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211三期成果巡礼之三

发布日期:2012-09-19 来源: 浏览次数:862 信息作者: 字号:[ ]

 

第三篇:“决策科学与信息系统技术”重点学科建设项目

成果展示

 

在我校“211工程”三期重点学科建设项目“决策科学与信息系统技术”的资助下,管理学院依托管理科学与工程一级学科,工商管理一级学科,“过程优化和智能决策”教育部重点实验室,“智能决策与信息系统技术”教育部工程研究中心,针对国民经济和社会发展中的重大需求,在智能决策与商务智能、企业建模与优化、信息管理与信息系统技术等方向上开展了创新性研究工作,学科的整体水平得到提高,取得了丰富的研究成果。突出成果如下:

标志性成果之一:面向企业的智能决策理论与方法

该成果较系统地研究了复杂决策任务的分解与协调、确定性决策(优化)、不确定性决策以及群决策等四类决策问题,在国内外重要学术期刊和国际会议上发表与该成果相关的学术论文75篇,其中SCI收录11篇,EI收录61篇,出版专著3部。主要成果如下:

(1) 针对企业中复杂决策任务的分解与协调问题,深入研究了复杂决策任务系统的特征、结构和分类等问题,提出了一类复杂决策任务的分解、建模与求解方法。例如,提出了基于Agent和贝叶斯网的复杂决策任务系统的分解、建模和优化方法;提出了复杂决策任务系统的协同求解机制和近似推理机制。

(2) 针对企业中一类确定性决策问题,深入研究了企业生产管理过程优化理论与方法,建立了一系列确定性决策问题的优化模型和智能求解算法。例如,系统研究了机器速度不同、作业不同时到达的平行机调度问题,建立了相应的调度优化模型,并给出了智能求解方法;提出了“分时段逐步调整生产率以适应市场需求变化”的基本思想,建立了柔性制造系统的连续生产库存模型,并给出了模型求解的一般方法。

(3) 针对企业中大量存在的不确定性决策问题,深入研究了一类智能决策理论与方法以及确定性决策与不确定性决策的集成方法,提出了相应的智能决策支持系统体系结构及其实现方法。例如,提出了一类基于定性分类和推理、粗糙集数据分析以及证据合成的不确定性决策问题的智能决策方法;提出了一类“定性转换—定量推理—定性表达”的定量决策与定性决策的集成方法;提出了基于构件的企业级智能决策支持系统体系结构及其实现方法。

(4) 针对企业中的群决策问题,重点研究了群决策的特点、决策模式、处理机制、决策模型、求解方法、决策效果评价等问题,提出了群决策的偏好集结和过程集结的理论与方法。例如,提出了群体不确定性偏好的证据表示与集结方法和基于不确定性区间语言变量的TOPSIS表示与集结方法;提出了一类基于粗糙集的群体推理方法和基于QSIM算法的群决策定性推理方法。

该成果获教育部自然科学奖一等奖,在马钢车轮公司、奇瑞汽车公司、南宁糖业公司等多家大型企业中获得应用,同时还在“循环经济模式设计”、“生产过程质量管理与控制”等多项共性关键管理方法与技术研究中得到广泛应用,效果显著。

标志性成果之二:轿车整车开发系统平台、流程优化与工程管理系统

轿车整车开发过程是一个技术与管理深度融合的十分复杂的系统工程,有许多工程管理难题需要解决,例如:开发过程中的各级活动何时开始,如何衔接;开发质量如何保证;开发周期、成本如何控制;开发资源如何分配;参与开发的各部门工作如何协同;支持开发过程的工程管理信息系统如何构建等。

合肥工业大学和奇瑞汽车有限公司合作共同完成了“轿车整车开发系统平台、流程优化与工程管理系统”项目的研发任务。课题组围绕轿车整车开发过程中概念设计、数字化工程设计、试制和试验等各阶段的工程管理问题,取得了以下成果:

(1) 提出了一类复杂决策任务的分解和建模方法及系统求解机制,并利用该方法将轿车整车开发任务分解为8级共6000多项具体的开发活动,建立了轿车整车开发任务的分级模型。

(2) 提出了基于关键链的优化思路和考虑风险及时间因素的并行度决策方法,提出了支持概念设计的车型造型优化与决策方法,提出了支持数字化工程设计的优化模型及其求解方法,建立了轿车整车开发过程的分级优化和决策模型库。

