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《中南大学》 2000年
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面向敏捷制造的协同生产管理及其系统研究

单汨源  
【摘要】: 敏捷制造作为一种新的面向21世纪的制造战略,由于它能快速聚集各企 业优势资源,迅速将市场机会转变为用户的实际需求,有效缩短“概念—— 现金”的时间,极大地增强企业在市场竞争中的应变能力,已越来越受到企 业界和各相关学科的关注。但由于敏捷制造建立在虚拟企业这种新型动态企 业组织形态的基础之上,并具有物理范围的分布性等特点,使得敏捷制造环 境与以单体企业为组织形态的其他现行生产制造(如计算机集成制造、精益 生产)环境存在许多根本性差别,因而导致以现行生产系统为研究对象的生 产管理理论和方法难以满足敏捷制造环境对生产管理的要求。如何构造一套 适应敏捷制造要求的生产管理理论体系,使来自于不同企业实体的各种分布 式生产制造资源能协调一致地工作,形成统一整体以实现敏捷制造的最终目 标,是敏捷制造对生产管理提出的重大课题。 本文以此为研究对象,以国家教育部博士点基金项目和国家863/CIMS应 用示范工程项目为背景,在对敏捷制造概念特征及其体系结构,虚拟企业的 概念、形式模型及其动态特性进行深入分析的基础上,对满足敏捷制造要求 的生产管理及其系统构造进行研究,提出了一种面向敏捷制造的协同生产及 其管理系统的概念框架、实现模式和基于多智能体的协同生产系统结构和协 同运行机制及其算法,构造了实现协同生产所需的制造资源选择的指标体系、 选择决策模型和算法。最后结合实例,对所构造的模型进行了实证分析。本 文分7章对上述各方面进行了较全面深入系统的阐述。 第一章分析了当前制造企业所面临的生存与发展环境,论述了当前制造 技术与系统的发展趋势,指出敏捷制造是当今制造企业制造模式的战略选择, 从而论证了对敏捷制造及其系统与实现模式研究的必要性。以此为基础,本 章进一步阐述了敏捷制造实施的关键在于构建一个符合其要求的建立在虚拟 企业形态之上的协同生产系统,明确指出了本文的研究意义、研究应达到的 目标和研究内容。 第二章以敏捷制造及其系统实现为研究对象,较全面系统地对敏捷制造 的相关文献进行了综合论述,指出了敏捷制造的概念特征、敏捷性的影响因 素与度量方法、敏捷制造系统的构造与实施要件、敏捷制造实施问题与担忧。 在此基础上,本章对如何构造更加合理的敏捷制造体系结构进行研究,提出 了一种由概念层、使能层、基础设施层三层组成的敏捷制造体系结构,为实 施敏捷制造指明了实现方式和控制要素。 第3章对敏捷制造的固有组织形态——虚拟企业进行研究,通过文献综 —— 述,论述了虚拟企业的概念、特点及其与其它组织形态的差异,借助多组织 成员的搏奔模型,对虚拟企业的稳定性进行了分析,指出了虚拟企业组建中 应注意的问题. 第4章在对敏捷制造与虚拟企业对生产管理要求进行分析的基础上,论 述了进行协同生产及其管理系统研究的必要性,通过相关论文综述,了解了 协同生产相关研究的研究现状与进展,进而提出了协同生产与协同生产管理 的概念、协同生产管理的研究内容、协同生产管理的实现模式,运用经济学 分析方法,对协同生产的经济性进行了分析,指出了协同生产的经济学意义。 第5 章以敏捷制造环境下协同生产的关键问题之——一制造资源的选择 决策为研究对象,在综合分析了有关制造资源选择指标体系、选择模型的利 弊后,结合敏捷制造的要求,构造了由敏捷性、领先性、相融性、互补性、 依赖性、投入性六大类指标和 19小类共39个指标组成的制造资源评价指标 体系,结合万标度法、效用函数法对传统AHP方法进行了改进,提出了一 种修改后的AHP方法,提出了虚拟价值作为方案评价指标的概念和算法,并 结合实例进行了实证研究。 第6章运用多智能体技术和协同论思想,对协同生产的任务描述、协同 生产资源概念模型、虚拟企业形式模型、虚拟企业内部结构等进行了论述, 构造了一种基于多智能体的协同生产系统模型,并详细论述了该系统总体结 构和智能体内部结构。 第7章以一种多级分布式制造系统为例,应用第6章所构造的多智能体 系统,对其协同生产机制进行研究,提出了基于智能体的系统框架,构造了 CMC内出集成决策的协同机制、CMC之间协同生产机制、CMC与PAC之间 多级集成协同生产机制,最后以一种印刷电路板的二级生产系统为例,进行 了模拟试验。试验结果表明,本文所构造的协同生产模型优于其它两种方法。
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