宁波大学--实验室解决方案

宁波大学工学院

工业工程实验室

整

体

解

决

方

案

目录

报价一览表 ...................................................................................................................... - 2 -产品技术资料 .................................................................................................................. - 6 -

1、概述 ............................................................................................................................ - 7 -

2、实验系统建设方案.................................................................................................... - 8 -

3、实验室内容 ................................................................................... 错误！未定义书签。

4、产品用户名单 ............................................................................... 错误！未定义书签。

报价一览表

产品技术资料

1、概述

工业工程是融工程技术和管理知识为一体的一门新兴学科；又是一门旨在提高企业生产效率和经济效益的新兴技术。它是在人们致力于提高工作效率，降低生产成本，保证产品质量的实践中诞生的，它的任务和目标就是要把相关的工程技术和管理知识有机地结合起来，去研究和探索如何将人、物料、设备、能源、信息等要素进行有效、合理的组合与优化配置，对工业生产过程进行系统规划与设计，评价与创新，从而实现降低成本，提高效率，保证质量，确保安全，获取最佳效益的目标。

工业工程是以规模化工业生产及工业经济系统为研究对象，以优化生产系统，提高劳动生产率和综合经济效益为追求目标，兼收并蓄运筹学，系统工程学，管理科学，计算机科学等自然科学和社会科学的最新成果，发展成为包括多种现代科学知识的综合性，交叉性边缘学科，其涉及范围广泛，内容不断充实和深化。它的应用领域也已从其传统固守的制造业拓展到了今天包括市场营销、物流、服务等产业在内的以系统化、集成化、敏捷化为标志管理模式的供应链。所以说，工业工程学科是伴随着工业生产的需求而诞生，而又必将随着当今科学技术的进步而发展。

工业工程不仅是一门理论性很强的学科，而且还是一门实践性很强的技术，在经济全球化和信息技术迅速发展，企业生产，物资流通，商品交易，信息交换等理念，方式和方法都已发生深刻变化的今天，其学科教学和技术培训等已很难用以往传统的模式来进行了，而必须用一种动态的发展的思维和方法去审视和研究这一学科，并配以大量系统的开放的实验来对其进行辅助教学和科学研究。这是因为现代工业工程学科教学和技术培训的目标已不再单单是希望通过理论讲授，教学演示和动手操作，让学生了解和掌握工业工程学科的有关知识，概念和技术，而是要求通过学习先进的现代工程管理技术，能培养学生的工程分析，规划，设计和方案优化的能力以及创新意识。所以说，开展现代工业工程学科教学和技术培训必须配合建设前瞻性的，可重组的现代工业工程实验教学研究系统，这其中，不仅应该包括柔性的生产制造实验模块，生产物流实验模块，企业生产信息管理软件等，作为一个完善的实验教学研究系统，还必须具有能够支持有关现代工业工程学科教学和课题研究的实验作业对象以及现代化的实验信息采集与分析工具等。有了这样一套可参与、可介入而又可重组的开放式实验教学研究系统，可在课堂理论教学的基础上把学生应该掌握的现代工业工程学科的基本知识和技能，比如：动作研究，时间研究，

工作测定，方法设计，流程分析与作业分析，学习曲线，工作抽样，平均照度测定，环境照明，声响，颜色，空间与绩效关系等等技术和知识通过一系列的系统实验和实践项目加以强化和贯通，为高素质的人才培养提供强有力的实验支撑，而且更为重要的是能为现代工业工程学科的某些深层次课题，比如：流水作业排序问题的优化算法；体现CE、JIT、GT三项技术。综合应用的混流生产线的平衡；供应链库存控制策略；JIT质量控制理念；第三方物流配送对实施准时制生产管理的意义等等的深入教学和科学研究提供一个完全开放的教学与研究的实验平台。

