中国科学技术信息研究所--国家工程技术数字图书馆

[学位论文] 高龙龙江苏科技大学 2022年博士导师: 韩文民共192页

摘要 : 大型装备制造业多属大型复杂产品的订单式生产，在国民经济和国防建设中发挥了重要作用。该类企业在生产计划制定过程中，由于生产组织方式不合理；空间组织、时间组织、人员组织不协同等问题，导致生产物流紊乱，严重影响了该类企业生产的可持续、高... 展开大型装备制造业多属大型复杂产品的订单式生产，在国民经济和国防建设中发挥了重要作用。该类企业在生产计划制定过程中，由于生产组织方式不合理；空间组织、时间组织、人员组织不协同等问题，导致生产物流紊乱，严重影响了该类企业生产的可持续、高效率。针对以上问题，本文以提出面向大型复杂产品生产的虚拟单元空-时-人协同调度方法与方案为总目标展开研究。该研究一方面有助于提高该类企业的市场响应速度，降低生产成本，增强市场竞争力。一方面为中国大型装备制造业的转型升级和培育新的经济增长点提供了借鉴和参考价值。为实现研究总目标，本文在企业内部各生产单位的组成、设备和设施的配置以及空间布局一定的前提下，综合考虑了对大型复杂产品生产调度影响较大的生产加工时间、准备时间、运输设备能力及位置、工人柔性、工人实时疲劳及工件暂存区容量等因素，研究了面向大型复杂产品生产的虚拟单元空-时-人协同调度问题。其中，空-时-人协同是指在企业生产组织过程中，空间组织、时间组织、人员组织同步协调，生产物流有序流转，从而做到空间上并行、时间上有序、人员灵活组织，以提高生产组织水平，实现高效率和高柔性生产。鉴于虚拟单元空-时-人协同调度的复杂性，为了厘清空-时-人协同各影响因素之间的互动机理，构建更符合企业实际的虚拟单元空-时-人协同调度模型，并设计出适用于该模型的求解算法，以得到适用于大型复杂产品生产的虚拟单元空-时-人协同方法和方案，本文采用渐次深入的方式，主要从四个方面展开了研究。通过研究考虑准备时间和跨单元的虚拟单元异质并行机调度问题，厘清了虚拟单元时间组织的机理，为接下来的研究提供了时间组织模型和算法改进思路。针对大型复杂产品生产运输能力受限的问题，研究了考虑运输能力受限的虚拟单元空-时协同调度问题，为接下来的研究提供了空-时组织模型和算法改进思路。在以上基础上，针对大型复杂产品生产工人“一专多能”等问题，展开了考虑工人柔性和运输往返的虚拟单元空-时-人协同调度研究，以实现空-时-人协同，同时为接下来的研究提供空-时-人协同调度模型和算法改进思路。针对工人工作能力受到其疲劳等因素的影响，工作能力呈动态变化和工件暂存区容量影响了在制品占用量、工件加工和运输准时性等问题，进一步研究了考虑工人实时疲劳和工件暂存区容量的虚拟单元空-时-人协同调度问题，以提升调度方案的鲁棒性。本文的主要研究成果和创新点具体如下。（1）研究了考虑准备时间和跨单元的虚拟单元异质并行机调度问题。针对虚拟单元现有研究对准备时间、跨单元和异质并行机等因素考虑不充分的问题，以最大完工时间最小和总运输时间最短为目标，构建了虚拟单元时间组织调度模型，设计了基于关键链的改进NSGA-Ⅱ算法对模型进行求解。所提算法设计了基于调度规则、全局搜索、局部搜索和随机搜索的种群初始化策略，以保证初始解的质量，提升求解效率。并提出了基于工序相似性的交叉方式，以保证解的多样性，防止算法陷入局部最优。另外，设计了基于关键链的局部搜索方法，进一步防止算法早熟收敛。