基于复杂性解析及度量的混流装配多层次优化方法研究

装配制造系统中存在着大量的复杂性特征，严重影响着混流优化方法在实际生产环境中的应用。本项目从系统配置、计划运作、控制优化等层面，剖析装配制造系统中存在的复杂性特征，重点探讨对系统运行优化带来影响的复杂性因素。同时，结合离散事件动态系统建模、信息熵等方法，解析各因素间存在的内聚性和耦合性，给出不同视角下的复杂性测度方法，建立复杂性解析及度量模型。基于复杂性模型，分别研究面向混流排序、批量分割、装配计划三个层面的优化方法。其中，利用过程复杂性研究不同层面的装配流程差异度，给出混流装配多层次排序优化方法；利用能耗复杂性对关键设备的能耗损失进行分析，研究批量分割优化方法；分析静、动态过程复杂性间的相互作用及转换关系，给出可行计划时限及相应的优化控制策略。通过对这些问题的交叉及综合研究，建立适应于不同生产条件下的混流装配集成优化模型，为混流装配生产的控制与优化提供新的理论与方法。

现代制造系统的复杂性造成其运作优化困难。本项目研究以装配制造系统为研究对象，深入剖析影响制造系统构成及运作控制的复杂性特征，逐步建立装配制造系统复杂性概念及度量模型，并实现该模型在装配线平衡、制造系统配置优化、混流装配排序、计划的时效性等多个问题中的应用，为制造系统的运行优化提供了新的理论方法。. 从系统论的观点出发，对装配制造系统的系统结构、运作过程及控制方式等三个层面的复杂特征进行分析，将其归纳为结构复杂性、过程复杂性及控制复杂性，并进一步将结构复杂性区分为装配关系复杂性、装配工艺复杂性及系统配置复杂性，过程复杂性则区分为静态计划复杂性和动态过程复杂性。基于上述复杂性分类，分别从运作维、控制维及时间维等三个维度对装配制造系统复杂性进行系统的阐释，建立了装配制造系统复杂性概念模型；其次，为适应制造系统不同层面的运作方式，又对过程复杂性的层次化分解、过程复杂性静、动态特征区分、过程控制复杂性提取等方面展开了研究，使得系统的复杂性特征得到了具体化和实例化；再次，为进一步量化上述制造系统复杂性特征，以信息熵为基础，分别给出了各类复杂性的度量方法，并对在不同条件下的度量方法加以调整，建立了装配制造系统复杂性度量模型。.通过分析具体工程问题与各类复杂性特征之间的联系，并利用相应的复杂性特征对其进行研究。在混流装配排序的问题中，通过对不同层次的静态计划复杂性的分析，给出了两个优化目标，利用多目标遗传算法进行了求解；在装配线动态平衡问题中，利用装配关系复杂性、装配工艺复杂性给出两个装配线动态平衡问题的优化目标，定量化表示出影响装配线动态平衡的因素，并利用遗传算法对该问题进行求解；在系统配置优化评价的问题中，分析了结构复杂性的多维特征，通过给出的三个评价指标，可根据实际生产环境不同的需求来选择不同的装配线构建方案。；在计划的时效性问题的研究中，则通过对过程复杂性的静、动态特征之间的差异的分析，给出了最大计划时限及计划时效性的评估方法。最后以某汽车公司发动机厂为案例进行了应用验证研究及系统开发，证明了装配制造系统复杂性模型的有效性和实用性。. 本项目研究共发表论文12篇，获得软件著作权2项，培养博士2名，硕士4名。