（管理科学与工程专业论文）网络化制造资源优化配置研究.pdf

西北工业大学博士学位论文摘要 网络化制造资源优化配置研究 摘要 随着信息技术、网络技术、特别是i n t e r n e t 技术的迅速发展和广泛应用， 网络化制造成为近年来最具潜力的制造模式。实现网络化制造的核心及其重要目 标就在于制造资源的优化配置，网络化制造资源优化配置的研究不仅可以丰富和 发展先进制造模式及网络化制造的相关理论和方法，促进相关学科的发展，而且 从实际应用角度看，通过实施网络化制造资源优化配置，可以在全社会范围内实 现制造资源的优化整合，提高制造资源的利用率、提高我国制造业的整体效益。 本文针对网络化制造环境下的制造资源优化配置问题，从总体设计、数学建 模、核心算法设计、以及系统实现等方面进行了深入的研究，主要的研究内容和 成果如下： ( i ) 网络化制造资源优化配置的两级优化策略 提出了网络化制造资源优化配置的两级优化策略：即物理制造单元优 选、工艺规程调度仿真优化；提出了两阶段的物理制造单元优选：即物理制 造单元类型选择、可执行加工路线优化。 ( 2 )物理制造单元类型选择 建立了基于成组技术的制造特征分类编码系统，讨论了物理制造单元类 型选择的基本步骤，研究了基于b p 神经网络的物理制造单元制造能力评价， 并针对神经网络的收敛速度慢及易陷入局部极小等缺点，提出了一种混合遗 。 传算法来优化神经网络的结构并确定网络各层之间的连接权值与阈值，通过 实例仿真验证了算法的有效性。 ( 3 ) 可执行加工路线优化 首先建立了可执行加工路线优化的数学模型，确定了模型的决策空间、 目标函数、及约束条件，并指出该模型属于复杂的多目标、多选择、多约束 背包问题：然后分析了多目标多选择多约束背包问题及多目标优化问题的研 究现状；在此基础之上，将可执行加工路线优化模型分成两种情况进行处理： 当决策者明确给出时间、成本、可靠性三方面的目标权重信息时，将问题转 化为单目标优化问题并提出了一种多选择多约束遗传算法求得最优解；当无 法获得权重时提出了一种并行多目标妥协遗传算法进行求解，算法采用基于 排列的编码方式，由多个子种群独立进化并定期交换最佳个体，适应度计算 采用自适应权重方法及基于距离度量的妥协方法，并通过适应度共享保持种 i 西北工业大学博士学位论文捅要 族多样性，最终求得决策者可接受的妥协解，通过实例仿真验证了算法的有 效性。 ( 4 ) 工艺规程调度仿真优化 首先分析了现有工艺规程设计与生产调度的集成方式，在此基础上提出 了基于工艺规程调度仿真优化的并行分布式工艺规程设计与生产调度集成 框架；建立了工艺规程调度仿真优化的数学模型，确定了模型的决策空间、 目标函数、及约束条件；分析了作业车间调度、协同进化遗传算法及免疫算 法的研究现状；在此基础上提出了一种协同进化免疫遗传算法来同时优化备 选工艺规程组合以及调度方案，通过工艺种群及调度种群的相互促进实现协 同进化，依据抗体的亲和力及抗体浓度来保持群体的多样性，根据抗体的激 励度来进行免疫选择，采用最优解保持策略保证算法的收敛性，考虑编码特 点，工艺抗体采用均匀交叉及随机扰动变异，而调度抗体采用均匀顺序交叉 及倒位变异，通过实例仿真验证了算法的有效性。 ( 5 ) 网络化制造资源优化配置系统实现 研究了基于对象模型技术及x m l 规范的制造资源描述，建立了基于w e b 服务的网络化制造资源优化配置系统体系结构，分析了网络化制造资源优化 配置的业务流程并使用w e b 服务业务流程执行语言进行了描述及整合，最后 讨论了原型系统在企业的应用。 关键词：网络化制造，制造资源，优化配置，物理制造单元，可执行加工路线， 遗传算法，多目标优化，工艺规程，调度仿真，协同进化，免疫遗传算 法，w e b 服务 本文研究工作得到8 6 3 c l m s 课题( 2 0 0 1 a a 4 1 2 0 2 0 ) 、( 2 0 0 1 a a 4 1 2 1 5 0 ) 、 ( 2 0 0 2 a a 4 1 4 0 6 0 ) 的资助。 i i 柏ei ：业人学博七学伊论文英史摘i 婴 r e s e a r c ho nn e t w o r k e dm a n u f a c t u r i n gr e s o u r c e so p t i m i z i n g c o n f i g u r a t i o n ( p h d d i s s e r t a t i o n ) n o r t h w e s t e r np o l y t e c h n i c a lu n i v e r s i t y , x i a n p r c h i n a a b s t r a c t w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n ta n dw i d eu s eo fi n f o r m a t i o nt e c h n o l o g y , n e t w o r k t e c h n o l o g y , a n dt h ei n t e r n e tt e c h n o l o g y , n e t w o r k e dm a n u f a c t u r i n gh a sb e c