通过数值仿真发现，所设计的改进NSGA-Ⅱ算法与经典的NSGA-Ⅱ算法相比，具有较好的鲁棒性、均衡性和收敛性。通过企业实例分析发现，与企业现状相比，所提方法的最大完工时间缩短了28.51%（约8.21小时），总运输时间缩短了56.48%（约5.90小时）。（2）在研究内容（1）厘清虚拟单元时间组织各因素的互动机理的基础上，研究了考虑运输能力受限的虚拟单元空-时协同调度问题。将运输往返、运输空载和运输能力受限等空间和时间因素，引入到考虑准备时间和跨单元的虚拟单元异质并行机调度问题中，构建了以最大完工时间最小和总运输时间最短为目标的空-时协同的虚拟单元调度模型，并结合研究内容（1）的算法设计思路，设计了基于粒子群算法、模拟退火算法、NSGA-Ⅱ的混合算法对模型进行求解。算法将粒子群算法与NSGA-Ⅱ的交叉、变异过程相融合，以提高算法的搜索能力，将模拟退火算法的进化机制应用于NSGA-Ⅱ的变异过程，以避免NSGA-Ⅱ容易陷入局部最优的问题。通过小、中、大规模算例仿真发现，所提算法具有较高的可行性。通过企业实例分析发现，与企业现状相比，所提方法的最大完工时间缩短了20.52%，总运输时间缩短了35.81%。（3）研究了考虑工人柔性和运输往返的虚拟单元空-时-人协同调度问题。考虑到大型复杂产品生产中工人“一专多能”，工人安排灵活度高等问题，将人员组织纳入到研究内容（2）中，以最大完工时间最小、总运输时间最短、工人负荷均衡为目标，构建了虚拟单元空-时-人协同调度模型，并结合研究内容（2）的算法设计思路，设计了多种群自适应NSGA-Ⅱ与乌鸦搜索算法相结合的混合算法对模型进行求解。该算法通过多种群遗传算法增强了NSGA-Ⅱ种群的多样性和收敛性，自适应算法进一步增强了NSGA-Ⅱ的收敛能力。NSGA-Ⅱ与乌鸦搜索算法的结合，提高了算法的求解速度和质量。通过不同规模的数据仿真实验和算法比对发现，所提算法具有较高的优势。企业实例分析发现，与企业现状相比，所提方法的最大完工时间缩短了18.50%，总运输时间缩短了38.42%，工人负荷均衡程度提升了18.77%。（4）研究了考虑工人实时疲劳和工件暂存区容量的虚拟单元空-时-人协同调度。为了保证调度方案的鲁棒性，将工人实时疲劳和工件暂存区容量等因素纳入到空-时-人协同调度问题中展开研究，构建了以最大完工时间最小、总运输时间最短、工人负荷均衡和工人总负荷最小为目标的多目标调度模型，并结合研究内容（3）的算法设计思路，设计了基于NSGA-Ⅱ和GWO的混合算法对模型进行求解。算法在初始化阶段采用了反向学习策略增加了初始种群的质量，同时，NSGA-Ⅱ和GWO的结合实现了局部搜索和全局搜索的均衡。通过数值仿真发现，所提算法具有较高的可行性。企业实例分析发现，与企业现状相比，所提方法的最大完工时间缩短了16.56%，总运输时间缩短了20.76%，工人负荷均衡程度提升了24.03%，工人总负荷降低了12.26%。综上，本文在企业内部各生产单位的组成、设备和设施的配置以及空间布局一定的前提下，研究了面向大型复杂产品生产的虚拟单元空-时-人协同调度问题，考虑因素包含加工时间、准备时间、运输能力、运输设备位置、工件暂存区容量及位置、工人柔性和工人实时疲劳等。研究成果进一步丰富了虚拟单元调度的相关理论和方法，并为该类企业生产组织的可持续、高效率提供了一定的借鉴和参考价值。收起

