多级柔性进度网络背景的复杂装备生产计划灰元递阶排程模型及应用

Complex equipment production plan making is a complex problem because time quota of each process is difficultly measured and Complex equipment production has a complex hierarchical structure and many restricted factors. In other words, Complex equipment production plan making is a problem with characteristic of multi-level flexible and multiple grey constraints. In this project, hierarchical structure of complex equipment production plan network is analyzed and divided firstly. And Gantt chart for representing network of constructed hierarchical structure is designed and then influence factors and constraints of scheduling are screened. Secondly, multi-task resource allocation decision model for complex equipment manufacturing capacity is proposed and grey time quota for each process could be measured. Then Grey hierarchical scheduling model for production planning of complex equipment on the background of multi-level flexible network and grey hierarchical scheduling model under emergency conditions are proposed. Finally, the proposed models are combined with compound material manufacture of CF Company as a demonstration case. Relevant scheduling algorithm and prototype system will be designed and developed so as to provide a perfect solution for complex equipment production plan making.

复杂装备生产具有典型的多品种小批量生产特征，其生产计划涉及复杂装备承制单位多层次主体，且约束因素多、工序工时定额难以测度，传统计划排程模型难以表征复杂装备生产计划的柔性特征。本课题通过解构复杂装备生产计划复杂层次结构，设计用于柔性进度网络背景下的甘特图。通过识别和筛选复杂装备生产计划排程的影响因素，在分析资源约束条件并配置参数基础上，构建面向多型号任务的复杂装备制造能力单元资源分配决策模型。结合复杂装备生产多重灰约束条件，构建复杂装备制造能力单元各工序当量灰时间定额测度模型，研究多重灰约束条件下的排程规则，从而构建多级柔性进度网络背景的复杂装备生产计划灰元递阶排程模型。考虑应急任务情景，研究复杂装备生产计划重排问题。将所构建模型与CF公司多型号复材部件生产计划制定问题结合，设计复杂装备生产计划排程算法并开发原型系统，为多级进度网络和多重灰约束条件下的复杂装备生产计划排程问题提供解决方案。

复杂装备生产计划涉及企业级、分厂级、车间级等多级计划单元，工时当量存在典型的不确定特征，难以进行有效测度。本课题聚焦于柔性进度网络的复杂装备生产计划排程研究，在灰信息表征及灰数运算、灰工时表征与测度、考虑多约束的复杂装备生产计划排程等方面取得一系列理论进展，主要研究成果包括以下几个方面：.（1）基于复杂装备生产系统的层次解构，构建了复杂装备生产计划多级柔性进度网络模型CEMS-MGM，将该网络用矩阵式进行表征，并设计了该矩阵的行列式变换求解算法。.（2）利用灰关联方法，识别与筛选复杂装备排程影响因素，提出了基于灰信息的复杂装备制造当量时间测度方法，并构建了考虑多重灰约束的资源分配决策模型。.（3）考虑作业处理时间的不确定性，提出了复杂装备生产工序灰工时定额表征与计算规则，利用灰工时甘特图表征排程结果，构建了具有区间灰工时特征的柔性作业车间和流水车间调度模型和智能仿生算法。.（4）针对设备能力、人员工作组资源等多个排程约束，设计了考虑二维矩形装箱的复杂装备工序计划排程模型与算法、考虑人员并行班组的复杂装备制造车间计划排程模型及改进遗传算法，从多角度完善复杂装备柔性作业车间调度的理论和算法框架。.本项目将研究成果应用到航空工业成飞的调度实践，并开发了复杂装备生产计划灰元递阶排程原型系统。本项目基本完成了研究任务，共发表学术论文40篇（SCI收录33篇，EI收录7篇），申请发明专利4项、软件著作权1项。项目负责人在国际大会做主题报告3次，参与组织国内外会议2次。通过本课题的完成，为多重灰约束下的复杂装备生产排程提供了科学的解决方案，也为包括复杂装备生产在内的其他各多品种、小批量生产型企业提供了科学的生产计划排程参考。