即时定制生产模式及其车间调度问题的研究

摘要

本文研究了面向即时定制(Instant Customerisation,IC)生产模式企业如何快速满足客户个性化需求的问题。从企业生产模型的建立、客户需求的预测和车间调度的优化管理方面展开了论述,研究内容如下:
　　 面向IC生产模式,采用Multi-agent技术建立了基于CNP的生产管理模型,使生产过程中包括订单Agent、管理Agent、资源Agent、任务Agent、调度Agent等多个Agent之间信息即时传递、信息共享,各Agent之间协调工作,共同完成生产任务。引入市场中的招标.投标机制,建立了任务Agent和资源Agent的招标-投标模型,实现了任务的动态分配。
　　 根据IC生产模式快速满足客户个性化需求的特点,提出了客户需求预测的方法,建立了共性需求预测的总体模型,将客户需求预测分为共性需求和个性需求预测两部分,对共性需求的预测是从外部因素、内部因素、销售和代理商的预测三个方面进行的,采用层次分析法(Analytic Hierarchy Process,AHP)分别计算以上三个方面的预测的权重,避免了主观因素对权重的影响;对个性需求的预测采用OrOp方法,通过信息共享和信息即时传递机制,实现企业各相关部门对信息的及时响应,通过动态车间计划和实时监控的动态调度系统完成零部件的生产,实现即时定制。
　　 针对传统调度算法存在或寻优效率低,或全局寻优能力差的弱点,提出了一种基于粒子群算法(PSO)的车间调度问题解决方案,对粒子群的编码及寻优操作进行了研究,确定了更适合车间调度问题的编码和操作方式,并将算法进行编程,应用到了系统的车间调度部分。仿真结果表明,通过设置适当的参数,可以快速地得到很好的排序结果,能够适用于动态的车间调度问题。
　　 提出面向IC生产模式的车间生产管理,根据共性需求的预测安排通用部件的生产,而对订单中个性化的零部件,则以新订单的形式发布到车间,生产计划动态执行。对于多个新订单,采用模糊综合评判方法(Fuzzy Comprehensive Evaluation,FCE)和AHP方法计算新订单的优先级,根据新订单的优先级利用PSO优化算法合理排产。同时,对紧急工件到达、订单取消和关键设备故障等给出动态调度方法。
　　 结合企业的实际调研情况,设计和开发了一套生产管理与调度系统。利用该企业现有的资源,根据企业的实际生产情况和运作流程对系统进行模块化划分,实现产品的数据化管理和信息共享。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 生产模式的发展历程

1.2 即时定制生产模式的研究现状

1.2.1 即时定制生产模式的提出

1.2.2 IC生产模式的研究现状和实施

1.3 生产管理的研究现状

1.3.1 生产管理的发展历程

1.3.2 生产管理的研究现状

1.4 车间调度的研究现状

1.4.1 车间调度问题的提出

1.4.2 车间调度问题的分类

1.4.3 车间调度的优化方法

1.4.4 车间调度的研究现状和发展趋势

1.5 本文研究的研究意义和主要内容

第2章 基于Multi-agent的IC生产模式模型

2.1 多Agent系统(Multi-agent System,MAS)

2.1.1 Agent介绍

2.1.2 MAS的体系结构

2.1.3 MAS的主要特点

2.1.4 MAS的开发及应用

2.2 面向IC的MAS生产管理模型

2.2.1 总体模型

2.2.2 招标-投标模型

2.2.3 各Agent的功能

2.3 面向IC生产模式的Multi-agent模型的实现

2.3.1 Agent模型的实现

2.3.2 MAS的通信

2.3.3 Agent的内部结构

2.4 本章小结

第3章 面向IC生产模式的市场预测模型

3.1 传统的预测方法简介

3.2 预测的总体思路

3.3 共性需求的预测

3.3.1 预测模型

3.3.2 外部因素对共性需求的影响预测

3.3.3 销售和代理商预测

3.3.4 内部因素对共性需求的影响预测

3.4 个性需求的预测

3.4.1 IC生产模式下个性需求的特点

3.4.2 预测方法

3.5 本章小结

第4章 粒子群优化算法求解车间调度问题

4.1 PSO优化算法与其他进化算法的比较

4.2 PSO优化算法的研究现状

4.2.1 PSO优化算法的应用

4.2.2 调度问题中的PSO算法研究现状

4.3 PSO优化算法

4.3.1 数学描述

4.3.2 参数设置

4.4 PSO优化算法求解调度问题

4.4.1 编码

4.4.2 目标函数及适应值计算

4.4.3 程序流程

4.4.4 算法验证

4.5 本章小结

第5章 面向IC的车间调度优化管理

5.1 面向IC的车间调度问题

5.1.1 数学模型

5.1.2 单资源静态调度

5.2 新订单处理

5.2.1 订单优先级计算

5.2.2 调度过程

5.3 紧急工件到达

5.4 订单取消

5.5 关键设备故障

5.6 本章小结

第6章 基于IC的生产管理与调度系统

6.1 生产管理与调度系统的设计

6.1.1 系统的总体结构

6.1.2 数据库设计

6.1.3 程序设计中的关键技术

6.2 生产管理与调度系统的实现

6.2.1 登陆系统

6.2.2 生产信息管理模块

6.2.3 调度管理

6.2.4 用户管理

6.3 本章小结

第7章 结论与展望

参考文献

致谢

攻读博士学位期间发表的论文

作者简历