o m et h e m o s tp r o m i s i n gm a n u f a c t u r i n gm o d ei nr e c e n ty e a r s o n eo ft h ec o r e sa n di m p o r t a n t o b j e c t i v e s o fn e t w o r k e d m a n u f a c t u r i n g i st h e o p t i m i z i n gc o n f i g u r a t i o n o f m a n u f a c t u r i n gr e s o u r c e s t h er e s e a r c ho nn e t w o r k e dm a n u f a c t u r i n gr e s o u r c e s o p t i m i z i n gc o n f i g u r a t i o n ( n m r o c 、n o to n l yc a ne n r i c ha n dd e v e l o pt h er e l e v a n t t h e o r i e sa n dm e t h o d so fa d v a n c e dm a n u f a c t u r i n gm o d ea n dn e t w o r k e dm a n u f a c t u r i n g , s ot op r o m o t et h ed e v e l o p m e n to fp e r t i n e n ts u b j e c t s ，a n db yi m p l e m e n t i n gn m r o c ， a ss e e nf r o mt h ev i e w p o i n to fp r a c t i c a l i t y , b u ta l s oc a nr e a l i z et h eo p t i m i z i n g r e a r r a n g e m e n to fm a n u f a c t u r i n gr e s o u r c e si n t h ew h o l es o c i e t y , s ot oe n h a n c et h e e f f i c i e n c yo fm a n u f a c t u r i n gr e s o u r c e sa n dt h ew h o l eb e n e f i to fm a n u f a c t u r i n g i n d u s t r yi no u rc o u n t r y t h ed i s s e r t a t i o nd e a l sw i t ht h eo p t i m i z i n g c o n f i g u r a t i o no fm a n u f a c t u r i n g r e s o u r c e si nt h en e t w o r k e dm a n u f a c t u r i n ge n v i r o n m e n t t h er e s e a r c hd i s c u s s e si n d e t a i la b o u tt h eo v e r a l ld e s i g n i n g ，m a t h e m a t i c a lm o d e l i n g ，k e ya l g o r i t h m sd e s i g n i n g ， a n ds y s t e mr e a l i z a t i o n t h em a i nc o n t e n t sa n da c h i e v e m e n t so ft h ed i s s e r t a t i o na ma s f o l l o w s ： ( 1 ) t w ol e v e l so p t i m i z i n gs t r a t e g yo fn m r o c t h et w ol e v e l so p t i m i z i n gs t r a t e g yo fn m r o ci sp r o p o s e d ，n a m e l yt h e o p t i m i z a t i o n o f p h y s i c a lm a n u f a c t u r i n gu n i t ( p m u ) ，a n d t h e s i m u l a t i n g o p t i m i z a t i o no fp r o c e s sa n ds c h e d u l e a n dt h et w op h a s e so p t i m i z a t i o no fp m u i s b r o u g h tf o r w a r d ，n a m e l yt h es e l e c t i o no fp m u st y p e ，a n dt h eo p t i m i z a t i o no