面向组织柔性的先进生产单元建模与仿真研究

发布时间：2017-07-01 21:17

  本文关键词：面向组织柔性的先进生产单元建模与仿真研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：生产单元制造模式具有兼顾效率与柔性的优势,是制造业的主流制造模式之一。随着市场需求进一步个性化与定制化,生产单元不断面临生产批量变化、产品品种混流、设备瓶颈波动等变化,逐渐表现出柔性不足、反应过慢以及对生产异常应付能力较差的问题。针对此问题,近年来出现了自治生产单元、敏捷生产单元、精益生产单元、可重组制造的工作胞等先进生产单元制造模式,强调制造系统中人的因素和组织创新的重要性,提出在提高设备制造柔性的同时,通过灵活的组织模式和高素质的生产人员来提高组织柔性,进而提升系统的整体绩效。因此,明确先进生产单元的组织柔性包含哪些内涵与特点,组织柔性的构成要素及其作用机制是什么,如何评价生产组织的柔性绩效,以及采取何种途径优化先进生产单元的组织柔性,是分析和评价先进生产单元急需解决的基础问题,也是实现先进生产单元组织创新的关键问题。 针对当前先进生产单元组织柔性研究在组织柔性内涵与构成要素分析、组织柔性定量化分析与评价以及组织柔性优化路径等方面存在的欠缺与不足,本文展开了面向组织柔性的先进生产单元建模与仿真研究,主要研究内容包括： (1)界定了先进生产单元组织柔性的内涵,明确了先进生产单元组织柔性的构成要素。在分析环境变化对生产单元影响的基础上,将生产单元组织柔性定义为生产单元的制造组织对制造环境动态变化的应对能力,并将先进生产单元组织柔性的构成要素分为组织结构柔性要素、组织分工柔性要素、组织行为柔性要素与个体行为柔性要素四个方面。 (2)基于离散事件动态系统建模理论与复杂适应系统理论,提出了一种由制造过程基础模型、工作者智能主体模型、多主体组织模型与人机集成接口构成的生产单元人机集成仿真模型,实现在描述产品离散制造过程的同时,体现了人员自治、组织协调协作以及人机协作等行为过程。对生产单元人机集成仿真模型的框架结构、具体构成以及运行原理进行了详细说明。 (3)基于制造系统仿真软件Flexsim、 DLL动态链接库技术和ADO数据访问技术实现了人机集成仿真模型,开发了生产单元组织柔性仿真平台,验证了人机集成仿真模型的可行性与有效性；提出了一种基于仿真数据的生产单元组织柔性定量计算方法,构建了由生产周期波动、设备运转率波动和人员负荷均衡系数波动构成的组织柔性评价指标体系,并给出了评价指标的具体计算方法。 (4)以某发动机零部件自治生产单元为应用背景,采用基于“模型重构”的动态仿真方法,从组织结构、组织分工、组织行为及个体行为四个方面设计多组仿真实验,分别研究了组织结构的层级与幅度、集权与分权程度,不同组织分工方案,不同协作方案,以及个体的失误行为与学习行为对该自治生产单元的生产绩效与组织柔性影响过程,并提出了一系列提升组织柔性的管理策略。
【关键词】：先进生产单元 组织柔性 构成要素 人机集成模型 建模与仿真
【学位授予单位】：北京科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP391.9;F272.9
【目录】：

