制造执行系统(Manufacturing Execution System, MES)是面向生产车间的管理信息系统,它填补了企业资源计划(Enterprise Resource Planning, ERP)管理层和车间控制层之间的“鸿沟”。作为MES的核心功能,合理且优化的作业生产调度对于MES在制造企业的成功实施有着决定性的作用。随着技术的进步,生产调度问题研究领域目前正朝着柔性化、动态化、多目标化的方向发展。在船舶制造行业中,涂装MES是结合企业涂装生产计划,通过生成具体的涂装派工单、紧密监测涂装生产现场状态信息、管理涂装生产质量等功能,保障涂装生产的有效进行,同时也是提高船舶涂装生产管理水平、降低涂装生产成本的有效手段。本文依托船舶制造企业实际的分段涂装调度过程,在分析船舶分段的组立、涂装、搭载等生产过程的基础上,着重研究船舶分段的涂装调度问题。在目前的船舶分段涂装调度过程中,有很多的不确定性因素影响着调度过程,比如天气原因、分段的到达时间不确定、涂装工组效率的波动、分段规格的明显差异等。动态化、多目标化是本文设计与实现调度系统时的主要关注点。本文结合涂装生产过程的特点,对分段涂装调度问题进行数学建模,基于预设的性能指标采用免疫算法对模型进行求解,为处理调度问题的不确定性因素,设计了动态调度机制与流程,最后设计、实现了分段涂装调度系统。该系统作为涂装MES中的核心模块,对船舶涂装MES的开发与实施起到了关键的作用。具体研究内容包括:首先,分析船舶分段生产的业务流程,分析、总结了分段生产过程中影响分段涂装调度的因素,对分段涂装调度问题进行数学建模,分析调度问题的约束条件,确定了分段涂装调度所关心的性能指标。其次,从预设的调度性能指标出发,基于免疫算法对分段涂装调度模型进行求解。免疫算法在遗传算法的基础上,利用分段涂装调度问题中的先验知识或经验,对算法的疫苗进行设计,用于指导算法的进化过程。同时采用了适合于分段涂装调度的编码与解码方法,达到双资源调度的目的,最后对算法进行了数据验证。然后,针对分段涂装调度过程中经常发生的动态事件,本文基于周期型与事件驱动型机制,提出分段涂装动态调度流程。为了满足调度系统对实时动态调度的要求,本文基于滚动窗口技术,提出待调度分段集合的确定规则,减小调度问题的规模。最后,基于涂装MES的功能模型,提出面向涂装MES的分段涂装调度系统框架;为满足分段涂装调度实时动态化的要求,对调度系统各个功能模块进行了划分与设计,对各个功能子模块从流程、功能间的关系等方面进行详细分析与设计,最终结合数据库设计完成分段涂装调度系统各个功能模块的实现。