f e x e c u t a b l em a n u f a c t u r i n gp r o c e s s ( e m p ) ( 2 ) s e l e c t i o no fp m u st y p e t h e c l a s s i f y i n ga n dc o d i n gs y s t e mo fm a n u f a c t u r i n gc h a r a c t c r i s t i c sb a s i n go u g r o u pt e c h n o l o g y i se s t a b l i s h e d a n dt h ep r o c e d u r eo ft h es e l e c t i o no fp m u s 硝北i ：、i k 人学博十学位论文英文摘璎 t y p e i sd i s c u s s e d t h e nt h eb pn e u r a ln e t w o r ki su s e dt oe v a l u a t et h e m a n u f a c t u r i n gc a p a b i l i t i e so fp m u t oo v e r c o m et h es h o r t c o m i n g so fn e u r a l n e t w o r ki ns l o ws p e e do f c o n v e r g e n c ea n df r e q u e n t l yc o n v e r g et ol o c a lo p t i m a l ，a h y b r i dg e n e t i ci sp u tf o r w a r dt oo p t i m i z et h es t r u c t u r eo fn e u r a ln e t w o r ka n dt o d e t e r m i n et h e w e i g h t sa n d t h r e s h o l d sb e t w e e n l a y e r ss i m u l t a n e o u s l y a s i m u l a t i o ne x a m p l ei su s e dt ov e r i f yt h ev a l i d i t yo ft h ea l g o r i t h m ( 3 ) o p t i m i z a t i o no fe m p f i r s t ，t h em a t h e m a t i c sm o d e lo fe m po p t i m i z a t i o n i s e s t a b l i s h e d ，t h e d e c i s i o n m a k i n gs p a c e ，o b j e c t i v ef u n c t i o n s ，a n dc o n s t r a i n t so ft h a tm o d e la r e d e t e r m i n e d a n dp o i n to u tt h a tt h em o d e lb e l o n g st oc o m p l i c a t e dk n a p s a c k p r o b l e mo fm u l t i p l e o b j e c t i v e ，m u l t i p l e c h o i c e ，a n dm u l t i p l e c o n s t r a i n t t h e nt h e s t a t eo ft h ea r ti sa n a l y z e da b o u tt h ek n a p s a c kp r o b l e mo fm u l t i p l e o b j e c t i v e ， m u l t i p l e - c h o i c e ，m u l t i p l e - c o n s t r a i n t ，a n dt h ep r o b l e m o fm u l t i p l e o b j e c t i v e o p t i m i z a t i o n o nt h eb a s i so ft h e s e ，t h eo p t i m i z a t i o no fe m p i sc l a s s i f i e di n t ot w o c i r c u m s t a n c e s i ft h ed e c i s i o n m a k e rc a ng i v et h es p e c i f i co b j e c t i v ew e i g h t so f t i m e ，c o s t ，a n dr e l i a b i l i t y , t h e nt h ep r o b l e mc h a n g i n gt oas i n g l e o b j e c t i v e o p t i m i z a t i o na n dt h em u l t i c