关键词 : 装备制造企业大型复杂产品生产调度虚拟单元空-时-人协同混合智能算法

2. ZJ船厂分段建造与堆场堆放的时空协同调度研究

[学位论文] 强永刚江苏科技大学 2020年硕士导师: 韩文民共191页

摘要 : 船舶建造属于典型的大型复杂产品生产，在国防建设和国民经济中占有重要地位。作为船舶建造过程中的关键环节，分段建造严重影响着船舶的建造周期。同时，作为协调不同作业间工作进程的重要场所，分段又受到堆场空间布局的制约。因此，有必要将两者协... 展开船舶建造属于典型的大型复杂产品生产，在国防建设和国民经济中占有重要地位。作为船舶建造过程中的关键环节，分段建造严重影响着船舶的建造周期。同时，作为协调不同作业间工作进程的重要场所，分段又受到堆场空间布局的制约。因此，有必要将两者协同考虑以提高船舶建造效率。分段建造与堆场空间布局受到严格的时间与空间约束，即空间组织会影响生产任务的时间安排，高效时间组织又对空间组织的形式与动态调整提出要求，其调度问题具有复杂性、多目标性和动态性等特点。ZJ船厂作为中国特种工程船舶领域的领先企业，近年来随着订单的逐渐增加，为其建造过程的高效规划和管理带来了一定程度的困难。因此如何通过制定有效的船舶建造调度计划以保证时间组织和空间组织的严密协同，提升船舶建造的生产效率，成为ZJ船厂亟待解决的问题。本文考虑到ZJ船厂船体车间和分段堆场存在的分段建造作业调度不合理、空间资源利用率低、加工小组安排仅凭经验、缺乏合理有效的分配策略等问题，将时空协同调度问题分为两个部分：在船体车间，考虑到分段的建造周期、空间布局与加工小组等约束，研究分段建造的时空协同调度问题；在分段堆场，考虑到分段的空间位置和移动路径，研究堆场堆放的时空协同调度问题。关于分段建造的时空协同调度问题，本文考虑到分段之间以及分段与场地之间的空间约束以及加工小组技能水平、建造能力等时间约束，以最大化平均时空利用率为目标，提出了一种基于相似规则和空间定位规则的分段建造两阶段混合调度方法。该方法在第一阶段采用相似规则将分段归类为若干个分段类，每个类中的所有分段在空间上相似、在时间上连续，以此得到分段类的尺寸、开工与完工时间；第二阶段分别设计了基于“面搜索”的平均最大剩余空间规则与基于“点搜索”的左下角(Bottom-Left, BL)定位规则，通过对比得出较优的空间定位规则，以此得到分段建造的时空协同调度方案，并采用可视化图表展示。关于堆场堆放的时空协同调度问题，本文同时讨论了分段的空间定位和移动路径选择两个子问题。考虑到分段的入场与离场时间等时间约束以及分段堆场的堆位布局、阻塞分段数量与位置等空间约束，本文以最小化非生产性移动次数为目标，提出了一种基于空间定位、路径选择和阻塞分段重定位的调度方案。通过上述研究，本文得出了包含分段开工与完工时间、场地空间位置与方向、各工序加工小组安排在内的分段建造时空协同调度方案，以及包含进场分段空间位置、进/出场分段移动路径和阻塞分段重定位的堆场堆放时空协同调度方案，不仅减少了船体车间的总完工时间、增加了作业场地空间利用率并实现了加工小组的持续高效利用，还有效减少了分段堆场平板运输车的非生产性移动次数。研究成果对相关大型复杂产品制造企业生产调度策略的制定有所参考，为进一步提高生产组织水平提供了切实可行和有效的方案。收起

