● 摘要
近年来,在各国政府振兴制造业的举措中,均将“全球化、专业化、服务化、绿色化、智能化”作为制造业发展的重要趋势。在此背景下,为了促进我国工业化与信息化的深度融合,本团队先后提出云制造(1.0)和智慧云制造(2.0)的概念。制造能力作为云制造系统的重要研究对象之一,能够支持企业通过有效组织人/机/物形成完成某类制造活动的服务,本论文将重点研究制造能力服务描述及其智能计划调度建模和求解方法。
当前,对制造能力服务的内涵、分类、度量和形式化方法,以及面向用户需求的制造能力计划调度技术的研究尚处于起步阶段,与之密切相关的供应链管理技术的研究还在不断发展中。为了满足云制造环境下三类用户在制造全生命周期对制造能力的有效管理和利用,实现以用户需求为中心的个性化、社会化制造新模式,本论文基于已有技术基础,从制造能力服务及调度问题描述方法、一种智能求解算法的改进策略、两种典型应用问题的建模与仿真案例分析和系统实现四个方面开展研究,所取得的主要研究成果包括以下几个方面:
(1)建立了一种基于元模型和Entity-attribute-value(EAV)数据模型的制造能力服务描述方法,以及一种基于有向网络的制造能力调度问题描述方法,弥补当前对制造能力服务及其调度问题缺乏较为完整的描述框架的不足,构成本文研究的基础。
(2)提出了基于参数自适应调整策略的改进型智能混合蛙跳算法,解决具有高计算复杂度的多维、多约束、多目标制造能力调度问题的求解难题,是后续两类应用模型的求解基础。
(3)建立了一种面向多产品定制需求的采购-生产-运输制造能力集成调度模型,解决云制造环境下,企业生产计划与排程所面临的供应商生产/运输与中心企业主生产计划集成、主生产计划与工艺规划和详细车间调度集成、绿色生产三类问题。可以有效支撑制造需求方与供应合作方之间的生产协作,保证制造主计划与详细调度一致可执行,实现绿色清洁生产。
(4)建立了一种面向绿色节能型全球产品簇的采购-生产-分销-运输制造能力集成调度模型,解决中心企业在包含供应商、生产商、分销商、客户(零售)区域的四层供应链网络中,根据全球产品簇订单需求,结合节点和第三方运输服务商(3PL)能力约束,在价格折扣协商策略的支持下,制定制造能力协作网络规划与需求分解决策的难题,可以有效支撑中心企业建立利益共享、服务水平较高、绿色清洁的合作网络。
此外,结合智慧云制造系统(天智网)的开发以及在863计划(集团企业云制造项目)和各地方云制造项目中的应用实施,初步实现了论文研究成果的原型系统,并在航天集团企业和某家电制造企业中开展了应用验证。