（管理科学与工程专业论文）面向敏捷制造的协同生产管理及其系统研究.pdf

摘要 ， f 敏捷制造作为一种新的面向2 1 世纪的制造战略，由于它能快速聚集各企 业优势资源，迅速将市场机会转变为刚户的实际需求，有效缩短“概念一一 现金”的时间，极火地增强企业在市场竞争中的应变能力，己越来越受到企 业界和各相关学科的关注。但由于敏捷制造建立在虚拟企业这种新型动态企 业组织形态的基础之上。并具有物理范围的分布性等特点，使得敏捷制造环 境与以单体企业为组织形态的其他现行生产制造( 如计算机集成制造、精益 生产) 环境存在许多根本性差别，因而导致以现行生产系统为研究对象的生 产管理理论和方法难以满足敏捷制造环境对生产管理的要求。如何构造一套 适应敏捷制造要求的生产管理理论体系，使来自于不同企业实体的各种分布 式生产制造资源能协调一致地工作，形成统_ 整体以实现敏捷制造的最终目 标，是敏捷制造对生产管理提出的重大课题。r 1 本文以此为研究对象，以国家教育部博士点基金项目和国家8 6 3 c i m s 应 用示范工程项目为背景，在对敏捷制造概念特征及其体系结构，虚拟企业的 概念、形式模型及其动态特性进行深入分析的基础上，对满足敏捷制造要求 的生产管理及其系统构造进行研究，提出了一种面向敏捷制造的协同生产及 其管理系统的概念框架、实现模式和基丁多智能体的协同生产系统结构和协 同运行机制及其算法，构造了实现协同生产所需的制造资源选择的指标体系、 选择决策模型和算法。最后结合实例，对所构造的模型进行了实证分析。f 本 文分7 章对上述各方面进行了较全面深入系统的阐述。 、 第一章分析了当前制造企业所面l 临的生存与发展环境，论述了当前制造 技术与系统的发展趋辨，指出敏捷制造是当今制造企业制造模式的战略选择， 从而论证了对敏捷制造及其系统与实现模式研究的必要性。以此为基础，本 章进一步阐述了敏捷制造实施的关键在于构建一个符合其要求的建立在虚拟 企业形态之上的协同生产系统，明确指出了本文的研究意义、研究应达到的 目标和研究内容。 第二章以敏捷制造及其系统实现为研究对象，较全面系统地对敏捷制造 的相关文献进行了综合论述，指出了敏捷制造的概念特征、敏捷性的影响因 素与度量方法、敏捷制造系统的构造与实施要件、敏捷制造实施问题与担忧。 在此基础上，本章对如何构造更加合理的敏捷制造体系结构进行研究，提出 了一种由概念层、使能层、基础设施层三层组成的敏捷制造体系结构，为实 施敏捷制造指明了实现方式和控制要素。 第3 章对敏捷制造的固有组织形态虚拟企业进行研究，通过文献综 述，论述了虚拟企业的概念、特点及其与其它组织形态的差异，借助多组织 成员的搏弈模型，对虚拟企业的稳定性进行了分析，指出了虚拟企业组建中 应注意的问题。 第4 章在对敏捷制造与虚拟企业对生产管理要求进行分析的基础上，论 述了进行协同生产及其管理系统研究的必要性，通过相关论文综述，了解了 协同生产相关研究的研究现状与进展，进而提出了协同生产与协同生产管理 的概念、协同生产管理的研究内容、协同生产管理的实现模式，运用经济学 分析方法，对协同生产的经济性进行了分析，指出了协同生产的经济学意义。 第5 章以敏捷制造环境下协同生产的关键问题之制造资源的选择 决策为研究对象，在综合分析了有关制造资源选择指标体系、选择模型的利 弊后，结合敏捷制造的要求，构造了由敏捷性、领先性、相融性、互补性、 依赖性、投入性六大类指标和1 9 小类共3 9 个指标组成的制造资源评价指标 体系，结合i 标度法、效用函数法对传统a h p 方法进行了改进，提出了 种修改后的a h p 方法，提出了虚拟价值作为方案评价指标的概念和算法，并 结合实例进行了实证研究。 第6 章运用多智能体技术和协同论思想对协同生产的任务描述、协同 生产资源概念模型、虚拟企业形式模型、虚拟企业内部结构等进行了论述， 构造了一种基于多智能体的协同生产系统模型，并详细论述了该系统总体结 构和智能体内部结构。 第7 章以一种多级分布式制造系统为例，应用第6 章所构造的多智能体 系统，对其协同生产机制进行研究，提出了基于智能体的系统框架，构造了 c m c 内部集成决策的协同机制、c m c 之间协同生产机制、c m c 与p a c 之间 多级集成协同生产机制，最后以一种印刷电路板的二级生产系统为例，进行 了模拟试验。试验结果表明，本文所构造的协同生产模型优于其它两种方法。广一。 关键词：敏捷制造、虚拟企业、多智能体、协同生产、 协同生产管理、协同生产机制 a b s t r a c t a g i l em a n u f a c t u r i n g ( a m ) ，w h i c hi s c a l l e da san e wm a n u f a c t u r i n gs t r a t a g e m o r i e n t e do n2 l ”c e n t u r y h a sb e e nt a k i n gm o r ea n dm o r ea t t e n t i o nb ye n t e r p r i s e s a n dr e l a t i o n a ls u b j e c t sb e c a u s ei tc a nq u i c k l yi n