真正在一个小的视频中针对某一个或者某一类问题聚焦, 突出主题, 有利于解决问题。微课的实用性主题不仅仅针对小知识点, 更多的是可以培养学生对知识的衔接和理解, 应将学习过程围绕主题展开。

2.教学时间不长, 容量不大。微课的时间应该尽可能的缩短, 在保证学习效果的前提下尽可能的压缩持续时间。根据之前国外教授的统计, 应尽量在学生注意力集中的时间展开微课的学习。所以微课的时长一般为2~15分钟, 最长不要超过20分钟。学习内容的总数一般不超过1个G, 因此在内容设计时应尽可能分割知识点。

3.简化操作。微课需要支持终端设备中的很多操作设置, 在播放上不会存在问题, 尽量简化。可以通过视频, 动画, 图片等多种形式的传统媒体和多媒体形成新的组合形式。它的设计应用简单而经济的媒体形式, 尽量使用大多数终端均能播放的媒体形式, 同时考虑学习者的使用偏好, 提供多种由单一媒体提供的呈现形式。

4.微课允许学生对内容进行改进和完善。学生可利用大数据下的群体智慧来不断促进自身微课的发展。一个好的微课作品往往是团队集体协作的产物。

5.微课应该具备多种不同的特征, 来满足不同的学习者。采用他们能够接受并且能够起到发散作用的形式来完善教学过程的设计。利用学习平台, 或是手机的教学客户端, 把知识点打散, 变成一条贯穿的知识线, 重新构成意味着用新的逻辑关系, 将打散的小的知识点以某种有利于学生学习的形式组织起来。帮助学生利用课后时间, 填补自己的缺的知识点。教学资源的呈现不能是简单的课程实录, 而要把重要的知识点, 以故事的形式以及引人入胜的方式, 展现出来。而且时间不宜过长, 按照传统的教学模式, 教学资源的组织以章节为单位, 文字配合图片帮助学生理解。微时代的特点是, 人对事物的关注时间越来越短, 如何把艺术设计类课程知识点打散成一个个小的片段, 对于教学来讲十分重要。不同的课程类型, 有不同的分类方法。有些课程适合讲授概念、面授, 有些课程需要补充很多拓展的知识点, 并把他们组织在一起。

6.遵循相关原则。微课拆分了整个教学内容, 这些内容变成若干微小的知识点, 知识点之间由于时间长短, 结构顺序的关系在进行重组的同时必须满足以下的原则:关联整合。微课的展开目的是针对单一的知识点进行, 但是这些单一的知识点又和其他的知识点发生联系, 这些联系是在对知识点重组后重新构建的联系, 和之前课堂授课的知识点关联有所区别。这种新构成的逻辑形式促成了微课的知识体系。这种知识体系更加方便在移动终端或者新型的学习平台使用, 可以针对主题进行调整, 形成新的课程也是一种可行的方式。这就是另一个原则, 自由重组的原则。微课的授课群体是大众, 每个人的学习背景不同, 学习状态自然也有较大差异。 微课的知识点设计成可自由重组的知识组块, 在各个组块之间实现方便的重组, 为学习者提供更加适合自己的教学过程, 提高知识的接受效率。

参考文献

[1]余胜泉, 陈敏.基于学习元平台的微课设计[J].开放教育研究, 2014 (1) .

[2]胡铁生.“微课”:区域教育信息资源发展的新趋势[J].电化教育研究, 2011 (10) .

[3]梁乐明, 曹悄悄, 张宝辉.微课程设计模式研究——基于国内外微课程的对比分析[J].开放教育研究, 2013 (2) .