(3) 提出了样车质量评价和误差源快速诊断方法,建立了样车的质量跟踪数据库和质量分析系统,提高了试制样车质量连续改进的速度;提出了零件、总成和整车的相似度概念,建立了相应的特征数据库和实验方案库,实现了面向实验任务的实验方案的优化,既较大幅度地减少了实验工作量,又保证了实验质量。

(4) 建立了数据库、模型库、方法库、知识库、特征库和构件库等信息资源库,将轿车整车开发过程中获得的经验和最佳流程等知识进行有效积累,并在统一的系统环境下进行管理和利用,为提高新产品的开发质量和效率、减少对个别专家的依赖创造了有利条件,同时为实现轿车整车的柔性化开发奠定了基础。

(5) 提出了基于流程优化、要素控制、资源配置的三维协同管理思路和方法,建立了轿车整车开发过程管理规范,形成了具有特色的轿车整车开发流程及其控制技术。

(6) 开发了“轿车整车自主开发系统平台、流程优化与工程管理系统”,并实现了与企业其他信息系统的集成,显著提高了轿车整车开发过程的管理水平。

该成果获国家科技进步奖二等奖,应用于奇瑞公司的东方之子、瑞虎、A5、A3等系列车型的整车开发过程中,取得了非常显著的效果。奇瑞公司认为:该成果“使我公司的整车开发周期缩短了3~6个月,降低开发成本10%~15%,同时提高了产品开发质量,降低了产品开发过程风险,提高了我公司的技术输出水平,在俄罗斯、乌克兰、埃及等国家的奇瑞海外工厂广泛应用,已成为我公司的核心竞争力,产生了非常显著的经济效益和社会效益。”

标志性成果之三:离散制造业生产过程优化与制造执行系统

马钢车轮公司是生产火车整体碾钢车轮和轮箍的特大型企业。该公司制造销售车轮、轮箍、环件、轮件、盘件、锻件等六大系列产品,品种规格有2000多种。该成果以马钢车轮公司的组合下料和生产调度问题为背景,深入研究了有关科学技术问题,取得了以下成果:

(1) 下料是车轮和轮箍制造过程的第一道工序。下料优化问题是:在足够数量的多种不同规格的圆台型原料上,切取2000多种不同规格的产品坯料,且必须满足多种工艺要求,使原料的利用率最高。该成果以这类多品种小批量产品组合下料问题为背景,建立了多型材、变截面、多品种组合下料优化数学模型,设计了启发式算法和遗传算法,得到了该问题的满意解。实际应用效果证明该模型和算法有效地解决了组合下料的难题,显著提高了原材料的利用率。

(2) 轮箍生产线上的瓶颈工序是轧制,由于轧制不同规格的产品所用模具不完全相同,转换产品时需要更换模具,更换模具的时间与紧前、紧后产品相关。更换模具所用的时间称为机器设置时间,总的机器设置时间是序依赖的。因此轮箍生产调度问题是:合理安排一个生产周期内需要加工品种的加工顺序,使总的机器设置时间最小。该成果以轮箍生产调度问题为背景,建立了考虑生产准备时间的多品种优化生产调度模型和求解算法。该模型和算法的应用显著提高了轮箍的生产效率。

(3) 车轮生产线上有多个作业区,每个作业区对应一道工序,所有工件均需从第一个作业区进入,从最后一个作业区离开,且只能按作业区排列的方向流动,但根据工艺要求,一些工件可以跳过中间的某些作业区,直接送至后面的作业区加工,显然不同于一般文献中研究的flowshop问题。该成果以车轮生产调度问题为背景,研究了多品种、工序不完全一致的流水线作业生产调度问题,称之为“半flowshop问题”,建立了相应的生产调度模型和求解算法。该模型和算法的应用显著提高了车轮的生产效率。

(4) 建立了相关的数据库、模型库、方法库和知识库,开发了智能制造执行系统,并实现了与其他系统的集成,保证了信息系统良好的整体性,提高了制造服务水平。

该成果获安徽省科技进步奖一等奖,已在马钢车轮公司投入运行,该公司认为:“由于本系统的应用,将模铸锭的配切率提高了4%,通过排产调度的优化,使轮箍生产线和车轮生产线的生产能力提高了5%,同时减少了原材料库存,降低了单位产品能耗,为公司带来了很大的经济效益。”

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