离散型制造系统持续重构演变理论与方法

可重构制造生产模式是实现离散型制造系统效率与柔性兼顾的快速响应制造有效途径。针对目前面向静态阶段式的制造系统重构规划无法适应动态生产环境下持续调整的问题，提出以制造资源统一配置为基础、以动态调度为手段、以单元内流水型与单元外作业型混合关联模式为体现，形成基于持续重构演变的新型单元化制造系统运行模式；以面向多类型、变批量、不同交货期零件在单元内的混合生产为背景，提出以压件和资源组分配等节拍保证策略为核心的流水式制造单元聚类构建算法，建立以继承为核心的制造单元渐进式重构调整演变策略；以动态、复杂执行环境下的生产扰动建模为基础，分析其对制造资源配置方案调整策略，采取基于分层模块化的快速响应处理思路，建立面向面向流水型和作业型相混合的统一关联约束模型，实现生产扰动事件驱动的制造资源动态重构调度配置。本项目提出一种综合重构规划与调度控制集成优化的新型制造系统运行机制，推动可重构制造技术走向实用。

多品种变批量是当前制造企业生产模式的主要特点，通过流水型作业的高效率与离散型作业的高柔性的有机融合，并实现制造资源在复杂、动态生产环境下的持续、渐进优化配置是急需解决的问题。首先，针对目前面向静态阶段式的制造系统重构规划无法适应动态生产环境下持续调整的问题，以面向执行层次的排产调度为形式，提出以单元内流水型高效生产与单元外作业型柔性生产的混合关联为基础的制造资源统一配置方法，建立了随时间变化的单元渐进性调整以及制造资源的统一共享、动态配置的持续重构调度方法模型，形成基于持续重构演变的新型单元化制造系统运行模式；其次，针对制造单元随任务调整而持续变化的问题，构建了制造单元渐进式重构过程模型，提出了基于改进型模糊自适应谐波神经网络的制造单元渐进式重构算法，突破了基于物流成本的工艺相似性聚类、基于交互次数的设备共享调整、制造单元负荷均衡调整、面向制造执行过程的单元继承性调整等关键技术，通过实例验证了技术的有效性，形成了完善的制造单元渐进式重构方法；第三，以面向多类型、变批量、不同交货期零件在单元内外的混合生产为背景，建立了以压件技术为核心的无等待连续节拍化生产保证策略，形成了面向单元内外制造资源统一共享配置的流水离散混合作业类型的重构调度过程模型，提出了基于免疫遗传算法的流水离散混合重构调度算法，通过实例验证了技术的有效性，实现了单元内流水型高效生产和单元外离散型柔性生产，以及单元内外制造资源的优化配置；第四，针对动态、复杂执行环境下制造资源的持续、动态重构调整的需求，以生产扰动建模及其对制造资源配置方案调整分析为基础，建立了基于分层模块化的快速响应处理思路，提出了基于蚁群算法的制造资源动态重构调度算法，形成了基于容忍度的生产扰动缓冲处理方法，通过实例验证了技术的有效性，实现了生产扰动事件驱动下的制造资源持续动态优化配置；第五，针对场地/人员类特殊制造资源的持续重构调度问题，以船舶曲面分段建造过程为对象，提出了基于启发式规则的场地布局空间调度以及基于虚拟流水式生产的人员调度技术，建立了时空耦合的动态调度机制，实现了面向曲面分段生产的场地资源的动态更新以及人员组织的动态重构；最后，本课题的研究提出了一种综合重构规划与调度控制集成优化的新型制造系统运行机制，基于技术研究所开发软件系统已经结合加工类和装焊类制造企业进行了应用验证，推动了可重构制造技术走向实用。