t e g r a t et h es t r e n g t hr e s o u r c e sf r o m m a n yd i f f e r e n te n t e r p r i s e sa n d c a nf a s tt r a n s l a t ea nm a r k e tc h a n c ei n t oaf a c t r e q u i r e m e n to fc u s t o m e r s b u ta mi sb a s e do nv i r t u a le n t e r p r i s e ( v e ) w h i c hi s v e r yd i f f e r e n tf r o ma c t u a le n t e r p r i s e s ，s ot h ep r o d u c t i o nm a n a g e m e n t b a s e do na m i sv e r yd i f f e r e n tf r o mt h ep r o d u c t i o nm a n a g e m e n tb a s e do ne x i s t i n gm a n u f a c t u r i n g m o d e l s ，s u c ha sc o m p u t e ri n t e g r a t e dm a n u f a c t u r i n gs y s t e mo rl e a np r o d u c t i o n ，s o i ti s v e r yn e c e s s a r yt oc o n s t r u c tap r o d u c t i o nm a n a g e m e n ts y s t e mt h a t m e e t st h e n e e d so f a m t l a i sa r t i c l et a k e st h e s y s t e m a s s t u d yo b j e c t t h es t u d y c o n t a i n s ：t h e c h a r a c t e r i s t i c so fa ma n di t ss y s t e m a t i cs t r u c t u r e ；t h ed e f i n i t i o no fv ew i t hi t s f o r ma n d d y n a m i cp r o p e r t y ；t h es y n e r g y p r o d u c t i o ng e a r e d t oa ma n dt h e c o n c e p t i o n a n d r e a l i z i n g m o d e lo fi t s m a n a g e m e n ts y s t e m ；t h es y s t e m a t i c s t r u c t u r ea n do p e r a t i n gm e c h a n i s m so fs y n e r g yp r o d u c t i o nb a s e do nm u l t i a g e n t ； t h ei n d i c a t o r m o d e l sa n d a l g o r i t h m o ft h ee v a l u a t i o na n ds e l e c t i o nf o r m a n u f a c t u r er e s o u r c e sn e e d e di n r e a l i z i n gt h es y n e r g yp r o d u c t i o n i t i n d i c a t e s c o m p r e h e n s i v e t h o r o u g ha n ds y s t e m a t i cv i e w so nt h ea b o v e m e n t i o n e ds u b j e c t si n 7c h a p t e r s c h a p t e r l a n a l y s e st h el i v i n g a n dd e v e l o p i n ge n v i r o n m e n tt ow h i c ht h ec u r r e n t e n t e r p r i s e sf a c ea n d t h ed e v e l o p i n gt r e n do f p r e s e n tm a n u f a c t u r et e c h n o l o g ya n ds y s t e m t h e ni t p o i n t so u tt h a ta mi s t h es t r a t e g i cd e c i s i o ni nt h em a n u f a c t u r em o d e l so f m a n u f a c t u r e 龟n t e r p r i