Ｈｏｌｏｎ思想下的色織企業ＣＡＰＰ／ＰＰＣ集成及資源決策研究

[摘 要] 分析了色織企業的生產及工藝特點，將holon思想引入到CAPP與PPC的系統集成中，建立基于holon思想的CAPP/PPC的集成模型，并結合非線性工藝規劃方法，討論了色織企業工藝規劃描述，提出了holon思想下的CAPP與PPC集成過程中的資源決策方法。

[關鍵詞] 色織企業 holon CAPP/PPC集成 資源決策

當前色織企業為了應對快速多變的買方市場，不得不放棄原有少品種大批量的生產方式，轉變為以訂單為主的多品種小批量的生產方式。而新的生產方式又帶來在制品庫存大、產能受瓶頸工序制約、設備有效利用率低、對訂單響應速度慢等問題。建立計算機輔助工藝規劃系統（CAPP）和生產計劃與控制系統（PPC）是解決這些問題的有效方式。本文針對色織企業的生產及工藝特點，分析色織企業CAPP及CAPP/PPC的集成特點，結合非線性工藝規劃方法，建立基于holon思想的CAPP/PPC集成模型，提出色織企業CAPP/PPC集成過程中的資源選擇方法。

一、基于holon的CAPP/PPC集成模型

“holon”是希臘詞“holos”(意思是整體、全部)和后綴“on”(意思是部分) 的組合，每一個holon是既獨立又協作的完整的個體，相對于上層組織是具有協作特性的部分， 相對于下層組織是具有自律性的整體，協作性和自律性構成了holon 最基本的兩個屬性。基于holon思想的CAPP/PPC集成模型包括如下模塊：

CAPP holon：包括初步工藝計劃holon和非線性工藝規劃holon，包括綜合工藝信息、設備工藝信息、零件工序構成信息、產品零件構成信息、產品種類信息，用于實現產品的工藝設計。PPC holon：包含定單holon和資源holon，其中訂單holon擁有關于生產訂單和生產任務的知識，包括訂單的組織、處理、分解信息以及相應的功能，用于實現訂單處理、生產調度、加工進度監視、作業計劃調整、制造任務或作業過程的開始、中止、繼續和停止等制造功能；資源holon擁有源于制造資源的組織、使用和控制方面的知識，包括車間設備對應信息，設備工序對應信息，物料資源信息及人力資源信息，提供企業的制造能力，用于實現企業各種制造資源的監控、分配、組織、使用和控制。

二、色織企業非線性工藝規劃的描述

在生產過程中，結合非線性工藝規劃方法，首先，初步工藝計劃holon根據主生產計劃holon提供的訂單信息及資源holon提供的企業制造資源信息制定初步工藝設計方案并提供給主生產計劃holon，主生產計劃holon根據此方案及資源信息產生企業主生產計劃；然后，非線性工藝規劃holon根據企業制造資源信息制定非線性工藝規劃方案并提供給車間作業holon，車間作業holon根據車間加工能力等信息產生總體優化的車間生產計劃。

在集成系統中，為了便于在各個holon之間進行信息的傳送、識別和處理，采用一種邏輯語言描述工藝計劃過程模型，色織企業主要工序的非線性工藝規劃可描述為process(原紗，or(筒染，軸染，配軸染色)，上漿，穿綜插口，or(劍桿織機，比噴織機，比多織機，日噴織機，多臂織機)，后整理），其中，process()關系中的單元按從左至右方向完成，or()關系中的單元有且只有一個被執行。

三、基于非線性工藝規劃的CAPP/PPC集成過程中的資源決策

在非線性工藝規劃中，包括兩類資源選擇問題：同一加工特征利用不同的加工方法實現；同一加工特征利用一種加工方法實現，但可以選取不同類型的設備加工。這兩類問題都涉及到同一工序可能對應多個設備，這就需要資源holon根據車間實際情況，對每一工序對應的車間設備進行優先級排序，使得訂單holon能夠選擇最優的設備資源。

在資源決策過程中，資源holon首先確定加工該批量產品相對應的設備加工能力，然后根據車間計劃系統反饋的加工資源實際情況，確定車間中滿足加工能力的設備，最后根據設備能力及實時狀態計算車間每一個可用設備的優先指標。具體過程及方法如下：

基于得到的設備相對加工能力，以及排隊時間、準備時間等動態因素，確定適合該加工特征的每一類型設備的優先指標ij=(j=1，2，…，n)，ij可以通過優先指標矩陣I計算得出。

I=[i1，i2，…，in]T=C·S （1）

C是由滿足非線性工藝規劃確定的加工能力的車間設備構成的能力需求滿足矩陣，它是由1和0構成的對角矩陣。如果第j個設備滿足加工要求，則cij=1(j=1，2，…，n)，否則為0。cij對應第j個加工工序的設備類型。

S=[s1…sj…sn]T，是由滿足加工能力的每一類型設備的相對加工能力指數mj、準備時間指數rj、排隊時間指數qj得到的設備狀態矩陣，其中sj=1÷(mi+rj+qj)，mj、rj、qj分別表示第j個類型設備的相對加工能力、準備時間、排隊時間。

利用上述方法，通過資源選擇模塊就可以得到滿足某一加工特征要求的多個加工設備，然后根據這一加工特征的優先指標矩陣I選擇優先級別高的設備安排加工。

四、結論

本文建立基于holon思想的CAPP/PPC集成模型，提出此種集成環境下的色織企業的資源選擇方法，改善了設備負荷不均和調度瓶頸問題，大幅度提高了CAPP系統產生的工藝計劃的可執行性。

參考文獻：

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