模具制造系统负荷均衡化与生产进度控制方法研究

本项目以大型模具制造企业的生产计划与控制为背景，首先分析随机环境下多项目驱动的多层次非重复性生产系统的运作控制结构，提出了一套兼有多种投放方式与每日滚动车间负荷计划相结合的有效负荷均衡化的控制机制；接着分别研究各层随机动态负荷控制模型与优化其负荷控制参数的随机稳态模型，以及它们之间的关联，通过优化各层的负荷控制参数，提高各层随机动态负荷控制模型的效果；最后采用分析与仿真相辅相成的技术手段，不仅可以帮助确定优化模型中的一些概率参数，又可以对负荷均衡化的效果进行验证和评估。具体包括：企业总体负荷均衡化与订单进度控制方法，考虑订单生产的多可选工艺路线、具有订单投放控制机制、以及共享资源随机可获得性等特点，建立制造项目的Markov决策过程状态演化模型，采用时间限制与空间近似原则求解。车间负荷均衡化与部件生产进度控制方法，考虑含有研合工序（两个不同类型的工件配对同时在同一台设备上加工曲面，加工后同类工件间不再具备互换性）的车间特点，建立车间的排队网模型。在此基础上建立车间投放负荷均衡化控制参数的稳态随机规划模型，优化负荷控制参数，提高车间排队网模型的功效。工作中心负荷均衡化与工件生产进度控制方法，由于通过一个工作中心的同类工件可能具有大致相同的工艺路线，但其中一些工件并非每道工序都需要加工，即这些工件具有一些可跳过的工序。考虑到这些工件的存在，以及多工序合并的情形（有些设备的自动化程度高）特点，需要以同样的设备为基本单位建立工作中心的排队网模型。在此基础上建立工作中心投放负荷均衡化控制参数的稳态优化模型，优化负荷控制参数，从而改善工件投放负荷均衡化控制效果。建立负荷均衡化控制与订单/部件/工件进度控制效果的仿真评估系统，将企业的实际运行数据导入该仿真系统作为初始设置，利用优化——仿真——再优化的反复多次循环，最终使得参数优化的结果与仿真结果基本吻合。其特色与创新之处体现在：提出了一种符合大型模具企业生产组织方式的多层多级负荷均衡化控制结构与控制策略；采用多种随机动态数学模型描述系统不同层面的随机动态行为；采用稳态随机规划模型优化负荷控制参数；从企业的生产实际情况出发，提出了新颖的随机动态模型的近似原则与求解算法。成果能帮助模具制造企业控制在制模具的进度以确保准时交货。