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《华中科技大学》 2010年
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装配制造系统复杂特性建模及其应用研究

何非  
【摘要】:现代制造系统的复杂性造成其运作优化困难。本文以装配制造系统为研究对象,从理论分析与工程应用两个层面出发,深入剖析影响制造系统构成及运作控制的复杂性特征,逐步建立装配制造系统复杂性概念及度量模型,并实现该模型在装配线平衡、混流装配排序、计划的时效性、排序重调度等多个问题中的应用,为制造系统的运行优化提供了新的理论方法。 在理论研究层面:首先从系统论的观点出发,对装配制造系统的系统结构、运作过程及控制方式等三个层面的复杂特征进行分析,将其归纳为结构复杂性、过程复杂性及控制复杂性,并进一步将结构复杂性区分为装配关系复杂性、装配工艺复杂性及系统配置复杂性,过程复杂性则区分为静态计划复杂性和动态过程复杂性。基于上述复杂性分类,分别从运作维、控制维及时间维等三个维度对装配制造系统复杂性进行系统的阐释,建立了装配制造系统复杂性概念模型;其次,为适应制造系统不同层面的运作方式,又对过程复杂性的层次化分解、过程复杂性静、动态特征区分、过程控制复杂性提取等方面展开了研究,使得系统的复杂性特征得到了具体化和实例化;再次,为进一步量化上述制造系统复杂性特征,以信息熵为基础,分别给出了各类复杂性的度量方法,并对在不同条件下的度量方法加以调整,建立了装配制造系统复杂性度量模型。 在工程应用方面:首先分析具体工程问题与各类复杂性特征之间的联系,并利用相应的复杂性特征对其进行研究。在装配线动态平衡问题中,利用装配关系复杂性、装配工艺复杂性给出两个装配线动态平衡问题的优化目标,定量化表示出影响装配线动态平衡的因素,并利用遗传算法对该问题进行求解;在混流装配排序的问题中,通过对不同层次的静态计划复杂性的分析,给出了两个优化目标,利用多目标遗传算法进行了求解;在计划的时效性问题的研究中,则通过对过程复杂性的静、动态特征之间的差异的分析,给出了最大计划时限及计划时效性的评估方法。另外,还根据不同层次下的生产偏离度值对重调度问题进行研究,并给出了一种能够同时处理跳变及渐变、全局及局部影响因素的新型混合重调度策略。 基于上述理论与工程应用研究,以奇瑞汽车股份有限公司发动机厂为案例,证明了装配制造系统复杂性模型的有效性和实用性。
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:F224;F406.2

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