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虚拟企业下基于逆向拍卖的单元构建与生产调度问题研究

发布时间:2017-08-31 05:43

  本文关键词:虚拟企业下基于逆向拍卖的单元构建与生产调度问题研究


  更多相关文章: 虚拟企业 单元构建 多属性逆向拍卖 单元调度 关键链


【摘要】:随着市场竞争的激烈化以及信息技术的高速发展,仅凭企业自身的生产资源,已经难以把握快速变换的市场机遇,越来越多的企业只专注于自身核心竞争力产品生产。于是出现了具有不同资源优势的企业为了共同开拓市场而组织起来的虚拟企业(Virtual Enterprise,VE)。同样,随着市场个性化需求的显著提高,多品种小批量已经成为各企业组织生产方式的常态。单元制造系统(Cellular Manufacturing System,CMS)能够识别工件的相似性,将相似工件分类成组进行生产,在提高生产柔性的同时,扩大生产批量,提高生产效率。鉴于此,为了使虚拟企业适应多品种小批量生产,本文在虚拟企业中推行单元化生产,研究在虚拟企业环境下进行单元构建及单元生产调度等问题,有利于虚拟企业快速响应市场需求,同步提高各合作企业的效率与柔性。虚拟企业下的单元构建问题是通过对异地制造资源的选择来完成加工任务。核心企业按照工艺流程的相似性,将各工件分类成组,形成工件族。对工件族内的工件分割为若干个加工模块,将相同或者相似的模块进行聚类,形成中间任务并以中间任务为单位进行外包,每个中间任务可由多个企业的物理制造单元独立加工完成。本文基于物理制造单元(Physical Manufacturing Unit,PMU)、逻辑制造单元(Logical Manufacturing Unit,LMU)及逻辑加工路线(Logical Manufacturing Process,LMP)等概念,描述了制造资源与制造任务的映射关系。将拍卖机制应用于生产组织,建立了基于博弈论的多属性逆向拍卖模型,对每一中间任务分别进行拍卖。中间任务为标的物,核心企业为拍卖人,候选企业的物理制造单元为竞拍人,竞标过程为逆向拍卖过程,考虑价格、质量、交货期等属性,给出竞拍人投标策略设计、期望收益,拍卖人期望收益、以及评分函数策略,并站在核心企业角度评价竞拍企业PMU的投标,确定合作企业PMU。各合作企业PMU的有序集合即构成了虚拟企业下的制造单元。通过算例对拍卖过程进行仿真,结果表明,所提模型具有可行性。虚拟企业下的单元调度,是面向多产品制造的异地生产调度问题。在单元构建完成的基础上,本文描述了虚拟企业下的制造单元调度问题,构建了生产调度数学模型。以最小化最大完工时间为调度目标,并考虑了虚拟企业下所生产工件的工序存在多个紧前作业的问题,采用粒子群与禁忌搜索的混合算法进行模型求解。为有效处理在企业间生产过程中所出现的扰动因素,保障各项任务按时完工。本文在生成调度方案的基础上,识别关键链,并在关键链上的瓶颈资源前加入缓冲机制给与保护,运用算例对模型进行验证,通过WITNESS软件对节点企业交货期发生的波动性进行仿真,结果表明,所提模型具有可行性与有效性。为了验证所提虚拟企业下制造单元的构建与生产调度模型在实际企业的运行效果,本文分析了GSI船厂的生产现状及存在的问题,并将所提理念运用于该船舶企业舾装中部分的船装及机装作业,在生成调度方案后,识别关键链,并在瓶颈资源前加入缓冲机制,保障任务顺利完工。通过本模型计算结果与企业实际生产状况的对比,显示了所提理论及方法的可行性与有效性。
【关键词】:虚拟企业 单元构建 多属性逆向拍卖 单元调度 关键链
【学位授予单位】:江苏科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:F426.474;F724.59;TB497
【目录】:
  • 摘要5-7
  • Abstract7-16
  • 第1章 绪论16-31
  • 1.1 选题背景及研究意义16-18
  • 1.1.1 选题背景16-17