总而言之，在世界经济全球化进程快速推进，市场竞争日趋激烈，产品更新换代建设日新月異，生产规模也由传统的少品种大批量转变为多品种小批量的今天，在国家最高学府的殿堂里，不但展开现代工业工程学科的课堂理论教学，而且还建设研究型的大型实验系统，这无论对提高我国工业工程技术的整体学术水平，还是为推广工业工程技术在具体企业中的应用，提高其国际竞争力都具有重要的理论意义和现实的工程价值。

2、实验系统建设方案

作为一个教学，研究用实验系统的供应商，我们深刻地认识到，在高等学府的实验室里，构建一个以生产制造企业为核心的集产、供、需各个环节于一体的实验系统，其目的，自然不是要生产某一个产品、更无意要展开供应链上产、供、销的生产经营活动。之所以我们要在学校实验室内营造这样一个类似真实的集产、供、需于一体的供应链物理环境，其真实的目的是想以此为学校进行现代工业工程学科的课堂理论教学提供一个有效的辅助实验教学手段和为相关课题的深入研究搭建一个科研平台。所以，从这个意义上说，作为现代工业工程实验教学系统的供应商，仅简单地向学校提供几套生产制造设备，物流仓储设备和运输设备等是远远不够的，因为，既便所提供的这些设施是多么的现代化，其外形又是多么的豪华漂亮，但如果它们缺乏针对现代工业工程学科相关课程的实验教学与研究的内容与条件的话，那么，这样的设施对学校教学和科研将毫无使用价值的，充其量只有供人参观演示的欣赏价值，如果这样，那么面对国家几十万的投资，供需双方都将是无法向方方面面交代的。所以，我们要做的应该是能为现代工业工程学科的基础工业工程，人因工程，物流工程，生产计划与控制，质量管理等课程的实验教学与有关课题的深入研究提供一个尽可能完善的整套实验解决方案，这其中不但应有硬件设备，还要有软件系统；不但应包含作为实验系统的基础设施，还要包含针对实验内容的作业

对象，不但应具备实验操作设施，还要具备实验数据采集与分析研究工具。可见，作为一个比较完整的现代工业工程实验系统，应有以下几个部分组成：

（1）软件系统

①管理软件，如：ERP、MRP,MES等

②设备控制软件，如：堆垛机控制程序，生产线控制程序，人机界面程序等。

③实验数据分析软件，如：工业工程时效分析软件，质量数据分析软件等。

④实验系统资料，如：《实验设备使用手册》，《工业工程实验内容参考手册》等。（2）硬件设备

①实验系统基础设施，如：生产装配线，AGV小车，信息化立体仓库等。

②实验作业对象，如：QXLIE-PRO1型继电器灯光控制器，QXLIE-PROO型交流接触器等。

（3）实验数据采集与处理工具，如：照度计、噪声计、QXLIE-TLO2型现场数据采集播放器等。

2.1软件系统

1、管理软件：

这部分软件主要有ERP、MRP,MES,它们都是第三方软件，而且，目前社会上此类产品颇多，如用友，ERP-U8，金碟K/3ERP，还有台湾产的和国外产的，如此等等不胜枚举，由于它们均有各自的特点，所以究竟应选哪一个，则由用户方根据今后长期的使用情况决定。而从与我们公司所提供的实验系统硬件设备相融合的角度考虑，我们仅要求以下两点：

①功能模块化，而且模块功能尽可能丰富，以便使系统在已有硬件组成的条件下，因为依赖管理软件的功能组态而重组成多种生产经营活动的运作流程及其管理模式，从而可极大地丰富整个实验系统的实验教学与科研内容，以提高其性价比。②与第三方软件的接口应该开放，这样，一方面可使实验系统更加灵活，用户群范围也可更进一步扩大，必将受到用户的欢迎，另一方面，作为一个上层管理软件，与下层设备级控制软件联接，直接获取现场的各种操作数据或发送一些必要的操作数据等，都须其开放数据沟通接口，唯有如此，方能使整个系统上下融会贯通，内外联接自如。

