制造协作组织形成过程任务与资源的集成优化

论文摘要

面向全球化的国际大生产环境，市场的激烈竞争已经从制造产业的各个层次和各个环节展开，因此建立一个符合市场规律、性能优越的制造协作组织在理论上、现实上都具有重大的意义。论文以制造协作组织的形成过程为研究对象，针对协作组织形成过程分析、制造任务结构规划、制造任务性能参数优化与制造资源配置的集成、以及应用系统的开发与应用诸方面进行了全面、深入的研究。论文深入分析组建制造协作组织过程的市场特征，提出制造协作组织形成过程具有正向与逆向优化的双向优化结构，即制造资源配置与制造任务优化，它们构成协作组织形成过程中的基本活动单元。以制造任务优化为主要线索，结合制造资源配置，研究协作组织形成的演进过程，指出制造任务的优化是协作组织形成过程的关键驱动力量。面向制造任务结构的优化问题，提出制造任务粒度模型。构建广义制造能力资源模型，探讨制造资源对制造任务粒度优化的关键影响因素构成。针对市场协作制造环境下的协作成本、任务过程周期、以及任务技术方案三个方面的关键影响因素，构建制造任务粒度与它们之间关联的数学模型，拟定量分析制造任务粒度的优化设计问题，获得在相应条件下的任务粒度最佳值。进而总结制造任务结构的优化设计方法，特别强调在市场协作制造环境中企业的历史表现与企业所积累的宝贵经验对制造任务结构规划具有重要的影响。基于协作组织形成过程的双向优化结构，分析影响制造任务性能参数优化与制造资源配置过程中的各种因素特征，构建集成优化的过程框架。提出制造任务性能参数在确定性环境下的任务性能参数距离与距离方差模型，以及在不确定性环境下区间向量距离模型，进而构建任务性能参数的优化数学模型，并展开针对优化模型性质的讨论。根据制造任务性能参数的优化需求，研究遗传算法的宏观与微观实现形式。随之依托制造任务性能参数的逆向优化过程，构建制造资源正向配置的优化模型，从而实现正向优化与逆向优化过程的集成。最后，进行实例仿真研究，验证集成优化方法、算法的有效性。以关中高新技术产业带网络化制造系统为背景，设计网络化制造协作组织形成支持系统的主要功能和体系结构，并分析进行系统核心模块开发所涉及的主要环节。最后，进行系统应用案例的分析，结果表明论文所提出的一些理论与方法是可行的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 文献研究综述
• 1.2.1 制造协作组织形成过程的研究
• 1.2.2 制造任务结构的研究
• 1.2.3 制造任务性能参数优化与制造资源配置的研究
• 1.3 存在的问题
• 1.4 论文研究内容
• 1.4.1 研究思路
• 1.4.2 研究总体框架
• 1.4.3 章节内容
• 1.4.4 课题来源
• 1.5 本章小结
• 第二章 制造协作组织形成过程研究
• 2.1 引言
• 2.2 制造协作组织形成过程的分析
• 2.2.1 几个概念的说明
• 2.2.2 定性与定量相结合的决策过程
• 2.2.3 双向优化过程
• 2.2.4 优化活动组网
• 2.2.5 协作活动中的企业形态
• 2.3 制造协作组织形成过程的优化活动
• 2.3.1 协作组织形成过程的活动要素
• 2.3.2 制造任务与制造资源的调整优化
• 2.3.3 基于调整过程的市场约束分析
• 2.4 讨论
• 2.5 本章小结
• 第三章 制造协作组织形成过程任务结构分析
• 3.1 引言
• 3.2 制造任务粒度模型
• 3.2.1 粒度理论
• 3.2.2 拟定量分析方法
• 3.2.3 制造任务粒度模型
• 3.3 影响制造任务粒度规划的关键因素
• 3.3.1 协作制造环境对制造资源的需求
• 3.3.2 制造资源的能力结构
• 3.3.2.1 有形能力资源
• 3.3.2.2 无形能力资源
• 3.3.3 制造资源对制造任务粒度的影响
• 3.4 基于协作成本约束的制造任务粒度分析
• 3.4.1 任务执行成本
• 3.4.2 商务成本和损失成本
• 3.4.3 协作成本约束分析
• 3.4.4 成本约束的讨论
• 3.5 基于任务过程周期约束的制造任务粒度分析
• 3.5.1 任务完成周期
• 3.5.2 任务商务周期
• 3.5.3 任务过程周期与奖励函数
• 3.5.4 制造任务粒度最佳值分析
• 3.5.5 周期约束的讨论
• 3.6 基于任务技术方案约束的制造任务粒度分析
• 3.6.1 制造任务数量与产品功能组件、工艺方法
• 3.6.2 任务收益函数分析
• 3.6.3 制造任务技术方案约束的讨论
• 3.7 制造任务结构优化的讨论
• 3.8 本章小结
• 第四章 制造任务性能参数优化与制造资源配置的集成
• 4.1 引言
• 4.2 制造任务与制造资源的集成优化
• 4.2.1 双向优化过程的集成
• 4.2.2 集成优化过程的形式化描述
• 4.3 制造任务性能参数的逆向优化
• 4.3.1 制造任务性能参数在确定环境下的优化
• 4.3.1.1 制造任务性能参数优化数学模型
• 4.3.1.2 优化目标函数的性质
• 4.3.1.3 优化模型的约束分析
• 4.3.2 制造任务性能参数在不确定环境下的优化
• 4.3.2.1 不确定性任务参数的处理
• 4.3.2.2 区间数及其运算
• 4.3.2.3 区间向量距离的定义
• 4.3.2.4 任务参数区间优化的目标函数
• 4.3.2.5 区间优化的约束分析
• 4.3.3 基于实数编码遗传算法的实现
• 4.3.3.1 确定性制造任务性能参数的优化
• 4.3.3.1.1 遗传算法的宏观策略
• 4.3.3.1.2 遗传算法的微观策略
• 4.3.3.2 不确定性制造任务性能参数的优化
• 4.4 基于逆向优化过程的集成优化
• 4.5 集成优化实例仿真
• 4.5.1 制造任务性能参数的优化仿真
• 4.5.1.1 在确定环境下的优化仿真
• 4.5.1.2 在不确定环境下的优化仿真
• 4.5.2 基于任务性能参数优化过程的制造资源配置仿真
• 4.5.2.1 基于确定制造任务性能参数的仿真
• 4.5.2.2 基于不确定制造任务性能参数的仿真
• 4.5.3 仿真结果比较分析
• 4.6 本章小结
• 第五章 网络化制造协作组织形成支持系统的实现
• 5.1 引言
• 5.2 系统开发的背景
• 5.3 系统设计与实现
• 5.3.1 系统主要目标
• 5.3.2 系统功能分析
• 5.3.3 系统运行流程
• 5.3.4 系统体系结构
• 5.3.5 系统开发架构
• 5.4 系统的应用
• 5.4.1 应用案例
• 5.4.2 系统应用意义
• 5.5 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 1 全文总结
• 2 研究展望
• 3 论文结束语
• 参考文献
• 英文缩写索引
• 攻读博士学位期间科研与论文成果
• 致谢