关键词 : 船舶建造企业分段建造堆场堆放时空协同调度最大剩余空间规则

3. 基于模糊层次分析法和云模型的Y住宅项目风险管控问题研究

[学位论文] 王盼江苏科技大学 2022年硕士导师: 韩文民共136页

摘要 : 近些年，由于经济环境不稳定以及国家政策的调控，消费者购房需求不旺盛，房地产公司在项目开发过程中面临的风险因素逐渐增多。在开发建设过程中，由于房企的风险管理体系不健全，对风险认识的片面以及信息的不对称性，导致风险发生的概率与损失不断... 展开近些年，由于经济环境不稳定以及国家政策的调控，消费者购房需求不旺盛，房地产公司在项目开发过程中面临的风险因素逐渐增多。在开发建设过程中，由于房企的风险管理体系不健全，对风险认识的片面以及信息的不对称性，导致风险发生的概率与损失不断增大。因此，有效控制房地产建筑项目开发过程中的不确定风险，减小负面影响，是房地产企业发展的重要任务。本文以H房企Y住宅项目为研究对象，在项目风险管理理论研究的研究上，将定性与定量方法结合，对从事房地产行业的管理人员、高校学者及项目风险管理研究的学者进行调研访谈以及问卷调查，对Y住宅项目开发过程中的风险因素进行识别，建立风险指标，对风险指标进行估测、评价，根据识别出的关键风险提出应对策略。本文分析了H房地产公司和Y住宅项目的概况，针对Y住宅项目风险管理现状及存在的问题。基于WBS-RBS矩阵，运用文献分析、专家访谈和头脑风暴法识别Y住宅项目初步风险，使用调查问卷修改和完善初步风险清单，明确关键点。采用相关分析方法，独立跟踪Y住宅项目风险因素，剔除相关系数大的风险因素，避免指标间信息重复；通过灰色关联分析选取关键因素，确保指标对评价结果有显著影响。利用信息贡献率来判断指标体系的合理性，得出更全面、客观的风险指标体系。运用风险矩阵估测Y住宅项目风险发生概率和影响程度，设计专家调查问卷，邀请房地产业的专业人员根据量表进行评分，利用插值法将Y住宅项目风险影响程度量化值和风险发生概率进行数据优化，得到估测结果。在风险识别和估测的基础上，运用模糊层次分析法进行Y住宅项目风险指标评价。针对模糊层次分析法的风险指标赋权受专家的主观模糊判断的影响，本文将模糊层次分析法与云模型结合对Y住宅项目风险指标进行评价，可以更加直观地描述风险的本质，科学地避免了权重设计和排序的主观性，使评价过程和评价结果更有说服力。通过模糊层次分析法得出指标权重，再通过云发生器加权计算得出风险指标评价云图。根据云模型风险评价值，得出影响Y住宅项目开发建设的关键风险因素为政策风险、财务风险、成本风险、销售风险。针对风险识别、风险估测和风险评价结果的结果，将H房企与Y住宅项目现状结合，分析控制当前面临的政策风险、财务风险、成本风险以及销售风险的应对策略。再根据H房企风险管理体系设计风险反馈机制，可以及时总结反馈，全面高效解决问题。对于改善H房企的风险管理具有现实意义。收起

关键词 : 住宅项目项目风险管理层次分析法风险评估模糊层次分析法云模型

4. 基于 fNIRS 的临近装配人员技能差异度对工作绩效的影响

[学位论文] 仝硕江苏科技大学 2022年硕士导师: 韩文民共127页

摘要 : 在现如今的生产制造企业中，作业者的重复性手工装配作业仍然普遍存在。在手工装配任务生产线上，工作位置相临的作业者，由于共享设备工装、场地、技术资料以及工作中有交流互动等因素，相邻作业者在工作中既有分工又有协同，这种分工与协同在一定程... 展开在现如今的生产制造企业中，作业者的重复性手工装配作业仍然普遍存在。在手工装配任务生产线上，工作位置相临的作业者，由于共享设备工装、场地、技术资料以及工作中有交流互动等因素，相邻作业者在工作中既有分工又有协同，这种分工与协同在一定程度上影响了工作绩效水平（如装配错误率、任务完成时间等）。然而，由于作业者自身工作经验、体能、工作能力等方面的不同，导致作业者之间在工作技能水平上面存在一定的差异性。当作业者技能差异水平过高或过低时，都会对人员组合的任务完成绩效产生一定的影响，致使手工装配任务生产线无法持续高效的进行生产作业。因此，如何解决生产车间内技能存在差异的临近装配人员因人员组织不合理而影响生产效率提高的问题，具有重要的理论和现实意义。针对该问题，本文在进行相关企业实地调研和查阅国内外相关文献的基础上，在实验室设计并开展了重复性乐高模型装配任务实验。在实验开始之前，按照实验被试技能水平的不同，并按照组内人员任务完成时间上的差异，划分为三种人员组合（低技能差异/中技能差异/高技能差异）。在实验过程中，利用fNIRS设备实时监测了不同人员组合在任务期间大脑前额叶区域的血流动力学反应。记录下不同人员组合在任务期间的平均完成时间、装配错误率和同一成品完成时间差异以及NASA-TLX量表等行为数据和生理数据并探讨了脑力负荷与工作绩效之间的关系，以进一步探究重复性装配任务下临近装配人员组合技能差异度对工作绩效的影响。实验结果表明，技能差异度对人员组合的脑力负荷和工作绩效具有显著性影响；装配错误率和任务平均完成时间并不会随着人员组合技能差异度的增大而增加，而是呈现先增后减的趋势；随着人员组合技能差异程度的增加，同一成品完成时间差异逐渐增大；随着技能差异程度的增大，会导致人员组合脑力负荷水平的升高；技能差异程度会导致不同人员组合的前额叶激活区域明显不同；随着工作时间的增加，任务平均完成时间和脑力负荷都呈现先降后增的趋势，且技能差异度越大，趋势越明显；由NASA-TLX量表分析结果可知，不同人员组合的技能差异程度会导致作业者在维度选择上具有明显差别；NASA-TLX量表可以较好的评价不同人员组合在任务期间的脑力负荷状态。同时，为了进一步明确不同人员组合大脑前额叶区域各通道节点在任务期间的相关作用，利用小世界脑功能网络模型对其进行分析与验证。通过对不同人员组合的类聚系数、最短路径长度、度值以及节点中间中心度等小世界属性指标进行分析，并结合相关实验数据，进一步明确了人员组合前额叶激活区域在重复性装配任务期间的相关作用。结合实验结果与小世界脑功能网络模型的分析结论，本文提出了相应的生产作业人员组织管理策略，并在企业实际调研的基础上，在工业工程实验室搭建了模拟U型单元生产装配线，以再现企业相关装配过程的实际工作场景，以进一步验证本次研究所发现规律的应用效果，从而帮助企业管理者更好的解决临近工位人员组合分配问题，促进企业健康可持续化发展。收起