2、设备控制软件

这部分是直接面向某一具体硬件动作或运行的控制程序和人机界面的监控程

序，因为它们具有明显的针对性，所以必须由我公司根据所提供的硬件设备一一对应配套提供，具体的有：

①全自动堆垛机控制程序。

②堆垛机监控程序。

③生产线控制程序。

④生产线监控程序。

⑤信息化仓储监控程序。

⑥数据采集播放器控制程序。

⑦数据采集播放器后台信息编辑处理程序。

⑧AGV小车车载控制器控制程序。

⑨AGV小车远程PC机遥控程序。

3、实验数据分析软件

这部分软件与上述两部分软件是有根本区别的，这个区别就在于前两部分软件对整个实验设施的正常运行有着无比的重要作用，尤其是第二部分的控制程序，缺少了它，整个实验系统的硬件基础设施都将处于瘫痪。而这一部分的“实验数据分析软件”从某种角度讲，缺少了它，实验系统也是可运行的，实验项目仍是可进行的，这就像解一道复杂的数学题，从理论上讲，没有了计算机，也是可以解算的，只是时间会拉长，解题质量会下降，同样道理，在由我们公司所要提供这套现代工业工程实验系统中，缺少了这一部分“实验数据分析软件”则有关动作分析时间测定，流水生产线平衡，质量控制等实验结果的数据处理和分析效果和质量将受到影响，正因为它们都是第三方的软件，而对本实验系统的效果影响又是明显的，所以本公司对这部分软件只作推荐，具体的有：

①工业工程时效分析软件北京达宝易公司

②质量数据分析软件可由网上下载

4、实验系统资料

由于本实验系统的建设属于是定制产品、个性化色彩浓厚，所以，按我公司惯例，一旦施工结束，调试完毕，将向用户提交3份资料，它们分别是：

①系统各单元设备（包括实验作业对象）的电控原理图册

②《实验系统操作手册》（包括设备维护说明）

③《工业工程实验内容参考手册》

2.2硬件设备

一、基础设施

设施布置如图1所示，从图中可见，它主要由以下几个单元构成：

①产品装配单元

②原材料、产成品仓储单元

③设计与管理单元

图1

整个实验室经这3个单元的组合，构建了一个类似真实的离散生产制造的物理环境，在相应的控制和管理软件的作用下，便可形成从销售订单录制开始，到进行MPS/MRP计算，进行采购，元器件入库，同时制定生产作业计划，工艺流程设计，制定工序派工单，然后进行领料、加工和装配，最后产成品经检验后入库，直至从仓库经配送至用户这样一个基本生产经营流程。

其中，第一部分构成了一条混流生产线，共设了将近11个（最多）生产工序，学生单独通过在这个单元的实践，主要可完成基础工业工程，人因工程等内容的实验，比如：动作研究，操作分析，工时评价，环境与生产效率关系测定等，第二部分的仓储单元主要是用于库存控制方面的实验教学，而通过第三部分的工艺流程设计与管理单元将上述第一、第二部分进行集成，当然，这个所谓的集成是指软件的集成，硬件（这里主要是计算机）主要是作为一种载体，将可完成生产计划与控制，质量管理等方面的实验内容，如：生产线平衡设计，均衡生产，n/m/F/Fmax问题的

最优算法等等。

1、产品装配单元

它是整个生产线的一部分，主要用于半成品和零部件的装配。从教学实验的特点与要求考虑，我们对这条装配生产线特意作了如下方案设计：

①由三种形式的传送链组成，即：

★皮带式输送链，它是一种适合于离线作业的生产线，而且能载重物装配。

★辊筒输送链，它也是一种适合于离线生产，而且它在机械结构上适合于多方向传送。

★倍速输送链，它是一种在线生产方式的装配线，适合于电器产品的组装。

②可构成多种布置形式，直线型、L型、U型、E型、S型。

③装配工位可根据实验需要，由学生自行设置，设置范围0～9个。

④输送链传输速度可自由无级调节，0～12米/分。

⑤生产节拍可变，自由节拍

强制节拍、节拍周期5sec～60min。

⑥装配线上的有关控制信息，如：输送链的启/停，运行速度，节拍周期均可通过控制总线和局域网，以通信方式上传至管理计算机，以便进行“生产计划与控制”实验。

2、原材料，产成品仓储单元

它主要包括了两个仓储设施，即：

①全自动立体仓储系统

②全数字信息自动辩识管理仓库

由于这两个仓储设施的信息均是通过计算机交互沟通的，所以它们各自的运行状态信息（开机/关机，正常/故障），货位状态信息（空仓/满仓），储物信息（货物名称，数量，来源，货物名称，出/入库时间，仓储库区，仓位等）均可通过控制总线与局域网上传至管理层计算机，为实行系统信息化管理创造必要条件。

