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定制装备企业一般是按客户需求生产定制装备,定制装备制造过程涉及多种零部件,这些零部件形状、大小差异大,部分零部件还有复杂的工艺路线。因此所涉及的设备及相关资源种类多,构成的装备制造系统规模大,结构复杂。同时生产过程中充满随机性因素,生产环节相互关联耦合的特点更是对企业的生产管理提出了严峻挑战。如何合理的优化设备资源,以最小的投资成本来满足企业产能要求,这是企业在规划生产线时常面临的问题。串并联结构是生产系统中一种常见的结构。基于大系统的分解协调优化理论,针对大型串并联生产系统由于决策变量多而导致的建模求解优化困难的难题,本文提出了一种的分解协调优化方法。具体研究内容如下: 首先,分析了生产系统的结构特点与优化目标,提出大型串并联生产系统的设备优化配置问题可以看成大系统的资源优化问题的假设。基于此假设,便可采用大系统的分解协调方法来优化生产系统的设备配置。通过将原生产系统分解成多个子系统来进行协调优化,来达到系统降维的目的和消除维数灾的影响。 其次,通过对生产系统的仿真模型进行分析与检验,一方面研究了不同拒绝率下,工件进入生产线各工序节点的时间间隔的分布情况和相关性。验证了对生产系统解耦分析和子系统建模时采用泊松过程描述工件到达过程的合理性。另一方面比较了理论计算模型与仿真模型的误差,为制定生产系统的分解策略提供了指导。 然后,从生产线的协调过程考虑,确定以子系统的产出率为协调变量,分别分析了以节点堵塞率、节点标准差之差作为反馈变量来分别修正子系统的输入和更新子系统的输出的可行性。分别以节点的标准差之差和利用率为反馈变量构建了两种不同类型的分解协调方法,通过算例分析,发现以利用率为反馈变量的分解协调算法可以取得较好的优化效果。 最后,针对于大型串并联生产系统提出了一种仿真与排队网相结合的分层建模方法,通过算例验证了本文所提出的分层建模方法和分解协调算法在解决决策变量规模大的大型串并联生产系统设备优化问题时的可行性。