USST_Arts_117160725基于 Holon理论的企业远程服务优化配置问题的研究

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3.0 赵德峰 2024-11-11 4 4 1.64MB 44 页 15积分

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摘要

随着社会的发展和市场竞争日趋激烈，企业必须适应更短的产品生命周期、

产品日趋品种多样化和订单批量更小的生产要求。如果企业仍然延续旧的生产管

理模式那么必然会被市场所淘汰。因此，为了使企业在这样的生产环境下处于不

败之地，企业就必须不断地适应市场的变迁，建立相应的制造系统。和一般的企

业相比，跨地域的企业处于一个更变化多端和不确定的环境中，这就更加要求企

业之间的远程服务紧密联系。因此，高可靠性的远程服务动态优化协调成为现代

企业发展先进智能制造系统所要解决的重要问题。

本文首先对 Holon 理论和遗传、蚁群算法的基本思想进行了系统地阐述；并

将Holon 理论引入到远程服务配置管理中，构建了面向跨地域企业的基于 Holon

的远程服务集成管理体系结构，然后在此基础上建立了基于 Holon 的远程服务控

制模型；并运用遗传、蚁群融合算法在 MATLAB7.0 软件上编程仿真，测试结果证

明了 Holon 理论对于制造系统的改造能够实现跨地域企业之间远程服务合理配

置与优化调度，提高现代制造型企业的环境适应性，从而增强企业的市场竞争力。

关键词：Holon 数学模型遗传算法蚁群算法

ABSTRACT

With the development of the society and the increasingly fierce market

competition, enterprises must adapt to shorter product life cycle, product increasing

species diversity and order less mass production requirements. If enterprise is still the

continuation of the old production management mode will be eliminated by the

market. Therefore, in order to make the enterprise in the invincible position in the

production of such environment, enterprises must constantly adapt to market changes,

to establish the corresponding manufacturing system. Compared with the general

enterprise, cross-regional enterprise in a more diverse and uncertain environment, all

the better for remote services between enterprises closely linked. Therefore, high

reliability of the remote service dynamic optimization coordination become an

advanced intelligent manufacturing system of modern enterprise development the

important problem to solve.

Firstly, the basic idea of Holon theory and genetic, ant colony algorithm were

described in detail; and the Holon theory is introduced to the remote service

configuration management, establish Holon remote service integration management

system structure based on the trans regional enterprises, then set up a remote service

control model based on Holon and application; the use of genetic, ant colony

algorithm integration of programming in MATLAB7.0 simulation software, combined

with the specific example to verify the validity of the model and reasonable operation

flow.The test results show that the modified Holon theory for the manufacturing

system can realize remote service between the enterprise reasonable allocation and

scheduling of modern manufacturing enterprises, improve the adaptability to the

environment, so as to enhance the market competitiveness of enterprises.

KEY WORDS: Holon，mathematical model,genetic algorithm，Ant

colony algorithm

中文摘要

ABSTRACT

第一章绪论.................................................................................................................. 1

1.1 研究背景及意义........................................................................................... 1

1.1.1 研究背景.............................................................................................. 1

1.1.2 研究意义.............................................................................................. 1

1.2 国内外研究现状............................................................................................. 2

1.2.1 全能制造系统 HMS............................................................................... 2

1.2.2 HMS 国内外的研究现状....................................................................... 3

1.3 主要研究内容................................................................................................. 4

1.4 技术路线......................................................................................................... 4

第二章理论概述.......................................................................................................... 6

2.1 Holon 理论...................................................................................................... 6

2.2 Holon 系统中的关键问题描述...................................................................... 6

2.2.1 订单评估与处理................................................................................... 6

2.2.2 时间定额确定....................................................................................... 7

2.2.3 动态调度与重新调度........................................................................... 7

2.3 遗传蚁群算法................................................................................................. 8

2.3.1 遗传算法与蚂蚁算法的融合(GAAA).................................................. 9

2.3.2 蚂蚁遗传融合算法的流程图.............................................................. 9

2.3.3 测试函数优化问题.............................................................................. 10

2.4 本章小结....................................................................................................... 11

第三章基于 Holon 的远程服务管理体系研究....................................................... 13

3.1 基于 Holon 的远程服务管理体系结构构建............................................... 13

3.2 基于 Holon 的远程服务管理体系的功能与结构....................................... 14

3.3 Holon 制造系统与传统制造系统的区别..................................................... 15

3.4 本章小结....................................................................................................... 15

第四章任务-资源分配问题的分析.......................................................................... 16

4.1 Holon 制造系统的任务-资源动态配置机制............................................. 16

4.2 全局优化模型的建立................................................................................... 17

4.3 仿真实例测试............................................................................................... 18

4.4 本章小结....................................................................................................... 24

