面向订单生产模式下的实时供应链执行研究

摘要

本文结合国家科技支撑计划项目(2013BAF02B10)、国家自然科学基金(51205353)，研究了多源实时数据的数据模型与数据流模型，及基于实时数据流模型的事件管理与异常识别。在分析面向订单生产(Build-to-Order，BTO)生产模式特点及不确定性响应策略的基础上，研究了实时供应链(Real-time Supply Chain，RTSC)总装的工序级排程、MT0零部件的监控点排程、MTS零部件的补货问题。提出了BTO环境下的供应链实时监控模型，并对供应链执行中的异常基于实时数据进行调度与协同。为选择BTO生产模式的供应链对客户需求及执行异常低成本地实现快速响应提供理论、方法与应用指导。
　　在分析汽车供应链面临的挑战与生产模式研究基础上，指出BTO正成为汽车、家具等面向订单制造的新的生产模式;在分析BTO生产模式面监的困境后，指出实时供应链是实现其快速响应的重要使能，明确了将BTO与实时供应链集成研究的意义。根据国内外BTO生产模式研究现状，实时数据、实时供应链执行、实时供应链使能研究现状，明确了本文研究的内容与论文组织框架。在参照现有实时系统体系结构的基础上，提出了BTO环境下实时供应链的体系结构。
　　实时供应链的基础是实时数据，核心是数据间的关联。实时数据的特征是海量与冗余，实时数据必须包括时间与位置信息，同一数据的不同位置采集形成数据流，不同数据的业务关联形成业务事件。借鉴时间数据序列的广义自回归条件异方差(Generalized Autoregressive Conditional Heteroskedasticity,GARCH)模型，对采集、清洗、转换及标准化的实时数据建立相应的GARCH模型;ALE通过业务逻辑关联形成实时供应链复杂事件，并建立了复杂事件运算关系。
　　基于延迟策略将BTO生产产品零部件分为MTS零部件、MTO零部件，对于长周期的MTO零部件，将其分为MTS部分与MTO部分，在装配时，尽量将MTO零部件后移至安装工序的后段。将一般装配过程分解为简单装配过程，基于订单工序的工序需求与装配资源的实时能力信息，以MTO装配工工段尽量靠近交货期为主目标，迭代形成实时装配排程。对于MTO零部件监控点排程，供应商基于核心企业共享的总装排程信息，利用拉格郎日算法进行分解并用随机动态规划求解对偶子问题进行优化，以得到保障有适当缓冲且保证准时供货的排程。对MTS零部件，采用减少供应商加强配套的方式保障供货的稳定与精益性，并建立混合整数非线性规划的补货模型。
　　对实时供应链执行过程的监控，根据执行过程中异常的性质与因果分析，以实时装配调度及与供应商实时协同来快速响应。基于准时交货为最主要调度规则，建立了实时装配调度的混合整数规划模型，对生产能力引入松驰因子，给出了该模型的拉格郎日松驰算法。对于紧密集成的MTO零部件供应商，建立了变邻域搜索的协同模型;对于松散耦合的MTS零部件供应商的层次化协同过程，给出了各成员企业Agent的响应控制与任务处理的线程表达。

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致谢

摘要

图目录

表目录

中英文简写对照表

第1章 绪论

1．1 研究背景与意义

1．2 面向订单生产(BTO)模式研究现状

1．3 实时供应链(RTSC)研究现状

1．3．1 实时供应链相关理论研究现状

1．3．2 实时数据分析与复杂事件管理研究现状

1．3．3 实时数据支持下的供应链执行研究现状

1．4 研究的主要内容与论文组织框架

1．5 本章小结

第2章 实时供应链体系结构与模型

2．1 引言

2．2 BTO环境下不确定性管理策略

2．2．1 需求不确定性的应对策略

2．2．2 不确定性的快速响应策略

2．3 实时供应链体系结构

2．3．1 EPC global的实时系统体系结构

2．3．2 实时供应链体系结构

2．4 实时供应链模型

2．4．1 网络(结构)模型

2．4．2 过程模型

2．4．3 信息模型

2．4．4 资源模型

2．5 本章小结

第3章 供应链执行中的实时数据管理

3．1 引言

3．2 实时供应链的实时数据模型

3．2．1 实时数据生命周期模型

3．2．2 RFID实时数据处理过程

3．2．3 基于混合ARcH的实时数据模型

3．3 实时供应链执行中的事件管理

3．3．1 实时系统事件的分类

3．3．2 物理级事件及实时数据处理

3．3．3 ALE事件的跟踪过程模型

3．3．4 供应链事件

3．3．5 基于频繁模式挖掘的异常识别

3．4 实时数据处理与信息服务

3．4．1 实时数据处理与系统集成框架

3．4．2 实时数据信息服务接口

3．4．3 实时数据格式

3．5 本章小结

第4章 实时供应链的计划与排程

4．2．1 客户订单解耦点的确定

4．2．2 两阶段订单模型

4．2．3 实时供应链计划模型

4．3 装配计划与MTO零部件实时排程

4．3．1 基于实时信息的BTO装配排程

4．3．2 基于控制点的MTO零部件生产排程

4．4 MTS零部件的供应结构与补贷模型

4．4．1 供应商结构模型

4．4．2 MTS零部件组合供应的分组原理

4．4．3 基于混合整数非线性规划的补货模型

4．5 本章小结

第5章 供应链执行中的监控与实时响应

5．2．1 供应链执行的实时监控模型

5．2．2 异常分类

5．2．3 异常因果分析

5．3 装配实时响应调度

5．3．1 实时装配调度规则

5．3．2 实施装配调度的混合整数规划模型

5．3．3 基于拉格郎日松驰的实时装配调度算法

5．4 实时供应链执行中的实时响应协同

5．4．1 实时供应链的实时响应协同模型

5．4．2 基于并行变邻域搜索的紧密耦合协同

5．4．3 基于分布式搜索的松散耦合(补货)协同

5．5 实例分析

5．5．1 实时供应链执行中的异常与实时状态数据

5．5．2 实时协同结果

5．6 本章小结

第6章 实时供应链执行应用案例

6．1 引言

6．2 实时供应链平台框架

6．2．1 实时供应链应用系统分层结构

6．2．2 实时供应链执行系统的功能组成

6．3 应用实例：汽车供应链执行

6．3．1 应用背景

6．3．2 实时供应链实时数据管理

6．3．3 实时供应链实时排程

6．3．4 实时供应链实时调度与协同

6．4 本章小结

第7章 总结与研究展望

7．1 论文总结

7．2 研究展望

参考文献