設(shè)計流水線的建模、平衡及調(diào)度研究.pdf

1、隨著全球環(huán)境和技術(shù)的快速發(fā)展，產(chǎn)品研發(fā)能力越來越成為企業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。目前，我國產(chǎn)品研發(fā)面臨效率低下和成本過高的問題，無法滿足產(chǎn)銷能力、產(chǎn)品需求和國際技術(shù)水平高速發(fā)展的迫切需要。設(shè)計流水線正是為解決這一問題而提出的制造業(yè)產(chǎn)品研發(fā)管理方法。
　　 設(shè)計流水線借鑒了生產(chǎn)流水線的管理模式，充分發(fā)揮流水線標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、高效率的優(yōu)勢，同時結(jié)合了產(chǎn)品研發(fā)過程復(fù)雜性（包括設(shè)計任務(wù)復(fù)雜性及其關(guān)系的復(fù)雜性）、不確定性（可變性和不精確性）、以及模糊

2、性（信息不充分和唯一性）的特點，通過穩(wěn)定“節(jié)拍”的設(shè)計任務(wù)以及均衡的任務(wù)流，有效、快速的進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計。圍繞著流水線設(shè)計的兩個關(guān)鍵科學(xué)問題:技術(shù)設(shè)計和組織設(shè)計，以典型汽車產(chǎn)品設(shè)計為研究對象，結(jié)合復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)、模糊理論、智能算法等理論方法來實現(xiàn)設(shè)計流水線的建模、分析、平衡和優(yōu)化調(diào)度，并建立了設(shè)計流水線的原型系統(tǒng)。全文從以下幾個方面展開研究:
　　 (1)類比分析了企業(yè)當(dāng)前設(shè)計環(huán)境與生產(chǎn)流水線的產(chǎn)生環(huán)境，總結(jié)了流水線相關(guān)技術(shù)方法的研究進(jìn)展

3、，歸納了設(shè)計流水線的主要特點及其科學(xué)問題，闡述了本文的主要內(nèi)容和創(chuàng)新點。
　　 (2)在分析與制造過程異同點的基礎(chǔ)上，提出了設(shè)計流水線的概念模型和定義。對于設(shè)計流水線中的關(guān)鍵對象，提出了基于網(wǎng)絡(luò)（語義網(wǎng)絡(luò)和復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)）的流水線建模方法，通過語義網(wǎng)絡(luò)建立流水線中的關(guān)鍵對象信息模型和語義關(guān)系模型，通過單值和雙模式網(wǎng)絡(luò)模型以及雙模式-單模式映射網(wǎng)絡(luò)建立關(guān)系對象的數(shù)值信息模型。結(jié)合設(shè)計過程的特征，提出了設(shè)計流水線的構(gòu)建過程和理論方法。

4、r>　　 (3)通過組合或分解設(shè)計任務(wù)、識別設(shè)計過程要素來實現(xiàn)流水線的技術(shù)設(shè)計。提出了設(shè)計任務(wù)的層次模型及基于知識單元的分解/組合方法，作為設(shè)計過程要素識別的基礎(chǔ)，解決了設(shè)計過程唯一性與流水線批量使用沖突的問題，保證了設(shè)計流水線的通用性。構(gòu)造設(shè)計過程的網(wǎng)絡(luò)模型，應(yīng)用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)模體方法進(jìn)行設(shè)計過程要素交互模式識別;基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涮匦裕x了設(shè)計過程要素模式評價指標(biāo)對任務(wù)分解的性能進(jìn)行評估;并基于評價指標(biāo)提出設(shè)計過程要素的優(yōu)化方法。

5、>　　 (4)對于流水線的組織設(shè)計，提出了基于模糊理論與改進(jìn)遺傳算法的設(shè)計流水線平衡問題求解算法。提出了模糊設(shè)計結(jié)構(gòu)矩陣的方法來解決設(shè)計的不確定性、迭代性的問題，其中采用模糊數(shù)表達(dá)設(shè)計活動的持續(xù)時間估計;建立了基于模糊數(shù)的長周期設(shè)計流水線平衡問題數(shù)學(xué)模型，并提出了基于改進(jìn)交叉算子的高效遺傳算法進(jìn)行求解。
　　 (5)對于流水線的實際應(yīng)用，提出了基于多技能等級、多模式的設(shè)計資源優(yōu)化調(diào)度方法。針對設(shè)計流水線的關(guān)鍵對象——人具有多技

6、能與主動性等特點，提出了基于雙模式網(wǎng)絡(luò)及社會網(wǎng)絡(luò)的資源能力計算方法，通過雙模式向單模式網(wǎng)絡(luò)的映射獲取人員多能力等級，社會網(wǎng)絡(luò)則考慮了人員從他人獲取自己未知知識的能力。最后，基于資源沖突、多項目并行等約束，建立了流水線使用中的資源優(yōu)化調(diào)度模型，并通過二維粒子群算法實現(xiàn)問題求解。
　　 最后，基于以上所提出的理論方法，圍繞某汽車公司研發(fā)需求，開發(fā)了一個基于B/S與C/S模式結(jié)合的原型系統(tǒng)，實現(xiàn)設(shè)計流水線的管理理念，并在該公司車身研發(fā)