关键词 : 生产制造企业临近装配人员技能差异度工作绩效

5. 基于EEG与NIRS分析的混合生产系统多任务处理研究

[学位论文] 夏华杰江苏科技大学 2019年硕士导师: 韩文民共112页

摘要 : 随着市场环境愈加多变，个性化需求增加，更多企业采用多品种、中小批量生产模式。同时，伴随着人力资源成本、原材料成本的快速上升，制造业加快了产业升级步伐，众多企业朝智能制造、柔性制造方向转型，智能制造设备（包括机床、机器人）得到更大程... 展开随着市场环境愈加多变，个性化需求增加，更多企业采用多品种、中小批量生产模式。同时，伴随着人力资源成本、原材料成本的快速上升，制造业加快了产业升级步伐，众多企业朝智能制造、柔性制造方向转型，智能制造设备（包括机床、机器人）得到更大程度上的使用，以实现企业柔性化、少人化生产制造目标。然而，由于生产制造中部分装配作业太多复杂，部分人工装配作业也将长期存在。因此，未来人机混合生产系统将是企业主流生产制造模式。但是，混合生产系统对于企业员工而言，具有一定挑战。该系统中，员工需要在短时间内完成多机床操作、多机器人操作，甚至还需要处理一些只能由手工装配作业的任务。因此，在新的制造业发展形势下，对处于新环境中的员工人因问题进行研究，不仅具有研究的理论意义，更具有实践意义。借助于神经工效学研究技术的发展，本文采用EEG与NIRS结合的技术手段，从神经人因视角对混合生产系统生产装配线员工在多任务处理时的行为绩效与生理表现进行研究。通过基于复杂性与相似性的任务设计，进行了任务切换实验研究，分析参与者的行为绩效指标和脑电指标的变化及其差异，探究了任务切换类型对参与者的影响，并提出了任务切换的优先选择方案。在任务切换实验研究的基础上，进一步拓展，采用两种模拟的手工装配任务与工业机器人操作任务、机床操作任务组合的多任务处理实验模式，通过生理测量设备与NASA-TLX量表记录参与者的行为与生理数据，开展了混合生产系统生产装配线的多任务处理实验研究。基于两个实验研究，对任务切换实验研究结果进行管理应用的探究，对多任务处理实验研究结果进行了讨论与管理应用探究，并综合两个实验研究的结果，从降低员工工作时的脑力负荷角度，提出了生产装配线改善的七项依据。对经过实际企业调研后进行模型化、典型化后的单元生产装配线进行了改善优化，通过分析改善前后的单元生产装配线方案，结果表明在保持原单元生产装配线高效率的同时，新方案有效降低了员工工作时的脑力负荷。收起