s e st o d a yt h u s i tp r o v e s t h en e c e s s i t yo f t h er e s e a r c ho f a ma n di t s s y s t e m a n dr e a l i z i n gm o d e l s o nt h eb a s i so ft h ea b o v ev i e w ，t h i sa r t i c l em a k e sad e e p e x p o s i t i o nt h a tt h ek e yt ot h ei m p l e m e n t a t i o no f a mi st oe s t a b l i s has y n e r g yp r o d u c t i o n s y s t e ma c c o r d e dw i t hi t sd e m a n d so nt h ef o r mo fv e t h ea r t i c l ee x p l i c i t l yp o i n t so u tt h e m e a n i n go ft h er e s e a r c h ，t h ec o n t e n t so ft h er e s e a r c ha n dt h eg o a lt h er e s e a r c hs h o u l d a c h i e v e c h a p t e r2t a k e st h ea m a n dr e a l i z a t i o no fi t ss y s t e mf o ra no b j e c to fs t u d y a t i e r m a k i n gac o m p r e h e n s i v ea n ds y s t e m a t i ce x p o s i t i o na c c o r d i n gt ot h er e f e r e n c eo fa m ，i t a d v a n c e st h e c o n c e p t i o nc h a r a c t e r i s t i c so fa m ，t h ei n f l u e n c ef a c t o r sa n dm e t h o d so f m e a s u r eo f a g i l i t y ，t h es t r u c t u r ea n dt h ei m p l e m e n t a t i o nc o n d i t i o no fa ms y s t e ma n dt h e i m p l e m e n t a t i o nq u e s t i o na n da n x i e t yo fa m o nt h eb a s i s ，t h ea r t i c l es t u d i e sh o wt o c o n s t r u c tam o r er a t i o n a ls y s t e ms t r u c t u r eo fa m a n di t p r o p o s e st h ef r a m e w o r ko fa m s y s t e mm a d eu po fc o n c e p t i o nl e v e l ，e n a b l e rl e v e la n di n f r a s t r u c t u r el e v e l w h i c hs h o w c l e a r l yt h ew a y so fr e a l i z a t i o na n dt h ec o n t r o l l i n gf a c t o r sf o rt h ei m p l e m e n t a t i o no fa m 1 1 1 - c h a p t e r3e x p a n d so nt h ec o n c e p t i o n ，c h a r a c t e r i s t i c so fa m a n dt h ed i s c r e p a n c i e s f r o mo t h e ro r g a n i z a t i o nf o r m sb yr e s e a r c h i n gt h ei n h e r e n to r g a n i z a t i o nf o r mo fa m - - v e a n db yd i s c u s s i n gt h ed o c u m e n t si tm a k e sa l la n a l y s i sf o rt h es t a b i l i t yo fv et h r o u g h g a m em o d e l so fm u l t i - o r g a n i z a t i o nm e m b e r s ，a n di tp o i n t so u tt h eq u e s t i o nt h a tt h ev e s h o u l dp