虚拟企业下制造单元的构建与资源选择研究

摘要

敏捷制造被认为是制造模式发展的主要趋势之一，虚拟企业作为敏捷制造的具体组织形式，以其快速响应市场，满足客户需求的特性被越来越多的研究和应用。而传统的虚拟企业多以企业单元作为基本的研究对象，难以在市场需求发生变化时做出快速有效的反应，缺乏必要的柔性和灵活性。而单元化制造快速响应市场需求，灵活组织生产计划的特点与虚拟企业的组建理念不谋而合，本文将单元化的制造方式引入到虚拟企业的构建和生产运作上，在虚拟企业中推行单元化的制造方式，既有效的提高了虚拟企业的敏捷性，也拓展了传统单元化生产的应用空间，具有一定的积极意义和研究价值。
　　根据虚拟企业资源分布和加工任务的特点，构建虚拟企业单元化的概念模型。按照一定的原则和虚拟企业加工任务的工艺流程，对任务加以分解，形成与中间任务对应的逻辑制造单元LMU，各LMU的组合形成逻辑加工路线LMP。每一个LMU对应多个可以完成加工任务的敏捷制造单元AMU，AMU与LMU为多映射关系，即一个逻辑制造单元LMU可由多个敏捷制造单元AMU完成，同样的，每一AMU可能具备多个LMU所描述的加工能力。对不同制造单元的选择和有序排列，形成可执行的加工路线EMP,通过对诸如质量、时间和成本等优化目标考量，寻求最优的 EMP。与虚拟企业一样，虚拟企业单元化制造系统随着加工任务的出现而形成，随着任务的完成而消失。本文主要从资源的选择以及动态制造单元的重构两个方面对虚拟企业单元化制造系统进行分析和研究。在基于制造单元的虚拟企业资源选择过程中，着重考虑时间、成本和质量等指标对资源选择的影响，并据此构建了资源的优化选择模型，以期构建最优的敏捷加工路线。动态制造单元作为虚拟企业单元化制造系统的基本单位和执行层，其敏捷性和柔性对整个系统至关重要，需要根据任务的变化进行不断地重构。动态制造单元的重构在本质上是对资源的选择和聚类，通过对资源的选择确定待加工工件在不同加工路径上的加工数量，然后利用成组技术中常用的金氏聚类算法对设备工件矩阵进行成组聚类，完成对动态制造单元的重构。
　　最后，结合某模具企业的实际情况，通过对企业存在的问题加以分析，完成了对企业的加工流程和制造单元的重构，并结合综合评价模型对重构前后的效果加以评价，说明重构的有效性和必要性。

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第1章 绪论

1. 1课题研究背景

1. 2虚拟企业的提出及研究现状

1. 3单元化制造的提出及研究现状

1. 4研究内容

第2章 虚拟企业单元化制造相关内容概述

2. 1虚拟企业资源基本内容分析

2. 2基于制造单元的虚拟企业资源组织

2. 3虚拟企业下单元化制造体系结构分析

2. 4虚拟企业单元化制造系统的构建流程

2. 5本章小结

第3章 基于制造单元虚拟企业异地资源优化选择研究

3. 1虚拟企业任务分解和任务过程模型

3. 2基于制造单元虚拟企业资源选择问题的数学模型

3. 3基于遗传算法的模型求解过程

3. 4实例和结果分析

3. 5本章小结

第4章 动态单元重构技术研究

4. 1单元重构的概念和实质

4. 2动态单元及其重构问题的描述

4. 3动态制造单元重构算法设计

4. 4基于遗传算法的制造资源选择算法设计

4. 5算例分析

4. 6本章小结

第5章 案例分析

5. 1案例应用概述

5. 2案例应用过程分析

5. 3制造流程重构

5. 4动态制造单元重构及评价

5. 5本章小结

总结与展望

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