随着市场竞争、生产协作程度和企业自动化水平的不断提高,随机因素或随机事件对系统影响被进一步放大,如何从系统角度出发对企业有限资源开展全局性优化调度与管控对现代企业的发展愈发重要与紧迫。但企业实际面临的制造系统尤其从企业整体乃至供应链角度看往往单元数量巨大、结构互联成简单网络,且设备种类性质不一。基于此,本文以受设备随机故障影响的规模化混杂装配线为研究对象,在总缓冲区容量一定条件下以系统生产能力最大为目标开展缓冲区容量优化分配技术研究,以期为解决规模化制造网络相关资源调度问题奠定基础。本文主要工作如下:1.针对本领域长期难以解决规模化直线型生产线有关系统优化设计、资源调度或管控问题,提出了一种生产线递阶分解建模并行寻优技术。该技术结合混杂生产线系统综合方法与分解方法的技术思想,兼顾生产线平衡性与系统规模,将原系统递阶分解为包含虚拟生产线在内的n+1个子系统,通过并行求解各子系统的最优解构造原系统的渐近最优解;该技术在子系统并行寻优时结合各子系统间及各子系统内部的平衡性差异控制寻优方向及寻优步长;同时在系统递阶建模阶段建议了一种依据设备性能参数采用模糊聚类方式的辅助建模方法。该技术对规模化生产线其它资源配置或优化设计、控制问题也具有借鉴、参考价值。2.针对规模化直线型混杂生产线缓冲区容量优化分配问题,提出一种新的基于禁忌搜索的缓冲区容量优化分配技术。该技术在上文生产线递阶分解建模并行寻优技术的基础之上,基于混杂生产线系统综合方法提出了一种通过渐次综合、逐阶确定系统初解的方法;同时在各子系统并行寻优时也建议了一种禁忌搜索算法,在对禁忌搜索算法的编码、解码方式等进行说明的基础之上,对本文所提缓冲区容量优化分配技术算法的收敛性进行了证明。仿真实验表明,该技术受系统规模或解空间规模的影响非常小,并且在其它条件一定时,利用本文技术建立递阶分解模型时规模相当的子系统数量越多,其寻优效率越高。3.针对混杂装配线的系统性能分析问题,提出了一种改进型系统性能综合分析技术。该技术基于前人研究成果,以三机装配系统为基础,通过将服从指数分布的设备故障模型近似转换为状态空间相对简单的伯努利分布故障模型,结合前人Overlapping分解技术思想和混杂生产线系统综合技术,通过分析伯努利型装配线的状态转移,用各支线末端缓冲区为空的边缘概率近似代替伯努利型装配线系统性能,再结合指数-伯努利模型转换逆过程,由伯努利型装配线系统性能分析方法得到指数型装配线系统性能分析方法,并将其扩展至更一般情况,给出了多机多支线装配线的系统性能迭代分析技术。仿真实验表明,该技术分析误差较小,具有较好的实用性。4.在上文技术基础之上,提出了一种规模化混杂装配线缓冲区容量优化分配技术。该技术基于上文生产线递阶分解建模并行寻优技术思想并结合Overlapping分解技术,构造了一种规模化装配线的递阶分解分析模型,不仅将规模化装配线递阶分解为k+1条规模化直线型生产线子系统,而且将各规模化直线型生产线又递阶分解为若干个规模可控的子系统,并结合上文改进型系统性能综合分析技术,通过并行求解各规模可控的子系统及各直线型生产线的最优解或近优解来构造原装配系统的渐近最优解;同时在各子系统并行寻优时,提出了一种通过构造动态步长来设计邻域结构的改进型禁忌搜索算法,并对该算法的收敛性进行了证明。仿真实验证明了本技术的有效性。5.最后,基于Matlab GUI用户界面设计工具,开发了规模化直线型生产线、装配线缓冲区容量优化分配软件模块,并利用课题组二次开发的Arena仿真平台进行了对比测试。