獨立制造島是一種以數(shù)控機床為核心，由多臺機床組成的、并具有一定的自動性和封閉性的制造系統(tǒng)。分布式數(shù)控和工況數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是獨立制造島的重要組成部分。

在獨立制造島中，利用計算機進行工藝設計、數(shù)控編程、作業(yè)計劃編制和生產(chǎn)調(diào)度以及物料管理，提高技術(shù)準備工作的效率和物料流及信息流的合理性和連續(xù)性。獨立制造島的生產(chǎn)組織形式可通過適當?shù)挠嬎銠C接口與其他系統(tǒng)進行連接，擴充成一個整體化的計算機集成制造系統(tǒng)。

采用獨立制造島生產(chǎn)模式的車間，要按照成組技術(shù)的原則，將零件劃分為制造族，在島內(nèi)僅完成某特定零件族的加工。利用網(wǎng)絡技術(shù)將數(shù)控編程系統(tǒng)、各制造島內(nèi)的CAPP、車間作業(yè)計劃系統(tǒng)等在車間范圍內(nèi)聯(lián)網(wǎng)，建立車間生產(chǎn)管理和控制的集成環(huán)境。

1.車間生產(chǎn)管理和控制原理

本文對車間生產(chǎn)管理、控制系統(tǒng)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(chǎn)的泵類系列品種廣泛，其泵體加工屬中小批量、多品種生產(chǎn)類型。本文在原泵體加工生產(chǎn)線的設備條件下，按獨立制造島生產(chǎn)模式，提出如圖1所示的機床布局方案，在該島內(nèi)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。

車間生產(chǎn)管理和控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。首先，車間生產(chǎn)管理系統(tǒng)接受MRPⅡ系統(tǒng)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(tǒng)調(diào)入零件技術(shù)圖紙。然后，生產(chǎn)管理系統(tǒng)根據(jù)成組技術(shù)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(nèi)完成工藝設計、數(shù)控編程、作業(yè)計劃編制等，并生成、打印各種工藝文件。在系統(tǒng)方案中還包括相應的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，如加工任務數(shù)據(jù)庫、車間(制造島)資源數(shù)據(jù)庫、工藝方案數(shù)據(jù)庫、在制品數(shù)據(jù)庫、排序方案數(shù)據(jù)庫、工廠日歷數(shù)據(jù)庫等。

在車間生產(chǎn)管理和控制計算機系統(tǒng)中，網(wǎng)絡操作系統(tǒng)采用Windows NT Server 4.0，工作站采用Windows 95，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)采用FoxPro 5.0 for Windows，開發(fā)語言采用Borland C++5.0 for Windows。圖3為系統(tǒng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)圖。

2.獨立制造島作業(yè)計劃的調(diào)度規(guī)則

采用獨立制造島生產(chǎn)模式的車間，將車間作業(yè)計劃進一步分解成各個獨立制造島的作業(yè)計劃，車間生產(chǎn)作業(yè)計劃及實時調(diào)度系統(tǒng)研究、開發(fā)的工作轉(zhuǎn)變?yōu)楠毩⒅圃鞃u作業(yè)計劃及實時調(diào)度系統(tǒng)的研究、開發(fā)。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(yè)計劃的調(diào)度規(guī)則是指。通過給定加工點次序的規(guī)則，確定一隊加工任務，可采用優(yōu)先權(quán)規(guī)則作為作業(yè)計劃的調(diào)度規(guī)則。一隊加工任務按優(yōu)先權(quán)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(yè)計劃的調(diào)度規(guī)則，采用下列優(yōu)先權(quán)規(guī)則：

(1)工期最短的任務優(yōu)先權(quán)最高；

(2)加工時間最短的任務優(yōu)先權(quán)最高；

(3)“緩沖最少”的任務優(yōu)先權(quán)最高。

無論采用哪種優(yōu)先權(quán)規(guī)則，“急件”任務的優(yōu)先權(quán)總是最高。采用上述調(diào)度規(guī)則可獲得多種作業(yè)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(yè)計劃方案。如果制造島內(nèi)發(fā)生干擾情況，可根據(jù)新情況重新生成新的作業(yè)計劃來滿足工期要求。