61、小批量系列的通用可扩展生产计划与控制系统

小批量系列的通用可扩展生产计划与控制系统

1. 引言

如今，大多数公司都面临着有效且高效运营的迫切需求。由于许多业务参数的可预测性降低，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难以应对新挑战。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提升。

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，由高效的生产线和装配线组合而成。车辆遵循既定的生产步骤顺序直至组装完成。集中式生产计划与控制方法虽能确保生产流程顺畅，但需要在 IT 基础设施和生产设备上进行大量投资，且更适合需求确定的市场，而这种市场并非普遍存在。

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，给现有生产系统带来了挑战。这些挑战包括销售市场的波动性导致对灵活性的需求增加、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的提高。

工业 4.0 的愿景为解决这些挑战提供了思路，即通过智能工厂的概念。智能工厂具有可扩展性，通过分散控制策略（如多智能体系统用于物料流和程序规划）以及物联网和网络物理系统等技术实现高度灵活的运营。在智能工厂的范畴内，需要探索分散式程序规划方法以及网络物理系统在装配任务中的应用。SMART FACE 项目开发了一种半集中式生产计划方法，本文旨在探讨这一概念的潜力、优势和待解决的问题。

2. 基于网络物理系统的工业 4.0

“工业 4.0”这一术语近年来被广泛讨论，但定义不一。不过，所有相关研究都认同通过连接现实世界和数字世界来提升生产和增值系统。工业 4.0 实现了公司内部和公司之间所有流程、控制和管理层面的垂直和水平整合，相关技术使货物制造和服务提供能够实现高效、分散和