关键词 : 混合生产系统多任务处理 EEG分析 NIRS分析脑力负荷

6. 虚拟单元动态协调策略与调度问题研究

[学位论文] 孙晓梅江苏科技大学 2014年硕士导师: 韩文民共112页

摘要 : 面对多品种、小批量的市场需求和复杂多变的生产环境，企业需要采取先进的生产制造方式和有效的车间调度控制技术，才能提升自己的生产制造能力、市场响应能力和整体竞争能力。虚拟单元制造系统(Virtual Cellular Manufacturing System,VCMS)作为一种... 展开面对多品种、小批量的市场需求和复杂多变的生产环境，企业需要采取先进的生产制造方式和有效的车间调度控制技术，才能提升自己的生产制造能力、市场响应能力和整体竞争能力。虚拟单元制造系统(Virtual Cellular Manufacturing System,VCMS)作为一种兼顾生产柔性和效率的创新生产方式，集成了敏捷制造和精益生产的先进理念，面向任务以及生产工艺进行优化成组，同时在逻辑上动态重构，适时协调配置共享资源并且保证物流负荷平衡，进而优化整个动态调度的过程，因此，可以有效地提高系统的市场响应能力和动态调整能力。本文在深入分析虚拟单元制造系统相关理论和研究现状的基础上，具体研究了周期与事件双驱动下的虚拟制造单元的动态调度问题。鉴于动态调度问题的复杂性，本文分为两步进行研究。首先从车间层的短期作业计划角度出发，研究了周期驱动条件下的虚拟制造单元多阶段动态调度问题并建立了动态调度数学模型。模型中考虑了加工任务需求、工件交货期、设备加工能力、负荷平衡等因素，且在每个时间阶段中提出了任务优先级的排序策略，充分考虑了共享资源的协调和分配，实现了最大完工时间和总物料运输距离加权和最小化的目标。并运用了启发式规则与蚁群算法相结合的混合算法进行求解，最终合理制定出了虚拟单元多个时间阶段的调度方案，并取得了较好的求解结果。考虑到实际生产环境的复杂性和多变性，在周期条件下生成的作业调度计划的基础之上，具体考虑了在某个时间阶段中发生机器故障事件影响下的动态调度调整过程。并提出了机器故障下的虚拟单元动态调度方法，依据受影响的工序集合和虚拟单元可利用资源能力进行决策分析，并采取右移和更改加工路径的混合重调度策略进行调度调整，以保证加工任务的顺利完成和系统的稳定运行。为了验证本文所提动态调度模型和策略方法的有效性，在对HZ船舶工程有限公司进行深入调研之后，详细分析了其目前存在的生产管理方面的突出问题，并将文中提出的虚拟单元动态调度方法应用到该公司的管子加工车间中，得到了满足生产柔性和动态要求的优化调度方案。最后的结果分析表明了文章所提方法的可行性和有效性。收起

