大规模混杂制造系统性能分析与结构布局技术

The large-scale hybrid manufacturing system is studied.The system is disturbed by stochastic events such as breakdown of machines,etc, so that the constitutions of the system such as machines may have several stochastic states.The study sets up a a hierarchical analysis model by the system decomposition method. Meanwhile, the performance analysis techniques of manufacturing units which have stochastic characteristics described above are offered. After that, combining the technique principle of the improved system aggregation method and the system decomposition method, the study develops a so-called "hierarchical decomposition and bidirectional recursive iterative (HDBRI)" technique and corresponding algorithm, which can be utilized to analyze the performance of large-scale manufacturing system disturbed by stochastic events. In the end,optimal structure layout techniques for large-scale manufacturing systems are offered based on the HCDBRI technique. . The study belongs to interdiscipline domain and aims to solve performance analysis and structure layout problems of modern manufacturing enterprises even supply chain systems in which the correlation and systematization are strengthened day by day. So the study has great value in scientific researching and has great potential power in application.

面向大规模制造系统，继承不可靠制造系统的研究成果，以随机故障为代表，模拟系统构成如设备等存在随机事件扰动从而可能具有多种随机状态的情况，利用混杂生产线分解技术构造递阶分析模型，在发展多随机状态下相关制造单元性能分析技术的基础之上，融合当前混杂生产线系统综合改进方法和分解方法的技术思想，提出一种"递阶分解双向递推迭代"的技术分析思路与相应算法，解决随机事件影响下大规模制造系统的性能分析问题，并以之为依托，提出相应的系统结构布局优化技术。. 本项目为交叉学科的应用基础性问题与研究前沿，拟解决关联性、系统性日益增强的现代制造企业乃至供应链层次的复杂制造网络的系统性能分析与总体结构布局问题，具有较强的科学研究价值和应用潜力。

项目以受随机故障等随机事件影响的规模化复杂制造系统为研究对象，研究制造网络递阶分解拆分问题，发展了一种新的混杂生产线系统综合分析技术，该技术对非相似程度越高的生产线较传统方法具有较高分析精度；同时提出了四种新的非相似型生产线相似分解转换技术，该技术较传统技术对具有弱非相似型的生产线系统具有较高分析精度，并且澄清和回答了传统技术遗留未回答的若干技术问题；同时研究了系统制造单元分析问题，新发展了多随机状态下双设备生产线单元系统综合分析技术，给出了相应综合计算公式，丰富了混杂生产线系统分析方法库；并基于系统分解思想，分别提出了混杂平行生产线、装配生产线等典型制造单元的系统性能分析技术， 在此基础上，研究了制造网络系统综合分析技术，提出了以装配生产线系统分析算法作为基本算法框架的混杂制造系统综合分析方法及部分过程故障分析技术，并基于Arena进行二次开发，在解决生产线“阻塞”与“饥饿”规则实现、规模化快速建模、统计信息获取、缓冲区容量内部二次分配及取料规则实现等核心技术问题的基础上，提出一种混杂制造系统的仿真技术并开发出相应仿真工具，解决受随机事件影响的规模化混杂制造系统仿真分析手段问题，在一定程度上满足不可靠制造系统研究领域对仿真平台的应用需求；并研究制造网络柔性结构布局，提出若干基于启发式算法的在线调度技术以及流水线缓冲区容量优化分配技术。本项目公开发表科研论文10篇，其中SCI/EI收录5篇，外刊5篇；获发明专利1项；在国内外进行学术交流11次；培养研究生11名,毕业7名。