第五章远程服务动态配置与优化调度.................................................................... 25

5.1 基于 Holon 企业远程服务动态配置机制.................................................. 25

5.1.1 企业远程服务 Holon 间数据和功能关系的描述............................ 25

5.1.2 服务 Holon 间协商方案的接收标准............................................... 25

5.1.3 企业远程服务动态配置机制............................................................ 26

5.2 基于 Holon 的企业远程服务优化调度机制............................................... 28

5.2.1 基于 Holon 的远程服务控制模型的通讯机理................................ 28

5.2.2 基于 Holon 的企业远程服务优化调度机制................................... 29

5.3 基于 Holon 的远程服务自动协商规则和策略........................................ 30

5.4 基于实例的优化结果分析......................................................................... 31

5.4.1 基于遗传—蚁群聚类算法的远程服务配置过程............................ 32

5.4.2 基于遗传—蚁群聚类算法的远程服务配置结果............................ 33

5.5 本章小结....................................................................................................... 34

第六章总结与展望.................................................................................................... 35

6.1 总结............................................................................................................... 35

6.2 展望............................................................................................................... 35

参考文献...................................................................................................................... 37

硕士期间发表论文和参加的科研项目...................................................................... 41

致谢.............................................................................................................................. 42

第一章绪论

1.1 研究背景及意义

1.1.1 研究背景

和一般的企业相比，跨地域的企业处于一个更变化多端和不确定的环境中。

跨地域的企业除了适应快速的市场变化和持续的技术革新外，跨地域的企业还得

处理他们自己的组织变化(如成员企业的加入和退出)。因此跨地域的企业比一般

的企业更急需相互紧密的联系。由于企业对远程服务管理过程中的调度和配置有

各自的定位角度，例如在一个国际化的企业由于地域和文化的差异，对成本、服

务、时间等方面的标准和重视程度存在很大差异，导致企业远程服务各个环节之

间缺乏协调，例如对市场需求预测判断失误、库存堆积、缺货和生产中断等，这

些是实际企业运作中的常见现象和存在的问题。没有合适的企业远程服务调度控

制和优化方法，服务管理无法跨越地域、跨越企业进行正常运作、现代企业将无

法高效运行。因此，高柔性和高可靠性的远程服务动态优化协调，成为现代企业

发展先进智能制造系统解决的重要问题，也是提高生产效益和增强企业竞争力的

关键。

为了探寻新的技术以构造高柔性和高可靠性的远程服务动态控制系统,大量

有关项目被国内外的专家学者进行了研究与探讨。其中国际合作研究计划智能制

造系统(IMS)项目之一的合弄制造系统(Holonic Manufacturing Systems)则被作为

实现敏捷制造的基础而得到了由来自澳大利亚、加拿大、欧洲、日本和美国的

31 个成员（其中 15 个为制造企业、10 为大学、6个为研究所）组成的国际合作

研究机构的认真深入研究。

我国国内对HMS的研究刚刚起步，相关的研究文献较少。浙江大学的唐任仲、

同济大学的张曙、沈阳自动化研究所的王成恩以及台湾清华大学的学者们都对

HMS的原理和概念进行了研究与介绍，分别提出了合弄制造原理的“低成本自动

化制造技术”；张曙提出的“全能制造系统”。但是他们对于HMS的研究还不够深

入,以致于不能很好地使用Holon理论来改造原有制造系统。所以本文通过将

Holon理论引入到远程服务配置管理中，构建基于Holon的远程服务集成管理体系

来提高企业的竞争力是十分有实用价值的。

1.1.2 研究意义

（1）有利于提高现代制造型企业的竞争力

本文首先将 Holon 理论引入到远程服务配置管理中，构建了面向跨地域企业

的基于 Holon 的远程服务集成管理体系结构；其次通过构建基于 Holon 的远程服

务控制模型的通讯机理，建立了基于 Holon 的企业远程服务优化调度机制。通过

这种高柔性和高可靠性的远程服务动态优化调度机制能够有效地降低跨地域制

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摘要：

摘要随着社会的发展和市场竞争日趋激烈，企业必须适应更短的产品生命周期、产品日趋品种多样化和订单批量更小的生产要求。如果企业仍然延续旧的生产管理模式那么必然会被市场所淘汰。因此，为了使企业在这样的生产环境下处于不败之地，企业就必须不断地适应市场的变迁，建立相应的制造系统。和一般的企业相比，跨地域的企业处于一个更变化多端和不确定的环境中，这就更加要求企业之间的远程服务紧密联系。因此，高可靠性的远程服务动态优化协调成为现代企业发展先进智能制造系统所要解决的重要问题。本文首先对Holon理论和遗传、蚁群算法的基本思想进行了系统地阐述；并将Holon理论引入到远程服务配置管理中，构建了面向跨地域企业的基...

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