  • 1.1.2 研究意义17-18
  • 1.2 国内外研究现状综述18-26
  • 1.2.1 单元构建研究现状综述18-21
  • 1.2.2 单元调度研究现状综述21-24
  • 1.2.3 虚拟企业合作伙伴选择综述24-25
  • 1.2.4 虚拟企业协同生产综述25
  • 1.2.5 研究现状评述25-26
  • 1.3 本文研究内容、技术路线及创新点26-30
  • 1.3.1 本文研究内容26-28
  • 1.3.2 本文技术路线28-29
  • 1.3.3 本文章节安排29-30
  • 1.3.4 本文创新点30
  • 1.4 本章小结30-31
  • 第2章 相关理论基础31-43
  • 2.1 单元制造系统概述31-38
  • 2.1.1 单元制造系统的内涵及发展脉络31-34
  • 2.1.2 单元构建问题相关原理34-36
  • 2.1.3 单元调度问题相关原理36-38
  • 2.2 虚拟企业单元化生产组织层次分析38-42
  • 2.2.1 虚拟企业环境下资源配置分析38-39
  • 2.2.2 虚拟企业下单元生产组织形式39-42
  • 2.3 本章小结42-43
  • 第3章 虚拟企业制造单元构建问题研究43-54
  • 3.1 基于单元制造的虚拟企业任务分解43-46
  • 3.1.1 几个相关概念43-45
  • 3.1.2 任务分解过程45-46
  • 3.2 基于多属性逆向拍卖的虚拟企业单元构建模型46-51
  • 3.2.1 多属性逆向拍卖简介46-47
  • 3.2.2 模型假设47
  • 3.2.3 问题描述47-48
  • 3.2.4 竞拍人与拍卖人函数设计48-49
  • 3.2.5 最优策略设计49-51
  • 3.3 拍卖过程仿真51-53
  • 3.4 本章小结53-54
  • 第4章 虚拟企业制造单元调度问题研究54-74
  • 4.1 虚拟企业下制造单元生产数学模型54-56
  • 4.1.1 问题描述54-55
  • 4.1.2 模型假设55
  • 4.1.3 参数与决策变量55-56
  • 4.1.4 数学模型56
  • 4.2 混合粒子群与禁忌搜索算法设计56-62
  • 4.2.1 粒子群算法简介56-58
  • 4.2.2 禁忌搜索算法简介58
  • 4.2.3 粒子群禁忌搜索算法融合思想58-60
  • 4.2.4 编码与解码60-62
  • 4.2.5 粒子更新62
  • 4.2.6 禁忌搜索邻域移动62
  • 4.3 关键链识别及缓冲设置62-68
  • 4.3.1 关键链管理理论63-67
  • 4.3.2 调度方案关键链识别67-68
  • 4.3.3 关键链上瓶颈缓冲大小设置68
  • 4.4 算例分析68-72
  • 4.4.1 算例基础数据68-69
  • 4.4.2 计算结果分析69-71
  • 4.4.3 WITNESS仿真71-72
  • 4.5 本章小结72-74
  • 第5章 实例分析74-82
  • 5.1 案例应用对象简介74-76
  • 5.1.1 企业简介74
  • 5.1.2 企业现存的问题74-76
  • 5.2 基础数据及可行性分析76-78
  • 5.3 结果与分析78-81
  • 5.3.1 单元构建结果分析78-79
  • 5.3.2 单元调度结果分析79-81
  • 5.4 本章小节81-82
  • 总结与展望82-84
  • 全文总结82
  • 研究展望82-84
  • 参考文献84-91
  • 攻读硕士学位期间发表的学术论文及学术成果91-92
  • 致谢92

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本文编号:763795

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