（1）全自动立体仓储系统

它主要由以下几个部分组成：

①单排7列5层牛腿式立体货架，货位尺寸约为：0.55m×0.52m×0.6m

②单立柱，挂臂式全自动堆垛机，它采用PLC在线实时控制，交流变频传动，光电认址器相对认址。

③出/入库平台，主要用于出/入库放置货品，单相交流电机传动。

（2）全数字信息自动辨识管理仓库

全数字信息自动辩识显示管理仓库，它是由上海齐鑫自动化设备有限公司为适应逢勃兴起的物流业仓储自动化形势而专门研发的一套具有独立知识产权的仓储信息化设备，它实际上就是在一架传统的以储物为目的的仓储货架上加设一套储位信息RF自动辩识显示与计算机管理系统，从而使其在传统仓储形式上焕发了现代化的信息技术，计算机技术和电子技术的浓郁芳香。

众所周知，虽然目前仓储管理方式的核心已经是计算机了，但存储货物的信息输入还得依赖手工进行，其结果还是既增大了工作量又使数据的准确性下降。然而，一旦使用了RF识别技术后，可使仓库的每个库位内设置一个RF标签的读写器，这样，另一个将要存入仓库的货物作了入库登记手续后，便可将其所有的资料数据如：生产厂家、货物名称、数量、批号、发货地址和目的地址等编码存储在标签的IC 内，于是，当携带有这样一块RF标签的储物存入某个库位时，该RF标签立即会被激活，并且RF标签上的所有储物信息都将通过RF标签上的发射天线发射出去，而安装在库位中的RF标签读写器上的接收天线就会接收到此信号，并通过传输线传给读写器，经读写器的微理器解码后送给后台仓库管理计算机，这样，仓库管理计算机不但可将该储物的所有信息完整而准确地记录在数据库中，而且还可全面掌握其实时信息，如：储物目前所在库位以及何时进库，何时出库或者何时曾经移库等记录，并将有关信息显示在该储物所在库位前面LED电子名签上。

由于安装在各库位前面的电子名签既可显示最多5个中文汉字，又可显示阿拉伯数字，加之又有“确认”，“功能”“+”“-”键，所以储位信息RF自动辩识，显示与计算机管理系统，不但适用于各种以存储货物为目的的现代化仓库，构成一种全自动数字信息自动辩识，显示与管理仓库，而且还可用于拣选货架式仓库，以替代目前常用的“电子标签辅助拣货系统”，而且它比后者显然具有更大的智能性和准确性，因为它可自动对库位货物进行辩识校验，所以极大地提高了货物存储，拣选的准确性，快捷性和安全性。

3、设计与管理单元

这一单元主要由计算机组成，在形式上，只是用办公隔断将其围成一个类似的办公区间和现场监控中心。

整个系统的计算机网络拓朴结构如图2所示。

图2

由图2明显可见，这一部分的硬件与相关的软件相结合，实际上就是实现了整个工业工程实验系统的集成，使各单元之间信息融合，达到了资源的充分共享和方便管理，并进而可使整个生产经营仿真实验系统协调运行。

