基于单件生产模式的模具生产计划管理系统研究

摘要

进入21世纪以来，随着全球经济进入买方市场后，产品需求的发展趋势从标准化和批量化逐渐向多样化和个性化过渡，制造生产类型也从大批量生产逐步向单件小批量甚至单件生产模式(One-of-a-kind Production，OKP)过渡。现代模具制造企业是典型的专业生产模具、检具等工装的单件生产型企业，它不仅具有一般单件生产企业共有的特征，而且由于模具制造过程的特殊性，它还具有其自身的一些生产和管理特点。对于模具制造企业来说，模具制造过程的生产计划管理是决定模具制造企业市场竞争力的关键。因此，研究和建立一种能够满足现代模具制造企业实际需求的计算机辅助生产计划管理系统对于全面提升现代模具制造企业的管理和市场竞争能力具有重要意义。 本文针对模具制造企业实际情况提出了一种能够解决模具制造企业生产管理中多变性和不确定性问题的计算机辅助生产计划管理系统解决方案：基于单件生产模式的模具生产计划管理系统(Mould Production Planning Management System basedon OKP Mode，OKP_MPPMS)。 本文提出了虚拟生产管理系统(Virtual Production Management System，VPMS)概念，建立了定单结构模型和定单执行结构模型；提出了虚拟生产管理系统自适应控制框架，建立了其自适应控制模型、实时调度算法框架，多个VPMS之间的协同方法以及其自适应机制。同时，基于虚拟生产管理系统概念对OKP MPPMS的体系结构及其在企业信息集成体系中的地位进行了分析，建立了其功能结构模型、技术框架模型、两层调度方式以及控制论模型，并且对系统整体流程进行了分析。 提出了在多项目环境下从模具项目的网络图模型到Petri网模型的映射机制，通过该映射机制建立了有限资源约束的模具多项目调度问题的变结构赋时彩色Petri网(Temporized Colored Petri Nets with Changeable Structure，TCPN-CS，)模型，然后在该模型基础上对动态环境下模具多项目调度问题进行求解的方法。 提出了一种基于虚拟生产系统(Virtual Production System，VPS)的模具车间动态调度方法。建立了基于虚拟生产系统的模具车间动态调度框架，给出了框架中动态事件的定义和动态事件监测算法；给出了动态任务集和重调度参数的计算方法。建立了基于TCPN-CS的模具车间虚拟生产系统调度模型，提出了一种Petri网和遗传算法相结合的混合算法，它可以同时解决调度和任务分配问题。 综合多目标规划和模糊层次分析法的优点，提出一种结合多目标规划方法和模糊层次分析法的混合选择方法来解决模具外协企业优选问题，使企业决策者的主观偏好和客观评选能够更好的结合。 根据上述系统总体结构和关键技术的研究，基于ASENET技术框架开发设计了基于单件生产模式的模具生产计划管理原型系统，并且结合上海申模模具制造有限公司的实际生产数据，从实际应用角度对相关的关键技术以及系统的主要运行流程和功能模块进行了测试和验证。上海申模模具制造有限公司根据实际测试结果，认为该原型系统的理论框架符合模具制造企业实际生产计划业务流程，人机交互界面友好、使用维护方便，具有一定的实用价值和良好的应用前景。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1制造业生产类型及其相关问题

1.1.1制造业生产类型的分类

1.1.2不同生产类型的生产管理特征

1.1.3生产类型与现代管理方法

1.2单件生产制造模式

1.2.1单件生产制造模式的定义和特征

1.2.2单件生产企业的特征及面临的问题

1.2.3单件生产企业生产计划管理研究现状

1.3现代模具企业的生产特点与管理现状

1.3.1现代模具企业的生产特点

1.3.2现代模具企业的生产管理现状

1.3.3现代模具企业计算机辅助生产管理研究现状

1.4基于单件生产模式的模具生产计划管理系统

1.5模具制造企业对OKP_MPPMS的需求

1.6本文研究的主要内容及结构安排

本章参考文献

第二章基于虚拟生产管理系统的OKP_MPPMS体系结构研究

2.1单件生产制造模式对生产计划管理的影响

2.2虚拟生产管理系统

2.2.1虚拟生产系统

2.2.2制造企业的生产管理结构

2.2.3虚拟生产管理系统的定义

2.2.4定单结构与定单执行结构模型

2.2.5虚拟生产管理系统的自适应控制框架

2.2.6虚拟生产管理系统概念小结

2.3基于VPMS的OKP_MPPMS体系结构分析

2.3.1 OKP_MPPMS在企业信息集成体系中的位置

2.3.2 OKP_MPPMS的功能结构模型

2.3.3 OKP_MPPMS的技术框架模型

2.3.4 OKP_MPPMS的两层调度框架模型

2.3.5 OKP_MPPMS的全局工作流程

2.3.6 OKP_MPPMS控制论模型

2.4本章小结

本章参考文献

第三章基于TCPN-CS建模的有限资源约束下模具多项目调度问题研究

3.1引言

3.2相关问题综述

3.2.1有限资源约束下多项目调度问题研究现状

3.2.2 Petri网在项目调度问题中的应用

3.3基于TCPN-CS建模的模具RCMPSP求解方法

3.3.1采用TCPN-CS建模方法的原因

3.3.2模具RCMPSP的模型描述

3.3.3网络图模型与TCPN-CS间的映射机制

3.3.4基于TCPN-CS模型的调度算法

3.4有限资源约束下模具多项目调度算法实例分析

3.4.1算法有效性分析

3.4.2模具多项目调度应用实例分析

3.5本章小结

本章参考文献

第四章基于虚拟生产系统的模具车间动态调度问题研究

4.1引言

4.1.1车间动态调度问题描述

4.1.2车间动态调度问题的研究方法

4.1.3模具车间动态调度问题

4.2基于虚拟生产系统的模具车间动态调度问题

4.2.1模具车间动态调度框架

4.2.2动态事件的定义与监测算法

4.2.3基于TCPN-CS的模具虚拟生产系统调度模型

4.2.4动态调度任务集和重调度参数的确定

4.2.5结合Petri网和遗传算法求解TCPN-CS调度模型的混合算法

4.3模具车间动态调度问题仿真实例

4.3.1初始预调度结果

4.3.2发生动态事件后的重调度结果

4.4本章小结

本章参考文献

第五章基于多目标规划方法和模糊层次分析法的模具外协企业选择方法研究

5.1引言

5.2相关理论准备

5.2.1模糊层次分析法

5.2.2目标规划(Goal Programming)

5.3结合目标规划和模糊层次分析法的混合优选算法

5.3.1混合优选算法的总体流程

5.3.2模具外协企业优选决策目标的确定

5.3.3基于模糊层次分析法求解目标层次优先级

5.3.4模具外协企业优选问题目标规划模型的建立

5.4模具外协企业优选问题计算实例

5.4.1已知条件描述

5.4.2建立模具外协企业优选模型

5.4.3模型求解及结果分析

5.5本章小结

本章参考文献

第六章基于ASP.NET的OKP_MPPMS原型系统的实现

6.1引言

6.2系统开发环境概述

6.3基于ASP.NET的OKP_MPPMS原型系统

6.3.1系统概述

6.3.2系统运行实例

6.3.3系统应用特点分析

6.4本章小结

本章参考文献

第七章结论与展望

7.1全文总结

7.2展望

作者在攻读博士学位期间完成的论文及参与的科研项目

致谢