关键词 : 船舶企业虚拟单元制造系统动态协调策略调度管理

7. 周期与事件双驱动下的虚拟单元动态构建问题研究

[学位论文] 王芳江苏科技大学 2014年硕士导师: 韩文民共112页

摘要 : 随着产品生命周期的不断缩短、产品品种的持续增加以及市场个性化要求的逐步提高，使得制造企业面临着严峻的考验。在这种动态变化的环境下，如何快速的反应动态变化的市场需求已经成为企业立于不败之地的关键。虚拟单元制造系统 VCMS（Virtual Cellu... 展开随着产品生命周期的不断缩短、产品品种的持续增加以及市场个性化要求的逐步提高，使得制造企业面临着严峻的考验。在这种动态变化的环境下，如何快速的反应动态变化的市场需求已经成为企业立于不败之地的关键。虚拟单元制造系统 VCMS（Virtual Cellular Manufacturing System）是一种兼顾生产柔性和效率提高的生产创新方式之一，并逐渐成为实现多品种、小批量生产方式的有效途径。单元构建是单元实施的第一步，单元构建问题对企业能否及时响应顾客的需求起着决定性的作用。在不断变化的市场需求环境中，虚拟制造单元可以根据不同产品的需求，当任务积累到一定数量而周期性的创建虚拟单元，即某一阶段的单元构建可能并不适合下一阶段，因此有必要对单元内部配置随时进行重构。但针对制造系统中经常会有订单变化等扰动情况，当新订单出现时，原有工件一般都已配置好制造资源进行加工，在不扰动原有任务的前提下，新任务如何迅速地得到加工，也是亟待解决的问题。本文以离散型企业实施虚拟单元生产方式作为研究的背景，在对虚拟单元生产方式的研究现状上，特别是对单元构建问题进行了深入分析之后，着重研究了单元构建的动态性方面存在的问题。研究了市场需求不断变化情况下虚拟生产单元内部配置可调整的多周期动态构建问题，构建了相应的系统重构规划模型。模型设计中，考虑了动态需求、设备能力、操作顺序、负荷平衡、加工路径选择以及批量设置问题，目标是最小化操作成本、原材料移动成本、库存持有成本和生产准备成本之和，建立了相应的混合整数规划模型。针对离散型企业生产过程中经常会出现订单变化等扰动情况，研究了新订单插入的虚拟单元动态构建问题，建立了最大化零件加工路线间相似系数之和以及设备间负荷平衡、加工成本最小的多目标数学规划模型，提出了加入灾变算子的协同多目标优化进化算法求解该规划模型，并通过新工件与现有虚拟单元的相似性判断准则，使得新工件尽快得到加工，同时使制造资源得到优化。为了验证虚拟单元生产方式在离散型企业制造系统的应用，本文结合某造船企业的实际情况，说明了虚拟单元生产方式下的动态构建问题，提出了虚拟单元动态重构方案，对改善前后的效果进行了对比，结果显示本文研究方案的可行性及有效性。收起

关键词 : 制造企业虚拟单元制造系统产品生命周期市场需求

8. 基于无标度随机网络模型的虚拟单元协同调度问题研究

[学位论文] 黄岩江苏科技大学 2014年硕士导师: 韩文民共112页

摘要 : 本文首先介绍了虚拟单元的概念与发展，虚拟单元制造方式因其有利于提高大型复杂单件小批量生产企业的生产柔性及设备利用率的优势，受到了很多学者的青睐。虚拟单元是在单元制造的基础上发展而来的一种新式生产方法。他打破了以往生产车间需要改变设... 展开本文首先介绍了虚拟单元的概念与发展，虚拟单元制造方式因其有利于提高大型复杂单件小批量生产企业的生产柔性及设备利用率的优势，受到了很多学者的青睐。虚拟单元是在单元制造的基础上发展而来的一种新式生产方法。他打破了以往生产车间需要改变设备的物理位置的模式，在不移动设备的前提下进行生产调度，从而具有更大的灵活性。虚拟单元是在成组技术、单元制造的基础上发展而来，突破了传统的单元生产的局限，可以在不改变设备物理位置的情况下灵活地动态进行生产调度。目前虚拟单元调度的研究主要是针对是已构建好各单元的情况下进行单元内机器的选择与任务的匹配，然后根据调度的初步结果来调整虚拟单元的构建，该类方法虽然可以在一定程度上解决虚拟单元调度的动态性问题，但在单元构建与调度的同步性与系统的有机性上存在着一定的不足。本文创新性的使用了一种网络模型——无标度随机网络，该模型能够有效地解决上述不足，在虚拟单元构建的同时考虑调度，将单元内的任务与机器构成一个网络系统，将机器设备与任务同步来考虑，通过网络中节点的增减变化适时地反映出单元的重构。同时，本文结合实际虚拟单元生产调度时存在的各种不确定因素，如设备故障，任务的随机到达对生产过程的影响等，通过无标度随机网络的动态调度模型求解到满足完工时间最短的方案。本文的研究构建了虚拟单元的无标度随机网络模型，将调度过程表示为反应调度约束和规则关系的调度任务链，通过调度节点间的关联关系将调度过程中的静态信息和随任务改变的动态调度规则结合为基于调度链的调度整体，适应复杂多变的虚拟单元的动态调度任务。提出了适应虚拟单元作业动态调度的无标度网络调度模型，利用调度节点的等效简化和作业计划关联方法，构建响应动态随机任务的调度方案。模型能够关联到随机调度任务时产生的加工工艺路线，加工设备和加工时间等调度信息，通过优化加工设备和调度路径，合理选择调度参数，使虚拟单元调度过程更具实时性，考虑实际加工过程中的不确定因素，从而满足企业生产实践中的需要。为了验证本文所提方法在实际制造企业中应用的情况，本文对某车辆厂目前生产管理的现状以及存在的问题进行了详细分析，并将文中提出的虚拟单元动态调度方法应用到轮轴生产过程中，提出了相应的虚拟单元调度改善方案，验证了本文提出方案的可行性与有效性。收起