a ya t t e n t i o nt oi ne s t a b l i s h i n gi t c h a p t e r4p r o v e st h en e c e s s i t yo fr e s e a r c ho fs y n e r g yp r o d u c t i o na n dm a n a g e m e n t s y s t e md e p e n d i n go nt h ea n a l y s i sf o rt h ed e m a n d sw h i c ht h ea m a n dv ep r o p o u n dt o p r o d u c t i o nm a n a g e m e n tb ys u m m a r yo fr e l e v a n ta r t i c l e sw ea c k n o w l e d g et h ep r e s e n t s i t u a t i o na n dh e a d w a yo ft h er e l e v a n tr e s e a r c h a n dt h e nw ep u tf o r w a r dt h es y n e r g y p r o d u c t i o nm a n a g e m e n tt o g e t h e rw i t hi t sc o n c e p t i o n ，s t u d yc o n t e n t sa n dr e a l i z i n gm o d e l s i tm a k e sa na n a l y s i so ft h ee c o n o m i cn a t u r eo ft h es y n e r g yp r o d u c t i o nb ya p p l y i n gt h e e c o n o m i c a n a l y s i sm e t h o d ，p o i n t i n g o u tt h ee c o n o m i cm e a n i n go f t h es y n e r g yp r o d u c t i o n c h a p t e r5t a k e sa l t e r n a t i v ed e c i s i o nf o rm a n u f a c t u r er e s o u r c e sf o rt h eo b j e c to f s t u d y w h i c hi so n eo ft h ec r u x e so fs y n e r g yp r o d u c t i o nu n d e rt h ea m a f t e rt h es y n t h e t i c a l a n a l y s i sf o ra d v a n t a g e sa n dd i s a d v a n t a g e so f a l t e r n a t i v ei n d i c a t i o ns y s t e ma n da l t e r n a t i v e m o d e l sr e l a t e dt om a n u f a c t u r er e s o u r c e s ，w ee s t a b l i s ht h ee v a l u a t i o ni n d i c a t i o ns y s t e m f o rm a n u f a c t u r er e s o u r c e s i tc o n s i s t so f6l a r g ec a t e g o r i e ss u c ha sa g i l i t y 、a d v a n c e 、 h a r m o n y 、m u t u a lr e m e d y 、d e p e n d e n c ea n di n p u ta n d1 9s m a l lc a t e g o r i e s ，3 9k i n d so f i n d i c a t i o ni nt o t a l a f t e ri m p r o v i n gt h et r a d i t i o n a la h pm e t h o dw i t h3s t a n d a r dm e a s o r e m e t h o da n du t i l i t yf u n c t i o nm e t h o dw ep u tf o r w a r da ni m p r o v e da h pm e t h o da n di t s b a s i ca l g o r i t h ma n dm a k e p o s i t i v er e s e a r c ho ni t a f t e re x p a n d i n go nt h ed e s c r i p t i o nf o rt a s k so fs y n e r g yp r o d u c t i o n ，t h es y n