《服务型制造执行系统理论与关键技术》对服务型MES中存在的不同理论方法和关键技术进行论述。其中，第1章概述服务型MES的概念、产生背景、需求和研究意义，并对相关文献进行综述；第2章给出支撑服务型MES运行的信息架构、软硬件配置与整体执行逻辑；第3章对制造和服务在车间层面上的融合机理进行阐述；第4章描述在服务型制造车间采用RFID和二维码进行生产资源和物流标识与跟踪的方法，并重点强调AutoID计算方法及通信流程；第5章论述支撑服务型制造执行过程的若干关键使能技术；第6章介绍一种基于Web的服务型MES——soMES的研发方法和软件原型实现。
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《服务型制造执行系统理论与关键技术》可供从事先进制造领域研发和工程应用的科技人员、高校院所的研究人员作为技术参考，也可作为机械工程、工业工程、自动化与信息工程等相关专业本科生及研究生的教学辅助资料。
目录
《21世纪先进制造技术丛书》序
前言
第1章 概论 1
1.1 服务型制造执行系统概念的产生 1
1.1.1 产生背景 1
1.1.2 需求分析 2
1.1.3 概念的提出与定义 3
1.1.4 服务型制造执行系统的特点 4
1.2 国内外研究现状及发展动态分析 5
1.2.1 服务型制造理念探索 6
1.2.2 制造执行系统的研究与发展 7
1.2.3 生产性外包和众包服务驱动的制造模式 8
1.2.4 工业产品服务系统与制造系统融合 10
1.2.5 基于车间物联网和RFID的物体标识与实时制造数据采集 11
1.2.6 面向MES的信息计算技术及其在MES关键功能中的应用 12
1.2.7 服务型制造执行系统的生产运行模型与案例 14
1.3 服务型制造执行系统的研究意义 14
1.4 本书内容安排 15
第2章 服务型制造执行系统及其体系结构 17
2.1 服务型制造执行过程的需求与功能 17
2.1.1 服务型制造执行过程的需求描述 17
2.1.2 服务型制造执行过程的功能分析 18
2.2 服务型制造执行系统的基础信息支撑架构 20
2.3 服务型制造执行系统的软硬件配置设计 21
2.4 服务型制造执行系统的体系结构 22
2.5 服务型制造执行系统的执行逻辑 23
2.6 本章小结 24
第3章 制造执行系统的服务承包与外包关系 25
3.1 现代制造承包与外包服务需求 25
3.2 车间加工任务的外协 26
3.2.1 工序级加工任务形式化描述 26
3.2.2 零件级加工任务形式化描述 29
3.3 车间加工任务的承包 36
3.3.1 加工任务的承包概述 36
3.3.2 车间生产能力和成本评估 36
3.4 面向车间原材料/在制品/成品/备件存储的PW-PSS服务 39
3.4.1 PW-PSS概述 39
3.4.2 支持库存外包的PW-PSS模型 40
3.4.3 PW-PSS仓储服务控制流程 40
3.4.4 面向PW-PSS的仓储服务控制策略 42
3.4.5 基于改进自适应遗传算法的仓储货位分配 46
3.5 面向车间高端数控加工装备的MT-PSS服务 58
3.5.1 MT-PSS服务内涵 58
3.5.2 MT-PSS加工能力服务 59
3.5.3 MT-PSS加工服务流建模与分析 75
3.5.4 MT-PSS加工能力优化 85
3.5.5 MT-PSS与soMES的接口设计 91
3.6 面向车间多加工任务的刀具CT-PSS服务 93
3.6.1 车间刀具管理方式 93
3.6.2 刀具任务分解与刀具服务流建模 97
3.6.3 刀具选配及切削优化 108
3.7 本章小结 128
第4章 服务型制造执行过程的实时数据采集 130
4.1 服务型制造过程的RFID/条码标识 130
4.1.1 车间生产资源分类 130
4.1.2 各类生产资源标识方法 130
4.1.3 各类生产资源的编码设计 133
4.1.4 面向物流跟踪的RFID阅读器布局 135
4.2 服务型制造执行过程的测量与传感配置 146
4.2.1 面向多工序加工质量的传感检测特点 146
4.2.2 多工序加工过程的关键传感检测要素识别 147
4.2.3 检测仪器配置空间建模 150
4.2.4 基于本体的检测仪器配置 150
4.2.5 基于模糊层次分析法的检测仪器评价优化 159
4.3 服务型制造过程的测量/传感(含RFID)网络分析 167
4.3.1 面向多工序加工过程的数据采集实现方案 167
4.3.2 传感检测要素的耦合机理 167
4.3.3 传感检测网络的建模与分析 170
4.3.4 案例验证 173
4.4 服务型制造过程的数据实时采集及其Auto-ID计算 181
4.4.1 系统数据库的建立 181
4.4.2 RFID中间件功能的实现 185
4.4.3 RFID数据采集与Auto-ID计算 188
4.4.4 移动计算与数据同步 196
4.5 本章小结 199
第5章 服务型制造执行过程的关键使能技术 201
5.1 面向加工装备的e-服务节点模型 201
5.1.1 制造资源获取和特点 201
5.1.2 制造资源e-服务节点的定义 202
5.1.3 制造资源e-服务节点的形式化描述 204
5.1.4 制造资源e-服务化节点的交互接口 207
5.1.5 制造资源e-服务化节点的配置与评价 210