h o i c e sa n dm u l t i c o n s t r a i n t sg e n e t i ca l g o r i t h mi s u s e dt os o l v ei t e l s ei ft h e r e i sn o o b j e c t i v ew e i g h t ，t h ep a r a l l e l m u l t i p l e - o b j e c t i v ec o m p r o m i s e dg e n e t i ca l g o r i t h mi su s e dt os o l v et h ep r o b l e m t h ea l g o r i t h mu s e st h ec o d i n gm e t h o db a s e do np e r m u t a t i o n ，a n di th a san u m b e r o fs u b p o p u l a t i o n sw h i c he v o l v e i n d e p e n d e n t l y a n di n t e r c h a n g et h eb e s t c h r o m o s o m e st oe a c ho t h e r t h ea d a p t i v ew e i g h t sa p p r o a c ha n dt h ec o m p r o m i s e d a p p r o a c hb a s i n go nd i s t a n c ea r eu s e dt od e t e r m i n et h ef i t n e s so fc h r o m o s o m e s ， a n df i t n e s ss h a r i n gm e t h o di sa l s ou s e dt ok e e pt h ep o p u l a t i o nd i v e r s i t y f i n a l l y , t h ec o m p r o m i s e ds o l u t i o ni so b t a i n e df o r t h ed e c i s i o n m a k e r as i m u l a t i o n e x a m p l ei su s e dt ov e r i f yt h ev a l i d i t yo ft h ea l g o r i t h m ( 4 ) s i m u l a t i n go p t i m i z a t i o no fp r o c e s s & s c h e d u l e t h ee x i s t i n gi n t e g r a t i o nm e t h o d so fp r o c e s sp l a n n i n ga n ds c h e d u l i n ga r e a n a l y z e d o nt h eb a s i so ft h e s e ，t h ep a r a l l e ld i s t r i b u t e di n t e g r a t i o nf r a m e w o r ko f p r o c e s sp l a n n i n ga n ds c h e d u l i n gb a s i n go ns i m u l a t i n go p t i m i z a t i o no fp r o c e s s s c h e d u l ei sp u tf o r w a r d t h em a t h e m a t i c a lm o d e lo ft h es i m u l a t i n go p t i m i z a t i o n o fp r o c e s s & s c h e d u l ei se s t a b l i s h e d t h ed e c i s i o n m a k i n g s p a c e o b j e c t i v e f u n c t i o n s a n dc o n s t r a i n t so ft h a tm o d e la r cd e t e r m i n e d t h es t a t eo ft h ea r ti s i v 两北1 业大学溥十学竹论文 英文捕j 耍 a n a l y z e da b o u tj o bs h o ps c h e d u l i n g ，c o e v o l u t i o n a r yg e n e t i ca l g o r i t h m ，a n d i m m u n ea l g o r i t h m o nt h eb a s i so ft h e s e ，ac o - e v o l u t i o n a r yi m m u n eg e n e t i c a l g o r i t h mi s d e v i s e dt oo p t i m i z et h ec o