论文摘要：制造系统批量加工模式的资源优化与调度问题研究

订单驱动型制造方式已成为我国制造企业普遍采用的生产模式。许多订单驱动型制造企业，普遍采用功能型设备布局制造系统且作业组织模式通常为顺序移动模式。因此，在该类制造系统中批量零件的生产周期长、在制品库存高。这就导致该类制造系统对客户需求的反应速度慢，难以适应买方市场对制造系统快速反应的要求。为解决上述问题，对订单驱动型制造系统进行研究是非常必要的。

本文以订单驱动型制造系统为研究背景，利用类比法、数学归纳法、0-1整数规划模型、启发式算法、多目标决策模型、信息系统规划与设计方法等对三类典型订单驱动型制造系统的作业组织模式、生产周期、搬运资源优化与调度、作业排序等相关问题展开研究，目标是优化该类制造系统资源利用情况、提高制定生产作业计划的准确性。

本文的主要研究内容及成果如下：

(1)对加工装配型制造系统和人工工序作业系统中的批量零件以不同作业组织模式完成加工的生产周期模型进行分析和总结；并利用数学归纳法对生产周期模型的正确性进行验证。利用生产周期模型，生产作业计划人员可更精确地计算不同作业组织模式下批量零件的生产周期，为正确选择作业组织模式提供数据支撑。

(2)为人工工序作业系统和混流制造系统中的批量零件建立以不同作业组织模式完成生产的加工与搬运时间模型。利用该时间模型获得的信息，生产作业计划人员可制定更精确的生产作业计划来有效地安排某批零件在某作业组织模式中的加工与搬运任务。

(3)采用信息系统规划与设计方法，为加工装配型制造系统和混流制造系统设计批量加工模式辅助系统。该辅助系统可自动生成批量零件在不同作业组织模式中的加工与搬运Gantt图，而且能快速计算各种类型的有效信息。这些信息可以为生产作业计划人员选择合理作业组织模式或安排不同类型批量零件的作业排序方案提供决策支持，同时也能为生产作业计划人员制定生产作业计划和搬运设备投入计划等提供有效的数据支撑。

(4)对平行移动或平行顺序移动模式而言，利用0-1整数规划模型建立适合单一运输工序使用的局部优化模型，利用启发式算法建立适合两两相邻运输工序的互助组优化算法和适合所有运输工序的全局优化算法。借助局部优化模型，可求解各运输工序所需投入最少的搬运设备数量。借助互助组优化算法或全局优化算法，不但可求解全部运输工序所需投入最少的搬运设备数量，而且可以确定各台搬运设备投入的具体工艺工序、时间以及在各运输工序中的调度情况。

(5)对混流制造系统而言，构建用于确定某作业组织模式中批量零件排序方案的基于线性加权法的多目标决策模型；构建用于选择作业组织模式并确定作业排序方案的基于分层序列法的多目标决策模型。

(6)分析人工工序作业系统批量零件以不同作业组织模式完成加工的生产周期优化策略，为该类制造系统正确开展现场改善活动提供依据。

本研究为制造系统批量加工模式的资源优化与调度提供了一条有效途径，有助于这几类典型订单驱动型制造系统从微观作业层面提高编制生产作业计划的精度，实现资源的高效调度和优化利用，达到提高制造系统快速反应能力的目的。

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