5.2 生产排程与运行调度 219
5.2.1 零件批次优化模型建立与优化 219
5.2.2 混流生产排程动静态模型建立及优化 228
5.2.3 扰动事件触发的动态排程规划与决策 239
5.2.4 排程算法的优化实例 240
5.3 生产过程质量控制与追踪 251
5.3.1 工序质量控制点的e-QC节点模型 251
5.3.2 e-QC工序节点质量控制工具集成与质量信息计算 255
5.3.3 e-QC工序节点质量信息关联分析 270
5.3.4 e-QC工序节点协调优化控制 272
5.3.5 实例分析 274
5.4 服务型制造执行过程的生产维护 278
5.4.1 单设备维护模式及决策技术 278
5.4.2 多设备维护决策建模与优化 293
5.4.3 台帐管理业务流程及数据结构 304
5.5 服务型制造执行过程的物流 307
5.5.1 车间工序物流概述 307
5.5.2 车间工序物流布局建模 308
5.5.3 车间工序物流路径规划建模 316
5.5.4 车间工序物流路径规划仿真 319
5.6 服务型制造执行过程的库存与在制品跟踪 323
5.6.1 事件驱动的物流跟踪图式模型 323
5.6.2 在制品状态监控模型 325
5.6.3 车间生产库存物流建模 328
5.6.4 实时数据跟踪可视化看板 334
5.7 本章小结 341
第6章 服务型制造执行系统soMES的研发 343
6.1 服务型制造执行系统soMES的系统设计 343
6.2 服务型制造执行系统soMES的运行流程 343
6.3 服务型制造执行系统soMES的模块开发 345
6.3.1 车间工序物流布局可视化工具e-LAYOUT 346
6.3.2 车间工序排程与动态调度工具e-SCHEDULE 348
6.3.3 车间工序与设备数据采集与处理工具e-DATA 349
6.3.4 车间过程质量控制工具e-SPC 350
6.3.5 车间制造实时信息可视化跟踪工具e-TRACK 351
6.3.6 车间设备维护工具e-MAINTENANCE 352
6.4 服务型制造执行系统soMES的运行案例 353
6.4.1 系统运行案例描述 353
6.4.2 案例运行过程及界面 358
6.5 本章小结 366
参考文献 367
第1章概论
1.1服务型制造执行系统概念的产生
1.1.1产生背景
制造业是国民经济的重要组成部分。国家统计局发布的《第二次全国经济普查主要数据公报》显示，我国制造业直接创造了国内生产总值的36%，且占全部工业产值的86.8%，贡献了出口总额的93%，为国家财政提供了1/3以上的收入［1］。2010年中国占世界制造业产出的19.8%，国内外销售总额已超过日本和美国，成为名副其实的制造大国。但从总体来看，我国制造业尚未完全摆脱粗放型、外延式发展的倾向，现代制造服务业发展缓慢，绝大多数制造企业的服务收入占比低于10%。一项调查表明，当前我国制造与服务融合的企业仅占整个制造企业的3%左右，与发达国家有较大差距（美国58%，芬兰51%，荷兰40%，德国30%，法国20%）。着力发展现代制造服务业、促进生产性服务和制造业的交互融合已成为由制造大国向制造强国转变的重要手段之一。
国家“十二五”规划已将“加快发展生产性服务业”独立成章地写入纲要中，“深化专业化分工，加快服务产品和服务模式创新，促进生产性服务业与先进制造业融合，推动生产性服务业加速发展”已成为国家未来重要的发展战略方向［2］。《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006—2020）》也指出发展信息产业和现代服务业是推进新型工业化的关键，并将现代服务业信息支撑技术、大型应用软件、传感器网络及智能信息处理列为优先发展对象［3］。国家和政府逐步调整“重制造、轻服务”的产业政策，把服务业的发展定位提高到与发展先进制造业同等重要的战略高度，强调服务业与制造业的有机融合、协调发展。
众所周知，制造业是一个国家的工业基础，是创造社会财富的直接源泉；而制造企业是一个国家实体经济的体现，是国家发展的基石。依托制造企业这样实体经济的生产性服务业恰是激发实体经济活力和价值增值的催化剂，也是制造与服务融合理念的核心所在。在制造企业中，制造活动的全球化、组织结构的哑铃化是促进生产性外包服务（含承包与发包两种形态）的源泉。而制造核心企业的零部件制造活动依附于跨企业的制造车间，且其对应的生产性外包服务机制是伴随着优化制造资源配置、参与相关制造活动的多方共同获益等理念而发展起来的一种车间级制造服务运行模式。通过车间级制造与多服务机制的融合来揭示出发包方与承包方间的复杂交互作用规律，并进一步通过信息服务手段处理制造车间运行的实时过程状态与工况、工件质量等信息，并在整个制造服务关系网络上进行共享是实现这种新模式的关键环节。因此，在车间级体现上述服务与制造融合运行模式的制造实体就是服务型制造车间(service oriented manufacturing shopfloors)，支撑该服务型制造车间运行的工程软件包则称为服务型制造执行系统(service oriented manufacturing execution systems，soMES)。
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