● 摘要
在激烈的市场竞争中，企业为了赢得竞争优势，需要快速满足顾客多样化、定制化的需求。为此，企业的生产系统必须具备高柔性，以及能够在多计划期的制造背景下快速组织生产资源进行高效生产的能力。本论文以多品种小批量、高定制化、动态生产环境下的生产企业为研究对象，对动态单元生产制造系统中生产计划方法展开研究，目的是提高企业生产过程的柔性。
论文的主要研究内容与创新点如下：
1. 在动态变化生产环境的背景下，企业在进行多周期生产时，计划期内顾客需求具有波动性特征。此时，生产系统所生产的产品对于生产能力的需求会不断发生变化，采用动态单元生产系统可以有效地提高生产系统的运作效率。为了有效地实施动态单元生产系统，一些具有功能柔性的先进生产设备开始应用在生产系统中。将先进加工设备与企业原有设备相结合，采用设备协同生产可以提高企业整体效率。因此，本文综合研究多计划期内，产品在多生产计划期内对于生产能力需求存在波动时，允许设备协同加工条件下的生产系统制造资源选择问题，并提出一个整合的混合整数规划模型。通过遗传算法对不同参数值进行数值试验，验证了新模型的可行性。
2. 为构建科学的动态制造单元，本文在构建多周期的动态单元生产系统时，提出了以设备安装成本、拆卸成本、系统运行成本和物料在单元内外搬运成本的多周期动态单元构建多目标优化模型，并利用遗传算法进行了相关的算例验证。算例通过比较零件单元内外加工成本对于动态生产单元构建时单元粒度大小的影响，证明了当跨单元移动成本较大时，单元粒度有变大趋势，反之亦然。
3. 航空航天制造企业中普遍存在大型、稀缺或难以移动的设备，生产系统在构建生产单元时不能在每个需要此类设备的单元内都进行安置，从而使一些零件必须进行跨单元加工，影响了生产系统的运作效率。为了提高共享设备的利用率，减少零件跨单元生产，本文以制造单元重构成本、物料搬运成本及设备维护成本为优化目标的动态单元构建多目标优化模型，允许同一计划期内设备在不同单元之间进行共享，协调由于共享设备资源产生的矛盾，对零件生产可选择不同设备的生产时间加以考虑，并根据Dijsatra算法选择出每种零件的最优生产路径。
4. 本文研究动态单元生产系统内调度问题时，考虑同一工序存在多台可选设备和零件相邻工序设备位于不同生产单元时对于零件加工时间的影响。此外，为保证生产系统物流的可控制性，本文构建的模型考虑在生产系统中工件在不同单元件的设备之间搬运时设置跨单元搬运时间，以最小化零件最大加工时间和生产系统负荷为优化目标，实现提高生产系统效率和生产系统负荷之间的平衡。
综上，本文研究动态单元生产系统中设备资源选择、动态单元生产系统构建、存在工序设备的动态单元生产系统构建和动态单元制造系统的生产调度问题以及解决这些问题相应的数学模型。为了证明模型的有效性，本文通过遗传算法求解，并进行了一系列仿真算例验证。