m b i n a t i o no fs u b s t i t u t a b l ep r o c e s sa n d p r o d u c t i o n s c h e d u l e s i m u l t a n e o u s l y c o e v o l u t i o n a r y i sr e a l i z e d b y t h e i n t e r a c t i o nb e t w e e np r o c e s sp o p u l a t i o na n ds c h e d u l ep o p u l a t i o n ，t h ea f f i n i t ya n d c o n c e n t r a t i o no fa n t i b o d yi su s e dt ok e e pt h ed i v e r s i t yo fp o p u l a t i o n ，t h ea c t i v i t y o fa n t i b o d yi su s e dt or e a l i z ei m m u n es e l e c t i o n ，a n dt h ee l i t i s mk e e p i n g s t r a t e g y i su s e dt og u a r a n t e et h ec o n v e r g e n c eo ft h ea l g o r i t h m a c c o r d i n gt ot h e c h a r a c t e r i s t i c so fc o d e s ，t h eu n i f o m ac r o s s o v e ra n dr a n d o md i s t u r b a n c em u t a t i o n i su s e df o rt h ep r o c e s sa n t i b o d y , w h e r e a st h eu n i f o r mo r d e rc r o s s o v e ra n dr e v e r s e m u t a t i o ni su s e df o rt h es c h e d u l ea n t i b o d y as i m u l a t i o ne x a m p l ei su s e dt ov e r i f y t h ev a l i d i t yo ft h ea l g o r i t h m ( 5 ) r e a l i z a t i o no fn m r o c s y s t e m t h ed e s c r i p t i o no fm a n u f a c t u r i n gr e s o u r c e sb a s i n go no b j e c tm o d e li n g t e c h n o l o g y ( o m t ) a n dx m ls c h e m ai sd i s c u s s e d ，t h es y s t e ma r c h i t e c t u r eo f n m r o c b a s i n go nw e b s e r v i c ei sp r o p o s e d t h eb u s i n e s sp r o c e s so fn m r o ci s a n a l y z e d ，a n dt h eb u s i n e s sp r o c e s se x e c u t i o nl a n g u a g ef o rw e bs e r v i c e s ( b p e l 4 w s ) i s u s e dt od e s c r i b ea n dr e a r r a n g et h ep r o c e s s a tl a s t ，t h ea p p l i c a t i o n o ft h ep r o t o t y p es y s t e mi nt h ee n t e r p r i s ei si l l u s t r a t e d k e y w o r d s ：n e t w o r k e dm a n u f a c t u r i n g ，m a n u f a c t u r i n gr e s o u r c e s ，o p t i m i z i n g c o n f i g u r a t i o n ，p h y s i c a lm a n u f a c t u r i n gu n i t ，e x e c u t a b l em a n u f a c t u r i n g p r o c e s s ，g e n e t i ca l g o r i t h m ，m u l t i p l eo b j e c t i v eo p t i m i z a t i o n ，p r o c e s s ， s c h e d u l i n gs i m u l a t i o n ，c o e v o l u t i