二、实验作业对象

所谓作业对象，就是生产系统仿真实验中的模拟生产对象，从以上的叙述当中，我们实际上已经反复强调了这个实验作业对象对生产系统仿真实验的多么至关重要。因为如果缺少了这个作业对象，“动作”也就失去“研究”的必要，“时间测定”毫无意义“绩效”都不存在了，与“环境”还有什么关系？“仓库”中已无货可“存”，还需要“控制”吗？生产线上一个产品都不生产了，还谈什么“混流生产”呢？如此等等，所以说，作业对象对现代工业工程学科的整个实验体系来说是必不可少的，而且对某些课程的实验内容来说其数量，种类结构及相互之间生产工艺的相似性等都要有一定的要求。为此，在本实验系统中，我们共设计和选取了5种作业对象，每种对象分别设有50件，而且，它们都满足以下要求：

①加工工艺相对比较简单，不需要专用加工设备，便于所有学生都能参与，可行性较强。

②体积不大，重量较轻，安全性要好，绝不可能出现人身伤害事故。

③拆卸性不复杂，可重复使用。

④虽然种类较多，规格型号不同，但具有结构和工艺的相似性，便于利用成组技术

进行作业。

⑤对象加工过程参数具有连续特性，便于进行质量控制实验。

2.3、实验数据实时采集与处理工具

工业工程实验工具性设施：

工业工程实验与其他学科的实验一样，其用意就是希望通过在实验进行的过程中获取数据或信息，然后，再对这些数据和信息进行分析，加工和处理，得到一个概念性或指导性的结论，从而取得实验教学或科研的效果或成果。那么，由此可见，要想达到实验教学或实验科研应有的目的，则如何实时采集实验过程数据和信息是其中很关键的因素。

为此，本系统提供了如下几个专门用于工业工程实验的工具性设备：

①多通道秒表

②照度计

③温湿度计

④噪声计

⑤实时信息采集播放器

通过上述仪器、仪表，实验者可在实验现场或通过局域网在远程计算机上实时获取实验现场各工位上操作者的动作视频信息以及所应用的时间，环境照明，环境噪声及湿度等数据，并可根据需要将这些数据和信息进行刻录存盘，以便供实验，研究人员进行工业工程时效和工效的分析和研究。关于实时信息采集播放器和详细介绍见附录。

附录：

1、在生产线的每一个工序（位）上各安装一台工位数据采集播放器。

2、每台工位数据采集播放器分配有一个IP地址，它可通过以态网与上位各管理计算机联系。

3、工位数据采集播放器本身带有10.4寸具备触摸操作功能的高清晰TFT液晶显示屏，每个可触摸的液晶显示屏已被控制软件分割成若干个虚拟按钮块。而每个虚拟按钮块各自代表的物理意义是可编程的（也可由用户自定义）。以便将各工位上的各种请求信息通过操作人员在屏上触摸，并经以态网上传至管理计算机。此外，上位管理计算机也可将各种管理信息，如，生产产量、质量、设备运行以及生产工艺流程信息等，以PPT的形式通过以态网发送到各个播放器的显示屏上播放，以实现管

理层与作业层的信息互动。

4、每个工位数据采集播放器还可分别配备一个USB数码摄像头，头带耳机，手持红外条形码扫描器和手持数码键盘，可分别实现以下功能：

①实时采集各自工位上操作过程的动作视频信息，并将其自动转换成TCP/IP信息上传至计算机，以便进行刻录和工业工程动作研究分析。

②可将上位管理计算机上的MP3文件发送到各播放器的耳机上进行播放，以语音形式指示工位操作人员。

③实时采集工位工件上的条形码数据。

④实时采集各工位操作人员上传的生产数据。

5、工位数据采集播放器系统以管理计算机的数据接口为SQL server数据库。

6、性能指标：

CPU： 200M移动终端专用CPU

内存： 68M flash, 64MB SDRAM，提供大容量存储卡接口

语音：提供耳机输出插孔

电源： DC12V供电，完备的电源保护的电路

液晶尺寸： 10.4寸TFT真彩液晶（夏普）带触摸屏操作

操作系统： Microsoft公司移动设备专用操作系统：Wince4.2

网络连结： 10/100M自适应以太网

工作温度： -10°C-50°C

密封性能：防尘、防潮

扩展接口： 3个DB9的串口，USB主从口，音频输入输出，PS/2接口