e r g y m o d e l so fr e s o u r c e so f s y n e r g yp r o d u c t i o na n dt h ef o r mm o d e l sa n dt h ei n t e r i o rs t r u c t u r e o fv ew i t ht h et e c h n o l o g yo f m u l t i a g e n ta n dt h et h e o r yo fs y n e r g y ，c h a p t e r6 c o n s t r u c t s am o d e lo f s y n e r g yp r o d u c t i o ns y s t e mo nt h em u l t i a g e n t w h a t sm o r e ，w ee x p l a i nt h e t o t a ls t r u c t u r eo f t h i ss y s t e ma n dt h ei n t e r i o rs t r u c t u r eo f t h e a g e n t t a k i n gam a n u f a c t u r es y s t e mo fm u l t i s t a g ed i s t r i b u t i o nf o re x a m p l ea n da p p l y i n g t h e m u l t i a g e n ts y s t e mc o n s t r u c t e d i n c h a p t e r6t os t u d y i n g t h es y n e r g yp r o d u c t i o n m e c h a n i s m s ，c h a p t e r7a d v a n c e st h es y s t e mf r a m eo na g e n ta n dc o n s t r u c tt h es y n e r g y m e c h a n i s m so fi n t e r i o ri n t e g r a t e dd e c i s i o no f c m c ，s y n e r g yp r o d u c t i o nm e c h a n i s m si n c m c a n ds y n e r g yp r o d u c t i o nm e c h a n i s m sb e t w e e nc m ca n dp a c i nt h ee n d ，w ed ot h e s i m u l a t i n ge x p e r i m e n ti nag r a d et w op r o d u c t i o ns y s t e mo fp c b ，a n dt h er e s u l t si n d i c a t e t h a tt h es y n e r g yp r o d u c t i o nm o d e lc o n s t r u c t e di nt h i sa r t i c l ei ss u p e r i o rt ot h eo t h e r t w o k e yw o r d s ：a g i l em a n u f a c t u r i n g ，v i r t u a le n t e r p r i s e ，m u l t i a g e n t ， s y n e r g i cp r o d u c t i o n ，s y n e r g i cp r o d u c t i o nm e c h a n i s m s y n e r g i cp r o d u c t i o nm a n a g e m e n t 第1 章绪论 1 1 制造企业面临的生存与发展环境 我们面临的时代是一个变革的时代。由于丰十会的变迁( 由i ：业社会步入 知识社会) 利技术的高速发展( 由白动化时代步入信息技术时代) ，市场环 境甲现山以r 特征：( 1 ) 更火的突变性；( 2 ) 更人的不确定性；( 3 ) 更人的复 杂性：( 4 ) 更人的变化速率：( 5 ) 更人的多样性；( 6 ) 更小的稳定性：( 7 ) 更小的 同一眭；( 8 ) 更小的u 丁预测性。 这种新的市场环境条1 ，j ：，对制造企业提出了新的要求l2 i ：( 】) 增加变化 性( 产品多样化) ；( 2 ) 减少提前_ i 生命周期；( 3 ) 提高质萤：( 4 ) 降低单 仲成本：( 5 ) 全面绩效测评：( 6 ) 组织重组( 使用更好的模式) ：( 7 ) 计算 机化( 使川信息技术利集成技术) ：( 8 ) 自动化( 使j l 机电技术、控制技术 及其模喇) 。 儿了适应这些变化和新的要求制造企业必须改变原有的生产经营组织 方式，建立井实施新的生产经营模式。