[00135237]面向高端模具智能制造的自適應生產控制方法與系統研究

非重復性制造系統的生產調度與控制是現代制造企業生產管控領域的一項重要課題與研究熱點。采用工程訂貨型（Engineering-to-order,簡稱ETO）單件小批生產方式的模具企業是一類典型的非重復性制造系統。隨著汽車、家電、通訊和包裝等產業的跨越式發展,也極大的帶動了處于上游的模具行業。但總體來看,國內模具產品目前大多集中在技術水平偏低的中低檔領域,高端精密模具仍然較依賴日韓西歐等國家。在市場飽和與人力成本攀升等國內制造業大環境的作用下,中低端模具的附加值已經越來越低,同時還遭遇到來自東南亞及東歐等國家日漸明顯的價格優勢的競爭壓力。因此,發展高精模具是我國模具企業實現轉型升級的必然選擇,而人們對模具成型產品品質的不斷追求也為此提供了巨大契機,許多有實力有遠見的模具企業已經走在了發展前列。高檔模具更具個性化和技術復雜性的特點必將帶來制造系統的更高復雜度,而針對此類復雜非重復性制造系統如何進行生產運作控制心展開深入研究,以確保其優態高效運行具有重要的現實意義。因此,本成果以高檔模具制造系統生產組織模式為研究背景,聚焦此類復雜制造系統的環境適應性需求,建立了一類新穎的基卡片系統的推拉混合式自適應生產控制方法。其將生產控制功能解耦成一個包含多個分散控制模塊的松散耦合控制網絡,并在系統受到隨機干擾時快速生成響應策略,驅動控制網絡進行相關控制活動,以實現系統自適應調整的過程。 主要包含如下四個方面的內容：（1）設計了基于卡片控制系統的推拉混合式運行機制：針對模具制造所屬的裝配作業車間類型,構建了基于POLCA系統和COBACABANA系統等卡片控制系統運行機制,并通過離散事件仿真揭示了它們對于裝配作業車間的控制性能,以及各系統控制參量之間耦合關系。（2）構建了基于預測-反應式策略的全局優化調度方法：模具制造車間屬于一高擾動柔性裝配作業車間,針對此類車間全局調度問題構建了數學模型及其求解算法,并且基于離散事件仿真技術揭示了在不同擾動強度下調度算法的性能變化。（3）建立了基于任務投放與作業分派集成的推拉混合式生產控制方法：在高擾動車間環境下,上層的全局優化調度難以直接指導車間生產執行,但能夠為底層作業控制提供前瞻性指引和控制參數輸入。此處的底層作業控制方法即為基于任務投放與作業分派集成的推拉混合式生產控制方法。（4）給出了動態環境下模具熱處理工序作業控制問題的前瞻組批算法：模具熱處理單元屬于一類帶隨機返工的混合流水批處理工序,針對此類車間的生產控制問題提出了相應的動態調度算法,以同時優化交貨準時性、能源利用效率和質量穩定性等目標。本成果將復雜模具制造車間的生產調度與作業控制進行創新性結合,提出了推拉混合型生產調度與控制模式,既能滿足復雜模具制造車間的前瞻計劃要求,又能實現高擾動車間生產的魯棒過程管控,能夠為高度不確定環境下模具制造系統的穩健運行提供理論基礎。