o n a r y , i m m u n eg e n e t i ca l g o r i t h m ， w e bs e r v i c e t h ed i s s e r t a t i o ns u p p o r t e db yt h en a t i o n a lh i - t e c h n o l o g yr & d p r o g r a m ，c h i n a ( g r a n tn o ：2 0 0 1 a a 4 1 2 0 2 0 ，2 0 0 1 a a 4 1 2 1 5 0 ，2 0 0 2 a a 4 1 4 0 6 0 ) v 西北工业大学博士学位论文捅要 族多样性，最终求得决策者可接受的妥协解，通过实例仿真验证了算法的有 效性。 ( 4 ) 工艺规程调度仿真优化 首先分析了现有工艺规程设计与生产调度的集成方式，在此基础上提出 了基于工艺规程调度仿真优化的并行分布式工艺规程设计与生产调度集成 框架；建立了工艺规程调度仿真优化的数学模型，确定了模型的决策空间、 目标函数、及约束条件；分析了作业车间调度、协同进化遗传算法及免疫算 法的研究现状；在此基础上提出了一种协同进化免疫遗传算法来同时优化备 选工艺规程组合以及调度方案，通过工艺种群及调度种群的相互促进实现协 同进化，依据抗体的亲和力及抗体浓度来保持群体的多样性，根据抗体的激 励度来进行免疫选择，采用最优解保持策略保证算法的收敛性，考虑编码特 点，工艺抗体采用均匀交叉及随机扰动变异，而调度抗体采用均匀顺序交叉 及倒位变异，通过实例仿真验证了算法的有效性。 ( 5 ) 网络化制造资源优化配置系统实现 研究了基于对象模型技术及x m l 规范的制造资源描述，建立了基于w e b 服务的网络化制造资源优化配置系统体系结构，分析了网络化制造资源优化 配置的业务流程并使用w e b 服务业务流程执行语言进行了描述及整合，最后 讨论了原型系统在企业的应用。 关键词：网络化制造，制造资源，优化配置，物理制造单元，可执行加工路线， 遗传算法，多目标优化，工艺规程，调度仿真，协同进化，免疫遗传算 法，w e b 服务 本文研究工作得到8 6 3 c l m s 课题( 2 0 0 1 a a 4 1 2 0 2 0 ) 、( 2 0 0 1 a a 4 1 2 1 5 0 ) 、 ( 2 0 0 2 a a 4 1 4 0 6 0 ) 的资助。 i i 西北工业大学 学位论文知识产权声明书 本人完全了解学校有关保护知识产权的觌定，即：研究生在校攻读 学位期间论文工作的知识产权单位属于西北工业大学。学校有权保留并 向国冢有关部门或机构送交论文的复印件和电子版。本人允许论文被查 阅和借阅。学校可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进 行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 同时本人保证，毕业后结合学位论文研究课题再撰写的文章一律注明作 者单位为西北工业大学。 保密论文待解密后适用本声明。 学位论文作者签名：查蔓盈塑 拇月l t - 日 指导教师签名：翌蔓至堑望乒 k 钒年1 月5e l 西北工业大学 学位论文原创性声明 秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人郑重声明：所呈交的 学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所 知，除文中已经注明引用的内容和致谢的地方外，本论文不包含任何其 他个人或集体已经公开发表或撰写过的研究成果，不包含本人或他人已 申请学位或其它用途使用过的成果。对本文的研究做出重要贡献的个人 和集体，均已在文中以明确方式标明。 本人学位论文与资料若有不实，愿意承担一切相关的法律责任。 学位论文作者签名：量垒翌 w 弼咕年t 月毕日 西北丁业大学博十学何论文第一章绪论 1 1 引言 第一章绪论 当今市场需求瞬息万变、难以预测，顾客的需求向多样化发展，产品的更新 换代日益加速，客户化、小批量、多品种、快速交货的生产要求不断增加。在这 样的环境下，一个制造企业要想在激烈的竞争中求得生存，取得较大的市场份额， 就必须具备四种能力：创新竞争能力、时问竞争能力、质量竞争能力和价格竞争 能力，但是任何单个组织不可能长期具有高水平的竞争力。传统的以本企业所拥 有的制造资源束组织生产、追求“大而全”、追求规模效益的企业，以及组织结 构相对固定、制造资源相对集中的传统制造模式已经不能适应社会的发展，需要 建立一种订单驱动的网络化制造模式n 1 。 网络化制造模式的需求一方面来自于市场竞争的压力，另一方面来自于企业 提高自身生产经营管理水平的需要，信息技术与网络技术，特别是i n t e r n e t 技 术的迅速发展和广泛应用，促进了网络化制造的研究与应用。1 。通过实施网络化 制造，可以将地理位置上分散的企业和各种资源集成在一起，形成一个逻辑上集 中，物理上分散的虚拟组织，并通过虚拟组织的运作实现对市场需求的快速响应， 提高参与网络化制造的企业群体或产业链的市场竞争能力。 杨文通等人。