【摘要】：隨著網絡技術和制造技術的不斷融合,網絡化制造得到廣泛研究和應用,并逐漸成為取代傳統(tǒng)制造模式的新一代先進制造模式。在網絡化制造環(huán)境下,實現(xiàn)制造任務與制造資源的合理優(yōu)化配置,是實現(xiàn)協(xié)同制造鏈(CMC)構建的關鍵基礎技術,已經成為現(xiàn)代集成制造研究領域的熱點問題之一。本文以浙江地區(qū)中小企業(yè)復雜產品的異地協(xié)同制造和轉包加工為背景,深入研究了協(xié)同制造鏈的構建過程、制造任務結構規(guī)劃、協(xié)同制造鏈優(yōu)化建模及系統(tǒng)應用。論文的主要研究內容和成果如下: (1)深入分析了構建協(xié)同制造鏈的過程特征,指出其構建過程是制造任務與制造資源雙向優(yōu)化調整的過程;提出了協(xié)同制造鏈(CMC)、時序約束任務(TTSC)與協(xié)同制造單元(CMU)等新概念;建立了TTSC有向圖模型與CMC過程數(shù)學模型;通過分析TTSC分解方案規(guī)范解集、非規(guī)范解集,得出了相應的CMC構建方案規(guī)范解集、非規(guī)范解集,并給出了規(guī)范型CMC與水平型CMC兩種不同的市場表現(xiàn)形式。 (2)針對協(xié)同制造任務的結構優(yōu)化問題,提出了時序約束任務跨度(STTSC)模型;通過分析市場協(xié)作環(huán)境下制造任務分解方案、協(xié)作成本、生產周期三個方面的關鍵因素,建立了STTSC與它們之間相互影響的數(shù)學模型,擬定量分析了STTSC的優(yōu)化設計問題,獲得了在相應條件下的任務跨度最佳值�；赟TTSC規(guī)劃分析,建立了一種面向核心制造資源的任務分解策略,并給出了任務分解與歸并的方法、步驟。 (3)對CMC優(yōu)化建模問題進行了研究。基于CMC形成過程中的雙向優(yōu)化結構,分析影響制造任務性能參數(shù)優(yōu)化與制造資源配置過程中的各種因素特征,提出了制造任務性能參數(shù)向量歐式距離模型,進而構建了CMC任務性能參數(shù)優(yōu)化數(shù)學模型;針對水平型CMC的構成特點,充分利用協(xié)作CMU的剩余生產能力,建立了基于綜合運行成本最小化與CMU生產負荷均衡化的多目標優(yōu)化模型;針對規(guī)范型CMC的優(yōu)化問題,考慮CMU之間的內聯(lián)成本、任務執(zhí)行的拖期懲罰成本與協(xié)作CMU的剩余生產能力等影響因素,建立了基于綜合運行成本最小化與CMC整體生產負荷最小化的多目標優(yōu)化模型。 (4)對CMC的優(yōu)化模型求解算法及仿真進行了研究。針對CMC任務性能參數(shù)優(yōu)化目標函數(shù)特性,應用自適應遺傳算法進行求解,設計了實數(shù)編碼機制與自適應改變遺傳算子的機制,并對優(yōu)化目標函數(shù)進行了模型轉換。因為水平型CMC與規(guī)范型CMC優(yōu)化模型均為多目標函數(shù),故應用基于Pareto最優(yōu)概念的快速非支配排序遺傳算法進行求解。針對提出的模型與算法,分別進行了實例仿真研究,驗證優(yōu)化模型的有效性。 (5)設計了協(xié)同制造鏈優(yōu)化支持系統(tǒng)(CMCOSS)的體系結構與應用流程,開發(fā)了一個原型系統(tǒng)。以某型號汽車后半軸的協(xié)同制造為例,演示了平臺的運行結果,系統(tǒng)地驗證了本文所提出的理論與方法。
【學位授予單位】：上海交通大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2008
【分類號】：TH166

【參考文獻】

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本文編號：2719641