这种新的模式席该是：( 1 ) 战略之 间是相互连接的，而不仪仅是种层次结构关系：( 2 ) 强调企业的理念、使 命和 1 标：( 3 ) 前馈而不只是反馈；( 4 ) 具有创新能力的，而不只是理性的： ( 5 ) 综合喇的，而不只是分析型的；( 6 ) 透明的( 无职能障碍的) ，而不是 不透明的( 有职能障甜的) ：( 7 ) 跨越企业边界的，而不是局限于企业范围 内的；( 8 ) 积极的启发式的学习，而不是程序化的学习；( 7 ) 改革的思想 态度，而不是保守的思想态度；( 8 ) k 期的市场份额利润，而不是短期利 润：( 9 ) 面向人的，而不是面向过程的：( 1 0 ) 共同的努力问题求解，而不 是单一个人的努力问题求解；( 1 1 ) 多部fj 的协同i ：作，而不是单一部门的 独立l ：作；( 1 2 ) 烈赢( w i n w i n ) 关系，而不是输赢( w i n l o s e ) 关系。表1 1 为传统模式与新模式的比较。 表1 - 1传统模式与新模式的比较 序号项目传统模式新模式 1 战略层次结构网状结构 2 公司使命、理念不强调强调 3 反馈方式反馈前馈 4 创造性理性的创新的 5 分析方式分析型综合型 6 职能界限不透明的透明的 7 管理范围在公司范围内跨越公司界限 8 学习方式榉序性学习主动，启发式学习 9 决策方式保守型的进取型的 lo 利润视点短期长期 l l 行为导向过剧长期市场f 】有 j 2 问题求解方式单一的问题求解人冈 13 1 ：作方式独立的问题求解统一的问题求解 l4 合作方式单一部门独立i ：作多部门协同f ：作 l5 合作理念输赢舣赢 1 2 敏捷制造一一制造企业制造模式的战略选择 为了适府市场变化，满足州户日黼变化的定制化需求，白1 9 8 0 年代开 始，先进制造技术利先进生产模式的研究成为制造业发展重点，也成为包括 制造学、白动控制学、计算机科学、人r 智能科学、管理科学等各相关学科 的研究热点，升引起各国政府及其l ：业界的“泛重视。涌现出许多先进制造 技术和先进制造模式，如制造资源计划( m r p i i ) 、计算机集成制造系统 ( c i m s ) 、供麻链管理( s u p p l yc h a i nm a n a g e m e n t ) 、精益生产( l e a n p r o d u c t i o n ) 、fh = 界级制造( w o r l dc l a s sm a n u f a c t u r i n g ) 等，敏捷制造( a g i l e m a n u f a c t u r i n g ) 便是在这种制造业研究与发展的浪潮中涌现出的一股新的巨 浪，它止使制造业的制造方式发生巨人的变化，正在摧毁传统的建立在福特 七义之上强调规模经济( s c a l ee c o n o m i e s ) 的大鼙生产( m a s sp r o d u c t i o n ) 方 式平以丰田生产方式为主导强调范围经济( s c o p ee c o n o m i e s ) 的多品种小批量 精黼生产方式，建立起以全球化分布式制造为手段，强调知识经济( k n o w l e d g e 2 e e o n o m i e s ) 的实施和i 批耸定制化( m a s sc u s t o m i z a t i o n ) 生产的敏捷制造方 式【“。 敏捷制造是由美国里海人学( l e h i g h ) 和i 3 家人公司组成的联合研究 小组在19 9 1 年发表的2 1t 廿= 纪制造业发展战略研究报告首次提出的新的 制造概念。它的产生不仅是市场变化的要求，而且还有其它深刻的历史背景。 7 0 年代剑8 0 年代初，由r 受“第二次浪潮”的影响，关国曾一度把制 造业视为“夕i 业”，片面强调第二产业的重要性而忽视了发展制造业对 国【t 经济健康发展的保障作川，加之在生产战略上的误导、短期行为和经营 管理上的火误，使美国的制造业严重衰退，逐步丧火了其制造业世界霸土的 地何，贸易赤字加剧，经济空前滑坡。19 8 6 年，在美国国家科学基金会( n s f ) 利企业界支持r ，m l t 的“l 业生产率委员会”开始深入研究衰退的原因平 振兴对策。研究的结论是：“个国家要生活得好，首先必须生产得好”，重 i p 作为人类社会赖以生存的物质基础产业一一制造业的社会功能，提出以技 术先进、有强人竞争力的国内制造业夺问制造优势，振兴制造业的对策【5 】。 此后，美国国防部( 1 9 8 7 年) 提山了他们的研究报告1 6 l ，指出为了重振美 国经济雄风，行在f 一世纪全球经济竞争中保持经济霸土地位，美国必须人 力发展制造业。这份报告经发表，立即受剑美国各界的j “泛重视。 19 9 1 年，由美国国防制造技术计划秘i 5 办公室资助，由美国海军制造 技术办公宝和里海人学的积柯 ( i a c o c c a ) 研究所签定合同，开展未来制 造技术发展战略研究。为此，由哑柯 研究所雨j 美国1 3 家大型企业的行政 首脑组成核心绷进行深入研究，井邀请l o o 多家企业和咨询公司参与研讨， 耗资5 0 万美元，花费了7 5 0 0 多人时，分析研究了美国l ：业界近期的4 0 0 多 篇优秀报告，历时、| ，年才形成一份名为 2 1 世纪制造业发展战略的研究 报告。