1 给出了网络化制造的定义：面对市场需求与机遇，针对某一特 定产品，利用以i n t e r n e t 网络为标志的信息高速公路，灵活而快速地组织社会 制造资源( 人力、设备、技术、市场等) 、按照资源优势互补的原则，迅速地组 成一种跨地域、靠电子网络联系的统一指挥的运营实体。 从网络化制造的定义可以看出，实现网络化制造的核心及其重要目标就在于 制造资源的优化配置。而且从实际应用角度看，在我国现有生产环境中制造资源 分布存在着严重的不均衡：一方面许多中小企业常常由于某些制造资源瓶颈的限 制导致无法按时完成订单，另一方面大量的关键制造资源集中在效益并不很好的 大型企业，由于订单较少而导致制造资源利用率很低共至是闲置浪费。 因此，网络化制造资源优化配置的研究不仅是实现网络化制造的关键，而且 在实际生产中可以帮助中小企业从根本上节约制造资源的投资，提高大型企业制 两北1 ：业大学博十学位论文第一章绪论 造资源投资的回报率，加强企业对需求变化的向应能力、缩短产品制造周期、降 低制造成本，从而提高我国制造业的总体竞争能力。 1 2 相关研究现状 1 2 1 制造资源建模研究综述 建立统一及共享的制造资源模型是实现网络化制造环境下资源优化配置的 基础，网络化制造资源优化配置中的诸环节均与制造资源密切相关，但是不同的 环节对制造资源的信息需求却不尽相同，若采用各自为政的做法，必然存在数据 冗余，无法保持制造资源数据的一致性。因此，有必要建立统一及共享的制造资 源信息模型：在内容上，该模型必须满足各应用环节的要求；在形式上，应针对 不同应用层次和环节给出相应的制造资源描述视图，i 葫足各自的信息需求；在性 能上，应保证设备资源信息的完备性及一致性；在结构上，应保持相对的独立性。 针对制造资源建模问题，国内外学者们已提出了许多有价值的思想与方法， 例如： 夺j a ys t e e l e 等人“利用面向对象技术对制造资源进行建模，将产品设计、可 制造性分析、工艺规程设计、制造成本计算、质量控制、制造资源获取、生 产计划与调度等活动集成起来。 夺am o l i n a 等人“埽0 用面向对象方法描述企业制造能力的制造信息模型，该模 型具有四个功能层次：工厂、车间、制造单元、工作站( 设备) ，描述企业 制造能力三方面信息：制造资源( 机床、工装、操作者) 、制造工艺( 加工 工艺、装配工艺) 、制造策略( 如何组织利用制造资源) 。 夺高亮等人分析了基于i - h t m l + 、智能代理技术、c o b r a 、及e d i 等资源集 成方法的局限性，讨论了基于x m l 的制造资源集成的优点及实现方法。 夺倪中华等人“基于s t e p 建立了制造资源能力模型，并研究了e x p r e s s 方法描 述的制造资源模型到x m l 的映射。集成s t e p 标准和x m l 规范是网络化环境 下信息建模的趋势，因此i s o 组织对产品数据的国际标准做了扩展和完善： i s 01 0 3 0 3 0 0 2 8 ( e x p r e s s 模式和数据的x m l 描述的实现方法) 提供了产品数 据描述，指定了e x p r e s s 语言和描述语法之自j 的映射，任何e x p r e s s 模式或 者它所描述的数据和模式都可以被x m l 表示”1 。 两北i 。业人学博十学伊论文第一章绪论 1 2 ，2 制造伙伴选择研究综述 从众多的网上制造资源中选择出满足一定约束条件的最优制造伙伴是网络 化制造资源优化配置的关键技术之一。制造伙伴选择是典型的多目标决策 ( m u l t i o b j e c t i v ed e c i s i o nm a k i n g ，m o d m ) 问题，国内外学者们对此进行了大 量的研究，根据所采用的方法可以将现有研究分为： 夺数据包络分析 t a l l u r i 等人。1 提出了一种设计有效动态联盟的两阶段定量框架，在该框 架中，第1 阶段利用数据包络分析( d a t ae n v e l o p m e n ta n a l y s i s ，d e a ) 辩 识出所谓的“有效”业务过程，第2 阶段在第l 阶段的基础上利用o - l 整数 目标规划进行优化，选择出有关伙伴组成动态联盟。 夺层次分析法及模糊层次分析法 戴勇“”通过三阶段选择确定物流联盟伙伴：首先根据层次分析法 ( a n a l y t i ch i e r a r c h i c a lp r o c e s s ，a i i p ) 进行定性指标层次分析，确定候 。选企业的综合素质；然后将评价结果作为d e a 分析的输出项，结合定量指标 得出d e a 有效性企业；最后通过0 - 1 规划模型得出组建联盟的伙伴。 l m i k h a i l o v “”通过修正评价指标两两间的比较标度，采用模糊层次分析 ( f u z z ya n a l y t i ch i e r a r c h i c a lp r o c e s s ，f a h p ) 理论计算指标的权重向 量，根据目标函数的排序结果获得最优选择方案。 夺 分支定界算法 w h i p 等人“”应用o l 整数规划描述虚拟企业伙伴选择多目标决策模 型，通过消除无效候选企业缩小求解空间，采用嵌入项目调度的分支定界算 法( b r a n c ha n db o u n da l g o r i t h m ，b b a ) 实现虚拟企业伙伴选择。 