第 1 章 绪论
1.1 课题研究的背景和意义1.2 研究现状与展望
制造业是国民经济最重要的支柱产业，制造业的水平是一个国家工业化程度的重要标志。随着资源环境压力在加大，劳动力成本大量上升的现状，制造业开始寻求新的发展方式和途径，世界上的工业大国也开始重新审视制造业现代化进程的重要性，出台了诸多政策来务实本国的制造业基础。如，美国正在积极推动“先进制造业伙伴计划”，希望重夺制造业在全球的领先地位；德国也发布了“工业 4.0”国家战略，来巩固本国的制造业竞争优势。同样，中国也颁布了《中国制造 2025》这项意义非凡的国家战略，旨在为中国制造业进一步巩固基础、推动革新。
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1.2 研究现状与展望
作业计划与调度问题的研究最早起源于本世纪中期，经历半个世纪的发展，其研究经历了从简单到复杂、从单一到多元的过程。由于作业计划与调度问题约束条件与优化目标的多样性，COOK、LAWLER 等学者证明了绝大多数调度问题是 NP-hard 问题，对于这类问题一直未形成一个统一的求解方法[1]。现有的作业计划与调度问题的优化解决方案主要分为调度规则、调度模型与算法以及调度优化系统。
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第 2 章 大数据环境下 MES 作业计划与调度优化方法
2.1 新环境下 MES 作业计划与调度问题概述
MES 作为车间层的生产管控与信息交互系统，对提高企业生产效率、提高产品质量、降低消耗起着至关重要的作用。而作业计划与调度问题作为 MES 内部过程先进性的体现，其复杂性、易变性、动态性等诸多特性制约了 MES 系统的快速发展。
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2.2 MES 计划与调度优化系统体系结构研究
随着软件工程技术的发展，软件系统的规模越来越趋于复杂化，为了尽可能地避免软件危机的出现并且提高软件生成率和软件维护问题。系统的软件体系结构显得尤为重要，已成为广大软件系统构建的核心目标之一[34]。
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第 3 章 大数据环境下制造车间生产异常发现方法研究................ 16
3.1 车间生产异常发现问题定义............................................. 16
3.2 决策树算法....................................................... 17
第 4 章 基于神经网络的切削刀具剩余寿命预测方法研究..................... 26
4.1 车间切削设备概述................................................... 26
4.2 切削刀具衰退状态分析.................................. 26
第 5 章 MES 作业计划与调度综合优化系统..........................37
5.1 综合优化系统概述............................................. 37
5.2 综合优化系统设计......................................... 37
第 5 章 MES 作业计划与调度综合优化系统
5.1 综合优化系统概述
在详细分析了大数据环境下 MES 作业计划与调度优化的核心难点与优化措施后，本章设计并实现了 MES 作业计划与调度综合优化系统，该系统以全新的监控模式为基础，通过优化作业监控层建立起全新的分层 MES 作业计划与调度综合优化模型。将传统计划与调度过程优化为包含静态作业计划与调度层、作业监控层以及动态作业计划与调度层的三层递阶结构，成功利用大数据、云计算、物联网等新兴技术，实现了优化系统体系结构。
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5.2 综合优化系统设计
综合优化系统架构设计，如图 5-1 所示。采用静态作业计划与调度层，全方位作业监控层，以及动态作业与调度层三层递阶结构来实现 MES 计划与调度优化系统体系结构。其中，计划系统与车间智能控制系统为辅助综合优化系统的外部信息管理系统，计划系统主要用于管理制造企业的订单、人员、设备、原料等企业资源信息，常以宏观角度展现企业经营状态，代表系统有 ERP 等。车间智能控制系统作为生产实时信息的实际捕获者和生产指令的消费者，直接作用于实际生产车间，并对生产物料、加工设备以及生产环境等进行管理。这些外部系统的高融合度应用，能够让综合优化系统更专注于作业调度优化操作。
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结论
作业计划与调度问题的研究从本世纪中期开始，经历半个世纪的发展，产生了许多可实际应用的成果。在工业技术高速发展的今天，作业计划与调度问题又涌现出全新的突破点。本文针对作业计划与调度优化的难点问题，生产异常的发现与智能处理，进行了系统的、深入的研究。同时，本文借鉴云制造、工业大数据等创新思想，对传统 MES 作业计划与调度系统进行了升级改造，提出了更优的生产异常智能发现方法及切削关键设备刀具剩余寿命的实时预测方法。
参考文献（略）
