[00135237]面向高端模具智能制造的自适应生产控制方法与系统研究

非重复性制造系统的生产调度与控制是现代制造企业生产管控领域的一项重要课题与研究热点。采用工程订货型（Engineering-to-order,简称ETO）单件小批生产方式的模具企业是一类典型的非重复性制造系统。随着汽车、家电、通讯和包装等产业的跨越式发展,也极大的带动了处于上游的模具行业。但总体来看,国内模具产品目前大多集中在技术水平偏低的中低档领域,高端精密模具仍然较依赖日韩西欧等国家。在市场饱和与人力成本攀升等国内制造业大环境的作用下,中低端模具的附加值已经越来越低,同时还遭遇到来自东南亚及东欧等国家日渐明显的价格优势的竞争压力。因此,发展高精模具是我国模具企业实现转型升级的必然选择,而人们对模具成型产品品质的不断追求也为此提供了巨大契机,许多有实力有远见的模具企业已经走在了发展前列。高档模具更具个性化和技术复杂性的特点必将带来制造系统的更高复杂度,而针对此类复杂非重复性制造系统如何进行生产运作控制心展开深入研究,以确保其优态高效运行具有重要的现实意义。因此,本成果以高档模具制造系统生产组织模式为研究背景,聚焦此类复杂制造系统的环境适应性需求,建立了一类新颖的基卡片系统的推拉混合式自适应生产控制方法。其将生产控制功能解耦成一个包含多个分散控制模块的松散耦合控制网络,并在系统受到随机干扰时快速生成响应策略,驱动控制网络进行相关控制活动,以实现系统自适应调整的过程。 主要包含如下四个方面的内容：（1）设计了基于卡片控制系统的推拉混合式运行机制：针对模具制造所属的装配作业车间类型,构建了基于POLCA系统和COBACABANA系统等卡片控制系统运行机制,并通过离散事件仿真揭示了它们对于装配作业车间的控制性能,以及各系统控制参量之间耦合关系。（2）构建了基于预测-反应式策略的全局优化调度方法：模具制造车间属于一高扰动柔性装配作业车间,针对此类车间全局调度问题构建了数学模型及其求解算法,并且基于离散事件仿真技术揭示了在不同扰动强度下调度算法的性能变化。（3）建立了基于任务投放与作业分派集成的推拉混合式生产控制方法：在高扰动车间环境下,上层的全局优化调度难以直接指导车间生产执行,但能够为底层作业控制提供前瞻性指引和控制参数输入。此处的底层作业控制方法即为基于任务投放与作业分派集成的推拉混合式生产控制方法。（4）给出了动态环境下模具热处理工序作业控制问题的前瞻组批算法：模具热处理单元属于一类带随机返工的混合流水批处理工序,针对此类车间的生产控制问题提出了相应的动态调度算法,以同时优化交货准时性、能源利用效率和质量稳定性等目标。本成果将复杂模具制造车间的生产调度与作业控制进行创新性结合,提出了推拉混合型生产调度与控制模式,既能满足复杂模具制造车间的前瞻计划要求,又能实现高扰动车间生产的鲁棒过程管控,能够为高度不确定环境下模具制造系统的稳健运行提供理论基础。