刘宏涛[1]2004年在《基于合弄机制的生产计划与调度系统研究及实现》文中研究表明生产计划与调度是离散制造业和流程工业充分利用企业资源，最大限度提高产量和效率，进行有条不紊的生产生活的关键，是学术界和工业界广泛重视的研究课题。将合弄的理念与生产计划与调度系统结合，是在充分考虑制造环境的动态多变性和不可预测性，以及市场、技术、社会、经济、环境、组织原则和文化等各方面都在发生深刻变化的基础上的必然结果。 本文首先详细的分析了课题的研究背景以及意义，并引出了合弄制造的概念。其次对于合弄制造的理念进行了较为详尽的说明，并将合弄制造结构与传统的递阶控制进行了比较。紧接着提出了基于合弄的生产计划与调度系统体系结构由叁个基本合弄(产品合弄、资源合弄与订单合弄)和相应的辅助合弄组成，并详细论述了该结构的构成原理以及各部分的分析。基本合弄间交换工艺信息、生产信息和过程信息。在该结构中通过“聚集”机制来组织不同层次的合弄，通过“概括”机制来为具有相似功能的合弄建模。辅助合弄用于在分布式结构中引入某种递阶控制，它适于那些完全分布式控制结构的过渡，同时用于为基本合弄提供专家知识和决策建议，实现各个合弄之间的连接，并利于实现必要的集中式控制。 系统中生产计划与生产调度本就是处于不同的层面，本文进一步讨论了位于生产计划层面上的叁个基本合弄订单合弄、产品合弄、资源合弄。产品合弄，拥有关于产品及其加工工艺的知识，与资源合弄之间相互传递工艺信息；资源合弄拥有关于制造资源的组织、使用和控制方面的知识，并和订单合弄之间相互传递过程方面的信息；订单合弄拥有关于制造订单和制造任务的知识，并和产品合弄之间相互传递生产方面的信息。各个合弄之间既相互独立，同时又有数据信息的传递。文章用大量篇幅详细说明了各个合弄的结构，工作机理以及实现方法中的数据构成，并举例进行了说明。 而控制合弄与调度合弄位于生产调度层面。控制合弄主要用于基本合弄与调度合弄之间的数据连接、数据传递和数据准备，它在整个浙江工业大学硕士论文系统之中是不可见的，是处于后台运行的。而调度合弄所承担的作用正是生产计划与调度系统的主要目的之一:将企业所需要加工的产品和零件合理的安排在企业的车间和机器上，从而达到时间最优化或者效率最优化。本文详细阐述了调度问题的特点和基于遗传算法的实现方法，介绍了遗传算法的编程方法，并对遗传算法进行了改进，且仿真结果表明具有该改进具有良好的效果，实现了预期目的。 本文最后对基于合弄的生产计划与调度系统的构成与实现进行了全面总结，并对以后随着计算技术、网络技术、优化技术、数学理论和计算机软硬件的发展，提出了进一步的展望。
王岩[2]2006年在《通用的可重构Holonic生产计划与控制系统（GR-HPPCS）研究》文中研究表明为了提高企业的竞争能力,力争在新的世纪拥有竞争优势,敏捷制造作为一种新的管理模式正越来越受到制造企业的重视。为此,本文面向敏捷制造环境以离散制造业的生产计划与控制系统为研究对象,在对国内外文献的研究和工程项目实践的基础上,提出了通用的可重构Holonic生产计划与控制系统,并着重对系统框架结构、信息组织、生产计划、生产控制的若干关键技术问题进行了研究。1.通过分析敏捷制造环境下虚拟企业层、企业层、车间层、单元层等不同层次生产计划决策过程的本质特征,本文提出了通用的可重构Holonic生产计划与控制系统(GR-HPPCS)的框架结构,创建了不仅具有独立性、协作性,而且具有自相似性、柔性的新型生产计划与控制Holarchy,并就此框架结构下Holon的基本功能以及系统运作模式进行了研究。2.采用基于UML-XML集成的方法对生产计划信息组织的问题进行了研究,即一方面面向用户建立了基于UML图形表示方法的统一信息模型,并辅以面向对象的框架法(frame)对实体作一般性说明;另一方面面向实现提出了采用XML技术对底层数据进行描述,以便实时地进行信息传递,消除传递过程中的信息扭曲现象。3.