关键词 : 生产管理虚拟单元协同调度无标度随机网络模型

9. 基于关键链的虚拟单元设备冲突避免与消解问题研究

[学位论文] 刘晶江苏科技大学 2014年硕士导师: 韩文民共112页

摘要 : 本文首先介绍了虚拟单元的概念与发展，虚拟单元制造方式因其有利于提高大型复杂单件小批类生产企业的生产柔性及设备利用率的优势，受到了很多学者的青睐。但是当多个虚拟单元并行生产，且每个单元又具有多个任务同时进行，由于设备资源的局限性，在... 展开本文首先介绍了虚拟单元的概念与发展，虚拟单元制造方式因其有利于提高大型复杂单件小批类生产企业的生产柔性及设备利用率的优势，受到了很多学者的青睐。但是当多个虚拟单元并行生产，且每个单元又具有多个任务同时进行，由于设备资源的局限性，在单元内与单元间往往会出现资源冲突的现象。目前关于资源冲突问题的相关研究，研究对象大部分为多项目资源配置问题，且多数集中于在实施计划时出现资源冲突后对其进行实时消解，而对于资源冲突避免研究较少，资源冲突避免可以在任务执行前将可能产生的资源冲突扼杀在摇篮中，避免生产过程中产生组织混乱的现象，有效提高设备资源的利用率。鉴于此，本文分析了设备资源冲突在虚拟单元生产方式下的特点，采用关键链法和粒子群算法，研究了虚拟单元设备资源冲突的避免方法和实时消解的策略。分析了在虚拟单元生产方式下设备资源冲突产生的原因、类型及特点。由于关键链项目管理方法能有效管理项目中的不确定性，缩短项目周期，提高项目效率，已在解决多项目资源配置问题方面取得了长足的进展，本文将关键链法应用于虚拟单元下的冲突避免，并联合决策单元构建与调度问题，在瓶颈资源受限的前提下，考虑瓶颈资源的可替代性，在构建单元初期避免选择瓶颈资源。同时考虑到虚拟单元生产方式的多单元多任务并行的复杂性，根据单元的重要程度及工序在各单元中的重要程度等因素确定工序的综合优先级，为有任务重叠的设备资源优化排序，在生产计划初期避免了资源冲突的产生。由于在生产执行过程中的不确定因素，本文提出了基于粒子群算法的单元间资源冲突实时消解策略，算法解码过程中引入模拟市场机制，将共享资源优先分配给获得收益最大的单元，对资源冲突进行了实时消解，最后用算例验证了该消解策略能解决多个虚拟单元间资源冲突的可行性及有效性。最后，将本文提出的冲突避免方法应用于某机车厂机加工车间，分析了该加工车间生产的现状及问题，结合该车间的特点及资源状况，运用虚拟单元对其进行组织生产。当多个虚拟单元并行生产时，用关键链法对单元内与单元间的资源冲突进行了有效地避免，并设置缓冲机制来吸收生产过程中的不确定因素，以保证生产计划的有效进行。通过结果分析，可能产生的资源冲突在一定程度上得到了避免，证明了该冲突避免策略的有效性。收起

关键词 : 虚拟单元设备制造业生产管理资源配置冲突避免问题消解问题

10. 基于约束理论的QS公司配件加工车间生产作业计划改进问题研究

[学位论文] 周建江江苏科技大学 2014年硕士导师: 韩文民共112页

摘要 : 生产计划工作是企业从事生产活动的重要依据，是企业管理的核心所在。它是企业在一个计划期完成规定产品产量的进度安排，对合理配置人员、设备、物料等资源起到十分重要的作用。本文以QS公司配件加工单位的生产计划工作作为研究对象，针对目前存在的... 展开

关键词 : 企业管理配件加工车间生产作业计划约束理论