动态需求下自平衡、自缓冲、自消减型单元制造系统多尺度重构与虚拟优化研究

Lacking flexible of manufacturing cells, the reconfigurable complexity for cellular manufacturing system (CMS), lacking performance test for reconfigurable program, three major obstacles to the JIT production for CMS, which restricts the upgrading of manufacturing capabilities..We presented a new problem of CMS reconfigurable based on self-balancing, self-buffering, self-flushing cell, for the goals of the highly flexible and JIT production, the integration of expert knowledge and fuzzy programming method for system reconfiguration model, establish multi-scale CMS reconfigurable of the integration framework; Research and development of hybrid intelligent algorithm to accelerate the solving of the multi-scale CMS reconfigurable program; Data-driven virtual cellular manufacturing systems, a evaluation index system for the performance of the CMS reconfigurable program is constructed. Effectively verified and optimized the performance of the program under human-computer interaction circumstance..Multi-scale decomposition mechanism for integrated framework can guarantee real-time feedback to the uncertainties in the dynamic demand and production systems; expert knowledge and fuzzy programming method to ensure the reconfigurable process response to the random and fuzzy factors; Hybrid intelligent algorithm to ensure the effectiveness of large-scale computing. Virtual CMS may provide cost-effective means for program performance evaluation and optimization; enterprise platform to ensure data authenticity and inspection of the research results.I hope this study to enhance the performance of the CMS, promote the CMS reconfigurable theory, the development of methods and algorithms.

制造单元缺乏柔性、单元制造系统（CMS）重构的复杂性、重构方案性能检验的欠缺，成为CMS精准化生产的三大障碍，制约制造能力的提升。. 本项目提出以自平衡、自缓冲、自消减单元为基元的单元制造系统重构问题，以系统高柔性和生产精准性为目标，集成专家知识和模糊规划方法建立系统重构模型，建立多尺度CMS重构集成框架；研发混合智能算法，加速多尺度CMS重构方案的求解；数据驱动虚拟单元制造系统，建立重构方案的性能评价指标体系，在人机交互下实现方案的效验及优化。.集成框架的多尺度分解机理可保证对动态需求和生产系统中不确定因素的实时反馈；专家知识和模糊规划方法可保证重构过程对随机和模糊因素的响应；混合智能算法可保证大规模计算的有效性；虚拟CMS可为方案性能评价及优化提供高性价比手段；企业平台可确保数据真实性和研究成果的检验。.希望本研究提升CMS的生产性能，促进CMS重构理论、方法技术和算法的发展。

传统电子、电器、仪表及家电企业，通常采用流水线组织产品的装配工作。由于流水线重构成本高、柔性差、以生产节拍进行刚性生产控制，导致员工精神压力大、缺乏成就感等缺点存在。而当今市场需求快速波动，这就要求企业快速精准的响应市场的需求，然而传统的生产组织模式已不能适应这种需求。本课题针对此问题提出了以具有自平衡、自缓冲、自消减性的自组织单元“Bucket Brigade”“Chasing Overtaking”为基元的新型单元制造系统。. 通过项目的开展，取得了以下成果：1）对世界著名的“Bucket Brigade”自组织单元的生产效能与流水线进行了对比分析，给出了“Buck Brigade”自组织单元的适用条件。同时研究了人因效果影响下的“Buck Brigade”自组织单元产能表现、自组织性、自平衡表现。2）对项目组全新提出的“Chasing-Overtaking”自组织单元与经典的“Bucket Brigade”自组织单元在产能、员工利用率、设备利用率方面进行了全方面的仿真对比，得出“Bucket Brigade”自组织单元和“Chasing-Overtaking”自组织单元两种生产规则下的优劣特点。并提出将流水线中的生产平衡技术与两种自组织单元相结合的生产组织方法，并过仿真验证了对效能的提升。3)以“Bucket Brigade”自组织单元和“Chasing-Overtaking”自组织单元为基元，构建单元制造系统，形成自组织生产系统，建立构建模型。4）针对生产系统设计、重构决策中遇到的信息不确定、信息不完备等决策遇到的问题，提出了一系列处理决策问题的模型，其中主要包括广义梯形模糊软集、可能区间值模糊软集、直觉模糊软粗糙集、双论域上的犹豫模糊粗糙集和区间值犹豫模糊粗糙集等。 研究了这些模型一些有趣的性质和数学结构，并把这些模型应用于生产系统构建中的决策问题，为决策者提供参考依据。. 本课题的研究满足了消费电子电器企业所追求的以低成本、高效率的精准化生产，快速响应多品种、变批量市场需求的生产系统设计要求。因此，本研究对于提高我国制造企业的竞争能力和动态环境下企业生产能力具有重要的理论意义和应用价值。