针对GR-HPPCS框架下基于协商机制的生产计划分布式决策过程,分别研究了订单优先权、订单/任务分解、订单/任务分配等决策问题,并且针对决策过程中可能出现的冲突提出了基于改进合同网协议的分级协商模型与协商策略,以解决系统运作过程中需要有效解决的问题。4.提出了订单驱动的生产信息共享和跟踪机制。通过建立一种新的透明信息通道,用户可以在自己的权限内方便、快速地查询和获取自己想要的相关信息,对订单执行进度、执行过程进行实时监控,以保证订单的完成。同时,设计了订单执行进度的计算方法对进度进行判断评价。5.针对生产过程中订单以及制造资源可能出现的变化,设计了两种动态再调度算法,算法的目标是最小化原始调度集的变更,仅仅对原始调度的部分变化作出了改变,以提高调度的效率,保证调度的质量。6.对GR-HPPCS的实现进行了研究。基于分布式对象技术,研究了基于CORBA和Web的系统集成框架,结合理论研究,对原型系统进行了开发,为今后进一步的研究提供了一个基础。
袁红兵[3]2002年在《Holonic制造系统模型及控制技术研究》文中提出在现今的全球制造时代，更加客户化的产品需求和更短的产品生命周期要求开发更具敏捷性的制造系统，它应当以更快的速度更新其自身，以适应新的技术、产品和组织结构的变化。因此无论是制造工业界还是学术界，人们都更加重视整个制造系统的优化、自适应性和可靠性等问题。来自制造系统内外的各种扰动是实现系统性能优化的主要障碍，而现有的递阶和分布式制造控制系统都不能有效地在维持系统高效运行的前提下处理各种扰动。 合弄制造系统HMS(Holonic Manufacturing System)将制造系统中的机床设备、制造单元、零件、产品、操作人员和工作小组等制造实体都看作为“制造合弄(Manufacturing Holon)”，它同时具有“自治”和“协作”的双重特性。HMS具有分布式的系统结构和决策职责，通过制造合弄间的协调来实现系统重构和优化，是适于敏捷制造环境的制造模式。合弄制造系统HMS的设计涉及制造合弄的定义以及怎样通过适当的系统体系结构和合弄间的协调机制以优化系统性能等基本问题。 本文首先基于“合弄制造”的基本概念，提出了支持制造系统重构的合弄制造系统参考体系结构HMS-RA(Holonic Manufacturing System-Reference Architecture)，它由订单合弄、产品合弄、资源合弄这叁个基本合弄和辅助合弄组成。HMS-RA是对现有递阶制造控制和分布式制造控制的综合，它具有系统结构与控制算法相分离、非技术性因素与技术性因素相分离以及系统结构的自相似性等一系列有利于制造系统进化和重构的特点。本文在HMS-RA体系结构研究中进一步论述了HMS-RA中叁个基本合弄组合的必要性、功能完整性和通用性。并采用支持面向对象技术的UML建模语言中的“聚集”和“概括”机制来将HMS-RA中的基本合弄组织起来，采用UML中的“协作图”和“顺序图”来描述基本合弄间的典型交互过程，建立了HMS的系统模型。 为了验证HMS-RA体系结构的可应用性，本文进一步基于“分布式系统中的递阶结构”、“分布式决策能力”和“并行的调度与调度执行”这叁个有关合弄制造控制的基本概念，深入研究了合弄制造的控制结构和制造合弄间的交互机制，以便将递阶制造控制和分布式制造控制的优点结合起来。建立了合弄制造控制的功能模型和结构模型，并采用一种扩展的Petri网方法对HMS中合弄间的交互机制作了规范化描述，基于“FRFS”规则对多种制造控制结构中决策能力的分布作了形式化描述。 在合弄控制策略研究中，着重研究了制造调度与调度执行的集成优化问题，提出 一ii一摘要博士论文了多个能有效处理系统扰动的调度执行算法，包括两种启发式算法和一种基于扰动分析的自主调度执行算法。结合实际案例分析，对实现合弄制造控制的动态工艺规划与制造调度的集成运行机理、车间混合制造控制系统中单元代理的报价算法、车间代理的任务分派算法和基于作业路径网络模型的虚拟单元重构算法等技术的实现细节作了详细讨论。 