61、小批量系列的多功能可扩展生产规划与控制系统

小批量系列的多功能可扩展生产规划与控制系统

1. 引言

如今，大多数公司都面临着有效且高效运营的需求。由于许多业务参数难以预测，全球市场变得更加动态，传统的生产和物流系统设计与运营方式已无法应对新挑战。这些挑战主要源于供应链全球化、产品周期缩短、大规模定制以及交付速度加快。

以汽车行业为例，目前大众市场车辆通常采用连续流制造系统生产，该系统由高效的生产线和装配线组成。车辆遵循既定的生产步骤顺序直至组装完成。集中式生产规划和控制方法能使生产流程顺畅，但需要在 IT 基础设施和生产设备上投入大量资金，且更适用于稳定的客户需求，而这种需求并非在所有市场和时刻都存在。

汽车行业的新趋势，如电动汽车的推出和工业 4.0 技术的应用，对现有生产系统构成挑战。这些挑战包括市场波动导致的灵活性需求增加、不可预见的技术发展、更短的生产周期以及产品个性化程度提高。

工业 4.0 愿景下的智能工厂概念或许能解决这些问题。智能工厂具有可扩展性，通过分散控制策略（如多智能体系统）以及物联网和网络物理系统等技术实现高度灵活的运营。SMART FACE 项目开发了一种半集中式生产规划方法，本文将探讨该概念的潜力、优势和待解决的问题。

2. 工业 4.0 基于网络物理系统

“工业 4.0”近年来备受关注，但定义不一。其核心是通过连接现实和数字世界来提升生产和增值系统，实现公司内部和公司之间各流程、控制和管理层面的纵向和横向整合。从技术角度看，工业 4.0 基于嵌入式系统的网络物理系统，这些系统集成在物联网和服务的通信基础设施中。

实现工业 4.0 需要多种技术达到一定成熟度。Bischoff 等人的研究确定了七个关键技术领域，包