该报告的重要论点是提山了敏捷制造的概念它强调通过组织虚拟企 业( v e ：v i r t u a le n t e r p r i s e ) 这样一个新的含有合作与竞争的组织形式来适应 持续多变、无法预料的市场变化。虚拟企业就是利州已有的社会、技术基础 实现敏捷制造的重要手段。敏捷制造是一种以柔性生产技术和虚拟企业为特 点，以高素质与协同良好的i 作人员为核心，实行企业间网络技术，从而形 成快速响应市场的 十会化制造体系。报告中指出如何以现存的人批量生产线 作为跳板，过渡剑敏捷制造，将是今后美国经济振兴的关键【”。 该报告对美国企业的现状平未来市场变化的趋辨进行了详尽的分析，认 为目前i 业界存在着一个酱遍而重要的问题，那就是经营环境的变化速度人 人超过了企业的跟踪、调捂的能力。报告指出，这种情况还将随着新技术的 更迭进一步加速，随着全球交通、通讯技术的e 速发展日趋严重，这是广火 企业面临的摄人挑战 8 1 。尽管许多企业是由丁对这种挑战的认识太迟而破 产，但还有许多企业是即使认识了这种挑战也无法完成需要的内部凋整来适 应这一挑战。敏捷( a g i l i t y ) 这个词描述的就是企业缺乏的这种能力。它 _ | 无法以相应的速度米调整自己，无法适府经营环境的迅速变化，更不必说如 f 】i 利川这一变化来获取觅争优势【9 l 。 该报告经美国国会听证后向联邦政府提山建议，敏捷制造现己成为政府 部f j1 二持企业和人学共同参j o 确。重要影响的研究、开发和应用领域，期望 改变制造业的面貌0 l 。 由丁敏捷制造是企业面向当今日趋多变的市场环境和全球化竞争的一种 新型生产制造模式，冈此，许多文献断言l 州9 d 2 1 1 ”】，它将取代 1 统治地 何的人苗生产年精黼生产模式，而成为2 1 世纪制造企业的主要生产经营模 式，这种观点已得剑包括美国歧府、人学、r 业界等备方面的普遍认同。敏 捷制造及其系统实现便迅速成为包括机械制造、计算机、自动控制、管理等 备相关学科的研究热点，行引起儿乎所有的美国人公司及其世界范围其他各 国公司的j 泛芙注 9 1 。许多国家，尤其是世界主要i 业化国家，分别相继制 定了制造业的研究与发展计划1 8 l 【9 1 1 14 i “，如s t e p ( t h e s t a n d a r df o rt h e e x c h a n g eo fp r o d u c tm o d e ld a t a ) 、c a l s ( c o n t i n u o u sa c q u i s i t i o na n dl i f e c y c l es u p p o r t ) 、i m s ( i n t e l i g e n tm a n u f a c t u r i n gs y s t e m s ) 等，形成了与敏捷 制造相关的概念干研究领域，如日本发起的智能制造系统( i m s ) 和德国的 分形公司( f r a c t a l c o m p a n y ) 。我国国家8 6 3 c | m s 主题专家组从1 9 9 3 年起 就开始敏捷制造方面的跟踪研究，开展了对敏捷制造的理论探讨。国家8 6 3 计划和白然科学基金已将敏捷制造及其相关问题研究列入了资助项目1 ”，为 敏捷制造在我国的研究与开发起剑积极的推动作h j 。 1 3 面向敏捷制造的协同生产管理及其系统研究的意义 敏捷制造的麻川前景是- 十分诱人的，美国在笔记本电脑的制造、空气压 缩机设计、r 导体i 业、汽乍l ：业等领域的席_ l j 1 ”1 1 ”】以及为实施敏捷制造 而建造的g t p ( g l o b a lt r a n s p a r k ) 基础设施计划的成功实现州”j ，为敏捷制 造的理论和技术提供了很女r 的范例。然而，要真止实施敏捷制造还面临许多 雌1 1 解决的凼难，存在n + 多有待进一步深入研究的理论与技术问题 18 i i 。i i i7 1 12 0 1 ，包括企业间制造资源与信息的集成技术、多媒体支持r 的并行j 样技术、荇种标准化l ：作、面向企业商务运行的企业资源计划与管理系统、 面向企业间资源兆享和l 最优生产运作的制造编织、国家范同r 业制造信息网 络的建立、企业之间或企业内部人与人之间的充分信任与合作机制的建立等 川。 作者认为，敏捷制造作为一种制造战略，它为制造企业提供了一种如何 快速适戍术米不可预测的市场变化的制造系统构造与设计思路，但要达成如 2 1 十廿= 纪制造业发展战略报告中所提出的敏捷制造目标，其关键在丁如 何运j h 敏捷制造的战略思想，构建符合敏捷制造要求、能融合米自各个组织 实体的各种优势资源、目的旨在快速实现共同的市场机会的生产系统。由丁 该生产系统的各种制造资源来源丁各种具有自主、臼治、自利等能力的组织 实体，冈此如何实现这些组织实体之间的生产组织利控制，使之能协调一 致地l ：作，高效、灵活、快捷地生产或提供川户所需的定制化产品或服务， ! i i j 是一个必须解决的重要问题。为此，本论文以敏捷制造环境为背景，以虚 拟企业中各成员组织间最优生产运作为研究对象，通过运州协同学白组织原 理设计构造一种“竞争协调一合作”的白组织生产运行机制，实现虚拟企业 各成员组织制造资源之间的协同生产运作，进而远川分布式人i ：智能、数据 通信与计算机网络、运筹学利现代管理等理论与方法，对协同生产中制造资 源的选择与评价、协同生产实现模式与协调生产运作机制等问题进行深入探 讨。