本文最后从制造系统体系结构和设计方法的角度，全面总结了新的制造环境对制造控制提出的多层次需求，比较、分析和评价了目前几种主要的制造控制结构满足这些需求的程度。并将代理技术作为合弄制造的实现技术，基于多代理制造系统MAMS(Multi Ageni Manufacturing System)生命周期的概念，对基于代理技术的合弄制造系统体系结构及其设计方法作了初步研究。分析了在制造系统中应用代理技术的前提，研究了从制造实体中构造代理的方法和步骤，总结了多代理制造系统设计所涉及的系统体系结构、交互机制和协议、协调机制、多代理规划策略等基本问题，为合弄制造及其控制系统的规划设计和运行控制提供了设计方法参考。
翁耀炜[4]2012年在《基于合弄的混流生产车间调度研究》文中指出生产调度是目前混流生产车间管理中最为薄弱、困难的一环,如何将混流生产调度理论与生产实际结合,以提高企业生产控制的及时性和有效性,是多年来研究人员和企业关注的问题。合弄是具有自治、自适应、动态等一些自然特性的智能体,可以满足复杂的、多约束的、动态的和鲁棒的混流生产车间的调度要求,因此将合弄引入到混流生产车间中,并给出了混流生产车间的合弄结构体系,建立了静态调度和动态调度的优化模型,并给出了基于混合人工蜂群算法和合同网协议的求解方法。主要研究工作如下：(1)阐述了论文研究背景和意义,综述了相关领域研究现状,给出了主要研究内容。(2)阐述了混流生产车间生产运行特点、制造系统的发展历程和合弄制造系统。给出了一个混流生产系统的合弄结构体系。(3)构建了以最小化空闲时间和调整时间为优化目标的混流生产车间的调度模型,并通过调度合弄提出了一种求解该模型的混合人工蜂群算法,通过实例验证了算法的优越性。(4)构建了以差值最小的优化目标混流生产车间动态调度模型,给出了以合弄间协商为主要求解方法的基于事件驱动调度和周期调度结合的调度策略,提出了以改进合同网协议和启发式调度规则的求解方法。(5)开发了基于合弄的车间调度原型系统。介绍了系统中各个模块的功能,并针对某电机厂为应用实例,给出了调度方法验证了系统设计的可行性,展现了系统的应用效果。
周万坤, 朱剑英[5]2003年在《基于工作流技术的集成化生产计划与调度模型》文中提出分析了传统的生产计划与调度模式的弊端 ,提出了基于工作流技术的并行协调的过程管理解决方案 ,并给出了基于工作流技术的生产计划与调度的集成系统框架 .在此基础上 ,从系统结构、模型定义、工作流管理系统及计划调度解决方法等方面分析了系统内各功能模块的功能及实现机制 ,提出了采用时间分段的思想来实现计划与调度的协调 .然后重点介绍了工作流系统的决策机制 ,给出了基于时间和事件双模式驱动的工作流引擎的决策过程 ,最后对今后的研究发展方向作了进一步的展望
李光达[6]2004年在《基于合弄的船舶企业车间生产控制系统研究》文中研究表明船舶企业在向先进建造模式转变和实现信息化的同时，迫切地需要制造系统的各个子系统能够跟随这种变化而优化。在船舶企业管理中，车间生产控制是其中重要而又复杂的部分，但是传统的船舶企业车间生产控制系统存在不足，与先进造船模式下的船舶企业管理水平不相适应，生产控制失灵并且效率低下。针对船舶企业车间生产控制系统需要改进的要求，并结合大连新船重工有限公司的企划项目，提出采用合弄这种先进的控制结构来构建适合先进造船模式的船舶企业车间生产控制系统。 本文所做的工作包含以下内容：针对船舶企业车间生产控制系统作为船舶制造系统的一个子系统的情况，首先，运用系统工程的思想和方法分析了船舶制造系统的复杂性，以及车间制造系统所处的系统环境和特点。在此基础上，对船舶企业车间生产控制系统进行了结构分析和功能需求分析。然后，采用适应船舶企业车间生产控制的合弄控制结构对具有离散特点的船舶企业车间的生产控制系统进行了合弄体系结构设计、合弄控制下的功能体系结构设计、以及信息系统的总体结构设计和功能模块设计。最后，在实际的船体车间对基于合弄的车间生产控制系统的合弄管理模块进行了实现，并对其应用的结果进行了分析。 本文设计的船舶企业车间生产控制系统建立在采用先进建造模式的船舶企业基础之上，采用了合弄的控制结构，具有系统性和针对性，较好地满足了企业的实际需要。
