即时定制生产模式及其车间调度问题的研究

论文摘要

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。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 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
• 3.3.4.1 自回归分布滞后模型预测
• 3.3.4.2 ARCH（自回归条件异方差）模型
• 3.3.4.3 组合模型预测
• 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
• 7.1 结论
• 7.2 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