• 致谢5-7
• 摘要7-9
• Abstract9-17
• 1 引言17-23
• 1.1 研究背景17-18
• 1.2 研究目的与意义18-20
• 1.3 研究内容与技术路线20-23
• 2 相关文献述评23-39
• 2.1 柔性研究的起源与发展阶段23-25
• 2.2 组织柔性研究现状25-33
• 2.2.1 组织柔性的内涵与类型25-27
• 2.2.2 组织柔性的构成要素27-29
• 2.2.3 组织柔性的维度29-31
• 2.2.4 组织柔性的衡量31-33
• 2.3 制造系统建模与仿真研究现状33-37
• 2.3.1 制造系统仿真应用概况33-35
• 2.3.2 制造系统的人因与组织仿真35-36
• 2.3.3 面向生产单元的人因与组织仿真36-37
• 2.4 文献小结37-39
• 3 先进生产单元组织柔性的内涵及其构成要素39-61
• 3.1 环境变化对生产单元柔性需求的分析39-44
• 3.1.1 生产单元发展概述39-41
• 3.1.2 生产单元内外部环境分析41-43
• 3.1.3 环境变化对生产单元的影响分析43-44
• 3.2 先进生产单元组织柔性的内涵44-50
• 3.2.1 先进生产单元组织柔性的界定44-48
• 3.2.2 先进生产单元组织柔性的内涵分析48-50
• 3.3 先进生产单元组织柔性的构成要素50-59
• 3.3.1 组织结构柔性要素50-52
• 3.3.2 组织分工柔性要素52-55
• 3.3.3 组织行为柔性要素55-56
• 3.3.4 个体行为柔性要素56-59
• 3.4 本章小结59-61
• 4 面向组织柔性的生产单元人机集成仿真模型61-79
• 4.1 生产单元人机集成建模的理论基础61-64
• 4.1.1 基于离散事件动态系统理论的制造过程建模61-63
• 4.1.2 基于复杂适应系统理论的多主体建模63-64
• 4.2 生产单元人机集成仿真概念模型64-68
• 4.2.1 制造过程基础模型65-67
• 4.2.2 工作者智能主体模型67-68
• 4.2.3 多主体组织模型68
• 4.3 工作者智能主体模型的详细描述68-77
• 4.3.1 工作者智能主体的结构69-71
• 4.3.2 工作者智能主体行为过程描述71-77
• 4.4 本章小结77-79
• 5 生产单元人机集成仿真实现与组织柔性评价79-101
• 5.1 生产单元人机集成仿真的实现79-83
• 5.1.1 人机集成仿真概念模型的实现79-80
• 5.1.2 生产单元组织柔性仿真平台的构建80-83
• 5.2 组织柔性仿真平台关键实现技术83-89
• 5.2.1 基于DLL的工作者智能主体实现技术83-87
• 5.2.2 仿真数据的存储与访问技术87-89
• 5.3 基于仿真数据的组织柔性评价89-93
• 5.3.1 组织柔性评价的原则89
• 5.3.2 组织柔性评价指标体系的构建89-91
• 5.3.3 组织柔性评价指标的算法设计91-93
• 5.4 人机集成仿真模型可行性与有效性验证93-100
• 5.4.1 某发动机零部件自治生产单元简介93-97
• 5.4.2 生产单元人机集成仿真模型验证97-100
• 5.5 本章小结100-101
• 6 构成要素对生产单元组织柔性影响的仿真分析101-144
• 6.1 组织柔性构成要素仿真分析的基本过程101-102
• 6.2 组织结构对生产单元组织柔性的影响分析102-109
• 6.2.1 仿真实验设置102-106
• 6.2.2 仿真结果分析与讨论106-109
• 6.3 组织分工对生产单元组织柔性的影响分析109-119
• 6.3.1 仿真实验设置109-114
• 6.3.2 仿真结果分析与讨论114-119
• 6.4 协作行为对生产单元组织柔性的影响分析119-126
• 6.4.1 仿真实验设置119-122
• 6.4.2 仿真结果分析与讨论122-126
• 6.5 失误行为对生产单元组织柔性的影响分析126-134
• 6.5.1 仿真实验设置126-131
• 6.5.2 仿真结果分析与讨论131-134
• 6.6 学习行为对生产单元组织柔性的影响分析134-141
• 6.6.1 仿真实验设置134-136
• 6.6.2 仿真结果分析与讨论136-141
• 6.7 仿真实验总结141-142
• 6.8 本章小结142-144
• 7 结论与展望144-147
• 7.1 论文总结144-145
• 7.2 创新点总结145-146
• 7.3 未来研究展望146-147
• 参考文献147-159
• 作者简历及在学研究成果159-163
• 学位论文数据集163

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：507516