刘煜[7]2010年在《汽车模具企业制造执行系统研究》文中研究指明汽车模具行业是汽车制造业的重要组成部分,汽车模具制造水平在一定程度上代表一个国家汽车制造业的水平。近十几年来,在企业信息化的带动下,我国汽车模具生产水平取得了巨大的进步,但与发达国家相比还存在较大差距,主要体现在车间生产组织管理方面：如计划调度仍然凭经验,车间信息传递仍然是手工作业(任务派发使用派工单等)等。制造执行系统(MES)的出现为我国汽车模具企业提高车间生产组织管理水平提供重大的机遇。但由于汽车模具动态多变的生产特点,使得MES在汽车模具企业的应用也存在不少困难。因此,本文围绕构建面向汽车模具企业的制造执行系统,对MES相关的问题展开研究。由于汽车模具制造业生产环境复杂,具有动态多变的生产特点,因此应用于汽车模具企业的MES需要具有敏捷性和可重构性。要构建具有敏捷性和可重构性的系统,就需要对系统的控制结构进行研究。本文分析了目前普遍使用的几种系统控制结构的优缺点,在发现敏捷制造系统分形特征的基础上提出了用以构建MES的分形控制结构。该控制结构是递阶控制结构和分布式控制结构的适当妥协,既具有分布式控制结构的自治性及易于重构性,又可以像递阶控制结构一样对系统内个体间的行为和目标进行协调控制以实现全局优化。为实现分形控制结构,提出了分形控制单元,并采用多Agent技术对分形控制单元的内部结构进行了描述。对分形控制单元的功能进行了研究,并通过实例实现了系统的可重构。动态调度功能是汽车模具企业MES的核心功能。为了适应汽车模具企业动态多变的生产特点,MES的调度必须能够对车间生产过程中发生的各种实时事件做出快速的反应。汽车模具企业车间生产调度是典型的单件车间调度问题(Job Shop Scheduling, JSS),是典型的NP难问题。为了能够实现实时快速的动态调度,则需要将问题规模缩小,因此采用滚动调度方法。在影响调度的诸因素中,模具的优先级、到期时间以及资源等约束占据了十分重要的位置,在进行动态调度时,需要综合考虑这些约束。本文首先采用数学规划法对在滚动调度策略下JSS问题进行了描述；然后对滚动调度的基本问题——滚动调度窗口的确定进行了研究。首先通过资源约束来确认滚动调度窗口内应被选入工件的数量,然后通过采用神经网络对工件优先级和工件到期时间两个约束进行处理,提出了基于神经网络的滚动调度窗口工件选入算法。其次,根据汽车模具企业生产的动态多变特点提出了混合滚动调度策略,提出了滚动调度启动的条件。最后提出了滚动调度算法流程。由于神经网络自身存在着弱点,即神经网络对样本集有较大的依赖性,如果样本集不好会导致神经网络运算慢甚至停滞,因此基于神经网络的多约束滚动调度窗口工件选入算法也存在这个弱点。为了克服上述弱点,本文采用粗集理论对神经网络的样本集进行了优化,并基于优化后的决策表提出调度决策规则。依此规则,构建了五层粗神经网络,从而提出了基于粗神经网络的滚动调度窗口工件选入算法。对于上述算法中,针对从优化后决策表中所提取的调度决策规则中存在着规则冲突,提出了基于粗集的解决方案,计算了工件到期时间和工件优先级相对于工件是否选入滚动调度窗口的权重。以权重作为规则选取的概率,解决了规则中存在的冲突,提高了算法的计算效率。最后通过实例对滚动调度算法进行了仿真。比较分析了采用叁种不同的调度方法进行调度所得到的调度方案,结果表明基于神经网络的多约束滚动调度算法所得调度方案更加符合生产实际情况,对生产更具有指导意义。建立了一个针对汽车模具企业的MES系统,该系统实现了MES大部分核心功能,解决了汽车模具企业车间生产管理中急需解决的问题,并在北汽福田潍坊模具厂实现了应用。