通过本论文的研究，试剀实现以r 目标： i ) 研究敏捷制造的本质特征，构造充分体现该特征的敏捷制造体系结 构，为进一步研究和实施敏捷制造提供理论框架。 2 ) 研究作为敏捷制造有绸织形态的虚拟企业的绸纵特征，分析对比 虚拟企业与现行其它编织形态之间的筹异，把握虚拟企业的动态性特征，为 实施敏捷制造提供组织理论基础。 3 ) 研究敏捷制造环境r 虚拟企业成员问协同生产管理概念及其结构框 架，分析协同生产的经济学意义，构造面向敏捷制造的虚拟企业成员间协同 ! f i 产管理体系，以实现虚拟企业成员问的协同生产运作。 4 ) 研究协同生产资源的选择与评价理论与方法，为实现协同生产资源 的最优配置提供有效手段。 5 ) 研究实现协同生产的体系模式，构造协同生产的实施方案，为虚拟 企业备生产实体之间的协同生产运作提供理论与方法。 6 ) 研究协同生产系统并层级之间的协同运作机制，求解协同生产各级 之间的符种冲突与矛盾，进一步为协同生产的实施提供运行保证。 以上目标的实现，不仅将为上述敏捷制造的疑难问题提供解决方案，而 且将为实现敏捷制造中各成员组织间的协同生产提供理论和方法。不仅有助 1 ：将敏捷制造的研究与麻川引向深入，而且将为生产管理乃至企业管理开辟 个新的研究领域，以便形成一个以分布式虚拟企业组织形态为研究对象的 协同生产管理乃至协同企业管理新的现代管理分支。 1 4 本论文的逻辑结构及主要内容 本文逻辑结构如图1 】，各章主要研究内容如f ： 第1 章分析了当前制造企业所面临的生存与发展环境，论述了当前制 造技术与系统的发展趋势，指山敏捷制造是当今制造企业制造模式的战略选 笫i 章绪论 + 靖2 章敏扯制造发1 c 体系结构 上 第3 章虚拟企业及其稳定性分析 0 第4 章卧i r i j 生产管理概念发儿实现模式 + 第5 章饥i 州生产资源选择决策 + 第6 章牡十多智能休的执i 叫生产管理系统模型 + 第7 章一种多级分布，制造系统的系统生产机制 + 第8 帝伞史总结，腱蠼 剀i 1全文逻辑结构幽 择，从而论让r 对敏捷制造及其系统与实现模式研究的必要性。以此为基础， 本章进一步阐述了敏捷制造实施的荚键在丁构建一个符合其要求的建立在虚 拟企业形态之上的协同生产系统，明确指出了本文的研究意义、研究应达到 的e i 标和研究内容。 第2 章以敏捷制造及其系统实现为研究对象，较全面系统地对敏捷制造 的相关文献进行了综合论述，指出了敏捷制造的概念特征、敏捷性的影响因 素与度鼙方法、敏捷制造系统的构造与实施要什、敏捷制造实施问题与担忧。 往此基础l ，本章对如何构造更加合理的敏捷制造体系结构进行研究。提出 r 一种由概念层、使能层、基础设施层= 层组成的敏捷制造体系结构，为实 施敏捷制造指明了实现方式利控制要素。 第3 章对敏捷制造的i 占| 有组织形态一一虚拟企业进行研究，通过文献综 述，论述了虚拟企业的概念、特点及其与其它组织形态的差异，借助多组织 成员的搏弈模型，对虚拟企业的稳定性进行了分析，指出了虚拟企业组建中 麻沣意的问题。 第4 章在对敏捷制造与虚拟企业对生产管理要求进行分析的基础上，论 述丁进行协同生产及其管理系统研究的必要性，通过相天论文综述，了解了 协同生产相关研究的研究现状与进展，进而提出了协同生产与协同生产管理 的概念、协同生产管理的研究内容、协同生产管理的实现模式运川经济学 分析方法，对协同生产的经济性进行了分析，指山了协同生产的经济学意义。 第5 章以敏捷制造环境卜协同生产的关键问题之制造资源的选择 决策为研究对象，在综合分析了有关制造资源选扦指标体系、选择模型的利 弊后，结合敏捷制造的要求，构造了由敏捷性、领先性、相融性、互补性、 依赖性、投入性八人类指标雨f19 小类共3 9 各指标组成的制造资源评价指标 体系， ；合i 标度法、效州函数法对传统a h p 方法进行了改进，提出了 种修改斤的a h p 方法，捉山了虚拟价值作为方案评价指标的概念和算法， 并绌合实例进行了实证研究。 第6 章运川多智能体技术和协同论思想，对协同生产的任务描述、协同 lj 。资源概念模型、虚拟企业形式模删、虚拟企业内部坌古构等进行了论述， 构造r ，一种基t ：多智能体的协同生产系统模刚，井详细论述了该系统总体结 构和智能体内部结构。 第7 章以一利一多级分布式制造系统为例，戍川第6 章所构造的多智能体 系统，对其进行协调生产机制进行研究，提山了基丁智能体的系统框架，构 造了c m c 内部集成决策的协同机制、c m c 之间协同生产机制、c m c 与p a c 之间多级集成协同生产机制，最后以一种印刷电路板的二级生产系统为例， 进行r 模拟试验。试验结果表明，本文所构造的协同生产模型优于其它两种 方法。 第8 章对全文进行了总结，分析本文研究特点及其取得的主要研究成 果，指出了存在的问题币j 今后的研究方向。 值得一提的是，上述逻辑结构和研究内容所反映的本论文章节结构，打 破了集中进行相关研究文献综述的一般博十论文结构框架的陶定模式，而是 8 将文献综述分散在符章1 ，之中分别展开，这样做的目的在丁使文献综述与各 章1 ，研究内容结合更紧密，从而能更直接地发现各章仃研究意义与