夺人工神经网络 徐晓燕“3 1 采用三层8 p 人工神经网络( a r t i f i c i a ln e u r a ln e t w o r k ，a n n ) 模型进行制造型企业供应链合作伙伴选择：网络的输入节点数为1 5 ，表示 1 5 个经量化的评价指标；隐层节点为3 2 ：输出节点数为1 ，表示供应链合作 伙伴的评价，评价值为 o ，1 区间中的值，评价值越大表示该合作伙伴越好。 夺遗传算法 冯蔚东等人“”提出了一个基于遗传算法( g e n e t i ca l g o r i t h m ，g a ) 的动 态联盟伙伴选择优化模型和算法，该算法考虑了成本、时问、风险等三方面 因素，采用二进制编码方式，代码串l 的长度取决于所考察的候选企业的个 数。曹洪医等人“”考虑时间、费用和风险三个因素，建立伙伴选择的多目标 3 村北。f ：业大学博十学 市论文第一章绪论 非线性规划模型，采用自然编码方式，利用带自适应移动线技术的遗传算法 进行求解。w h i p 等人“”利用遗传算法进行伙伴挑选，得到初始种群，在算 法的第二阶段通过模糊决策规则利用项目调度计算各个相应的指标，对挑选 出来的染色体中的某些位进行基因改良，产生新的下一代种群，该算法可称 为嵌入模糊决策调度的遗传算法。 夺制造伙伴选择的实现技术 从实现技术角度来看，许多学者们在实现制造伙伴选择时采用了多 a g e n t 技术及h o l o d 技术。例如，s o b a ba b b a sp e t e r s e n 等人“7 1 提出了基于 a g e n t 的虚拟企业模型：用软件a g e n t 来表示虚拟企业的合作伙伴，通过分 析伙伴选择过程中的a g e n t 之间的交互协议来说明该虚拟企业模型如何支持 伙伴选择的不同过程，通过委派a g e n t ( d e l e g a t i o na g e n t ，d a ) 来寻找下 一个虚拟企业机遇以及代表合作伙伴进行谈判工作，可以使合作伙伴有时间 进行实际的作业。z h il i u 等人“”利用i , f r a m e w o r k 对虚拟企业进行建模， 用战略a g e n t 来描述合作伙伴，用依赖关系来描述合作伙伴之间的合作关系， 采用基于a g e n t 及面向目标的方法来分析实现虚拟企业。m i h a e l a u l i e r u 等 人“”采用全能( h o l o n i c ) m a s 系统结构，陔系统由能够自适应的多层递归嵌套 自相似结构一即子整体( h o l o n ) 来实现系统的设计目标，其中h o l o n 由一组 a g e n t 组成。 夺制造伙伴选择的实现方式 从实现方式角度来看，许多学者们将制造伙伴选择同相关活动集成进行。 例如，x n c h u 等人1 将产品设计同制造伙伴选择集成进行，将制造伙伴 的选择分为两个部分：制造伙伴类型选择及制造伙伴选择，在制造伙伴类型 选择中使用成组( g t ) 技术，在制造伙伴选择阶段使用a h p 方法。i o a n n i s m i n i s 等人o ”将产品可制造性评价及制造伙伴选择并行进行，在进行可制造 性评价时要考虑备选制造伙伴的能力，开发人员选择出最适合产品设计并满 足制造成本及时问要求的制造伙伴，从而将产品设计了千发及制造活动紧密集 成。 1 2 3 工艺设计和生产调度集成研究综述 研究制造资源优化必然涉及生产调度，工艺设计和生产调度是制造系统中的 两个重要组成部分。通过工艺设计与生产调度的集成与优化，可在工艺设汁时就 考虑到未来加工现场的资源利用状况，这对于消除加工现场资源冲突、提高总设 4 阿北l 业入学博十学位论文第一章绪论 备利用率、减少产品制造周期、提高产品质量和缩减制造成本具有重要影响。 从传统的观点来看，工艺设计和生产调度之间是相互独立和串行的，工艺设 计确定产品加工顺序、加工方法、工艺参数及产品制造所需的制造资源，制造时 间等，是连接产品设计与制造的桥梁；生产调度对将要进入或已经进入加工的零 件在制造环境的约束下进行整体优化，是生产准备和具体工艺实施过程的纽带。 由于两者的分离，所生成的工艺文件是静态和刚性的，因而在实际应用中经常造 成资源冲突以及严重的设备负荷不平衡问题，造成时间与成本的浪费，失去了其 作为加工指导的意义。m a n i s hk u m a r 等人“2 指出了传统工艺设计和生产调度流 程存在的五点问题： 1 工艺规程设计人员假定车间是空闲的且资源是无限的，因此重复选择最适 合的设备，经常造成资源冲突以及严重的设备负荷不平衡问题； 2 工艺规程设计和调度的目标有时会发生冲突，工艺规程设计主要考虑的是 技术因素，而调度更注重时间和成本因素； 3 由于瓶颈设备故障、工具、材料、人员等不到位、订单耿消、以及交货期 的改变等因素，使得调度仿真阶段所产生的合理调度可能有所改变，必须 锺：新进行调度； 4 - 实际生产中工艺规程设计和调度都是多目标优化问题； 5 由于生产环境的动态本质，使得工艺规程设计和执行工艺规程之间的时问 延迟会导致最优工艺规程的无效。 根据以上分析可以看出c a p p 与调度集成的必要性，正是因为如此，工艺设 计与生产调度的集成成为近年来的研究热点。国内外学者此问题进行