包振强[8]2003年在《基于多Agent的智能制造执行系统研究》文中指出制造执行系统(MES)是连接企业计划管理层和低层控制的桥梁，是实现企业集成的关键系统。本文以面向敏捷企业的制造执行系统为研究对象，以多Agent技术为系统的实现形式，对系统的多Agent的总体结构、车间层的协作计划模型、分布式调度与控制和Agent知识库建模等理论问题和关键技术进行了系统的研究。 1．提出了一种面向决策阶段的混合多Agent总体结构，该结构将面向决策阶段的层次结构和基于协调器的联邦结构有机结合，满足了智能制造执行系统中Agent多层次、多类型和多功能的需求。 2．提出了一种任务管理者自身可以参与竞争的改进合同网协议，扩大了协作计划的优化空间，建立了协作计划的多Agent交互模型和规划模型，通过进化算法求解示例，验证了协作规划模型的有效性。 3．针对多Agent调度系统缺乏全局连贯性等问题，提出了一种将优化调度和基于多Agent的分布动态调度相结合的混合调度控制方法。根据约束理论设计了一种基于瓶颈约束的任务投放控制策略，提出了一种基于资源空间请求服务的部分全局优化调度方法。可调的混合调度机制大大增加了系统适应性。 4．提出一种基于粗糙集的Agent知识获取方法。通过相识集、招标集、投标集和中标者等概念描述了任务Agent和资源Agent间协商过程模型，基于任务属性和资源Agent完成任务的成本、质量、负荷和时间等属性，构造粗糙集的决策表，获取规范的调度决策和任务分派规则知识集。 5．针对直接获取专家经验知识方法的表述不一致等问题，提出了一种从专家的行为实例集中学习和归纳决策知识的粗模糊集方法，该方法综合运用粗糙集、模糊集和遗传算法等理论方法研究Agent知识库建模问题，使知识规则具有更高的一致性和有效性，使决策过程更合理。 6．建立基于CORBA的智能制造执行系统的集成框架，对基于CORBA的Agent通信接口实现机制进行探讨，并应用于原型系统的开发。
陈超[9]2009年在《分形制造系统中的生产调度问题研究》文中提出市场需求的快速变化、社会生产力发展水平、全球性的经济竞争,使得制造环境已经或正在发生着重大的变化。面临日益复杂变化的环境,如何提高企业对外界变化的应变速度并做出快速调整己成为一个重要的研究方向。为解决该问题,各类制造理论纷纷孕育而生,如敏捷制造、生物制造、Holon制造,分形制造等。本文就是针对分形制造系统展开系统研究,在国内外学者已有研究成果的基础上,综合运用了MAS、UML、合同网协议、决策理论等相关理论,建立基于Multi-Agents的分型制造生产调度模型,对分形制造生产调度中的协商理论展开深入研究。通过本研究必将推动分形制造系统理论体系和生产调度理论的发展,推进多Agent技术在生产调度领域的应用,为制造企业生产管理提供新的理论依据。系统研究了分形制造系统的基本理论,分析了分形制造系统的相关研究。在定义分形制造系统的基础上,给出了分形制造系统的概念结构模型和功能结构模型,根据分形制造系统的特点与其他先进制造模型进行了对比分析;阐述了系统中分形元之间的交互;指出分形制造生产调度问题具有动态随机性、可重构性、局部决策性、协作性和协调性的特点,分形制造系统强调运用协作、协调的解决方式解决调度问题。根据分形制造生产调度的特点,给出了分形制造系统的生产调度运行模式,该模式运用分形元的局部调度决策和分形元之间的协作和协调实现了系统的总体调度。建立了基于Multi-Agents的分形制造生产调度模型,该模型利用分形制造系统相似性特点,针对分析元的功能模型(包括:监控者、解析者、管理者、报告者)进行了Agent建模,每个分形元包括7个Agent;利用UML对每个Agent进行了表述,完成了各Agent的类图和活动图。建立了基于移动Agent的分形制造生产调度协商模型,研究了分形制造生产调度中的协商策略。根据传统CNP协商机制的不足,提出了建立了基于移动Agent的分形制造生产调度协商模型,利用移动Agent的优点减少调度过程中的网络负载,提高协商效率,对协商模型中的功能模块DA,TA和NA进行了研究分析,建立了协商过程的活动图。研究了用于求解调度方案的分形制造生产调度中的协商策略,建立了基于任务熟人集的移动列表构建策略、基于分形元负荷指数和能力指标的投标列表构建策略以及基于TOPSIS的定标策略。最后举例说明了分形制造生产调度问题,分析了调度求解过程。
何利[10]2008年在《即时定制生产模式及其车间调度问题的研究》文中指出本文研究了面向即时定制(Instant Customerisation, IC)生产模式企业如何快速满足客户个性化需求的问题。从企业生产模型的建立、客户需求的预测和车间调度的优化管理方面展开了论述,研究内容如下：面向IC生产模式,采用Multi-agent技术建立了基于CNP的生产管理模型,使生产过程中包括订单Agent、管理Agent、资源Agent、任务Agent、调度Agent等多个Agent之间信息即时传递、信息共享,各Agent之间协调工作,共同完成生产任务。引入市场中的招标-投标机制,建立了任务Agent和资源Agent的招标-投标模型,实现了任务的动态分配。根据IC生产模式快速满足客户个性化需求的特点,提出了客户需求预测的方法,建立了共性需求预测的总体模型,将客户需求预测分为共性需求和个性需求预测两部分,对共性需求的预测是从外部因素、内部因素、销售和代理商的预测叁个方面进行的,采用层次分析法(Analytic Hierarchy Process, AHP)分别计算以上叁个方面的预测的权重,避免了主观因素对权重的影响；对个性需求的预测采用OrOp方法,通过信息共享和信息即时传递机制,实现企业各相关部门对信息的及时响应,通过动态车间计划和实时监控的动态调度系统完成零部件的生产,实现即时定制。针对传统调度算法存在或寻优效率低,或全局寻优能力差的弱点,提出了一种基于粒子群算法(PSO)的车间调度问题解决方案,对粒子群的编码及寻优操作进行了研究,确定了更适合车间调度问题的编码和操作方式,并将算法进行编程,应用到了系统的车间调度部分。仿真结果表明,通过设置适当的参数,可以快速地得到很好的排序结果,能够适用于动态的车间调度问题。提出面向IC生产模式的车间生产管理,根据共性需求的预测安排通用部件的生产,而对订单中个性化的零部件,则以新订单的形式发布到车间,生产计划动态执行。对于多个新订单,采用模糊综合评判方法(Fuzzy Comprehensive Evaluation, FCE)和AHP方法计算新订单的优先级,根据新订单的优先级利用PSO优化算法合理排产。同时,对紧急工件到达、订单取消和关键设备故障等给出动态调度方法。结合企业的实际调研情况,设计和开发了一套生产管理与调度系统。利用该企业现有的资源,根据企业的实际生产情况和运作流程对系统进行模块化划分,实现产品的数据化管理和信息共享。
参考文献：
[1]. 基于合弄机制的生产计划与调度系统研究及实现[D]. 刘宏涛. 浙江工业大学. 2004
[2]. 通用的可重构Holonic生产计划与控制系统（GR-HPPCS）研究[D]. 王岩. 南京航空航天大学. 2006
[3]. Holonic制造系统模型及控制技术研究[D]. 袁红兵. 南京理工大学. 2002
[4]. 基于合弄的混流生产车间调度研究[D]. 翁耀炜. 浙江工业大学. 2012
[5]. 基于工作流技术的集成化生产计划与调度模型[J]. 周万坤, 朱剑英. 东南大学学报(自然科学版). 2003
[6]. 基于合弄的船舶企业车间生产控制系统研究[D]. 李光达. 大连理工大学. 2004
[7]. 汽车模具企业制造执行系统研究[D]. 刘煜. 山东大学. 2010
[8]. 基于多Agent的智能制造执行系统研究[D]. 包振强. 南京航空航天大学. 2003
[9]. 分形制造系统中的生产调度问题研究[D]. 陈超. 中国海洋大学. 2009
[10]. 即时定制生产模式及其车间调度问题的研究[D]. 何利. 东北大学. 2008
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