摘 要：在當(dāng)前個(gè)性化和定制化制造需求以及頻繁變動(dòng)的市場(chǎng)環(huán)境中，傳統(tǒng)制造系統(tǒng)由于高昂投資、漫長(zhǎng)規(guī)劃周期和低靈活性已無(wú)法滿足現(xiàn)代生產(chǎn)需求?？芍貥?gòu)制造系統(tǒng)（Reconfigurable Manufacturing System， RMS）憑借獨(dú)特可重構(gòu)特性，能快速調(diào)整生產(chǎn)功能和能力，以敏捷響應(yīng)市場(chǎng)需求變化，推出適應(yīng)制造需求的產(chǎn)品。然而，系統(tǒng)設(shè)備布局規(guī)劃一直是RMS研究的關(guān)鍵技術(shù)。本文在現(xiàn)有設(shè)備資源條件下采用對(duì)稱配置方法，通過(guò)系統(tǒng)循環(huán)平衡條件篩選不合理配置。應(yīng)用模糊綜合評(píng)判法，在多方面要素基礎(chǔ)上優(yōu)化配置，得出可行最優(yōu)系統(tǒng)設(shè)備布局規(guī)劃。提出的優(yōu)化配置方法為解決制造系統(tǒng)布局規(guī)劃問(wèn)題提供了參考方案。結(jié)果表明，所提出方法在有效利用制造資源前提下，使制造系統(tǒng)能快速響應(yīng)需求變化。

關(guān)鍵詞：可重構(gòu)制造系統(tǒng)；設(shè)備布局；設(shè)備重構(gòu)；模糊綜合評(píng)價(jià)法

中圖分類號(hào)：TP164文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Research on Symmetrical Optimization Configuration

Method for Reconfigurable Manufacturing Systems

WANG Shinan1，2，LU Yujun1

（1.School of Mechanical Engineering， Zhejiang Sci Tech University， Hangzhou， Zhejiang 310018，China;

2.Longgang Research Institute of Zhejiang Sci Tech University， Wenzhou， Zhejiang 325802，China）

Abstract：In the current context of personalized and customized manufacturing demands， along with the ever changing market environment， traditional manufacturing systems fall short due to their high investment costs， lengthy planning cycles， and limited flexibility. Reconfigurable manufacturing systems （RMS）， with their unique reconfigurable characteristics， can swiftly adjust production functions and capabilities to respond agilely to market demand changes， introducing products that meet manufacturing needs. However， the layout planning of system equipment has always been a crucial aspect of RMS research. This paper， under the condition of existing equipment resources， employs a symmetric configuration method to provide layout schemes. Through the application of the cyclic balance condition within the system， impractical configurations are filtered out. Utilizing a fuzzy comprehensive evaluationmethod and optimizing the layout based on various factors， a feasible and optimal plan for system equipment layout is obtained. The proposed optimized configuration method offers a reference solution for addressing issues in manufacturing systems. Research results indicate that the suggested approach， while effectively utilizing manufacturing resources， enables manufacturing systems to respond swiftly to changes in demand.

Key words：reconfigurable manufacturing system; equipment layout; equipment reconstruction; fuzzy comprehensive evaluation method

隨著互聯(lián)網(wǎng)的進(jìn)步和科技的發(fā)展，產(chǎn)品市場(chǎng)日益國(guó)際化，消費(fèi)者有更多選擇。企業(yè)不僅要滿足消費(fèi)者對(duì)定制產(chǎn)品的需求，還要應(yīng)對(duì)公司間和供應(yīng)鏈間的激烈競(jìng)爭(zhēng)，可持續(xù)制造和定制需求加劇了競(jìng)爭(zhēng)和市場(chǎng)變化。為了應(yīng)對(duì)上述問(wèn)題，企業(yè)正試圖通過(guò)修改生產(chǎn)硬件的物理、組織和 IT 特性來(lái)配置更加靈活和敏捷的制造系統(tǒng)，同時(shí)延長(zhǎng)制造系統(tǒng)的生命周期[1]。簡(jiǎn)而言之，這樣的制造系統(tǒng)應(yīng)具有足夠的物理和邏輯的靈活性，能夠根據(jù)被加工對(duì)象的特點(diǎn)，方便、高效、低成本地改變系統(tǒng)的布局、控制結(jié)構(gòu)、制造過(guò)程和生產(chǎn)批量等[2]。

作為一種新型的制造系統(tǒng)，可重組制造系統(tǒng)能適應(yīng)市場(chǎng)的需求變化和個(gè)性化生產(chǎn)等生產(chǎn)環(huán)境的變化并按系統(tǒng)規(guī)劃的要求以重排、重復(fù)利用、革新組元或子系統(tǒng)的方式快速調(diào)整制造過(guò)程、制造功能和制造能力[3]，設(shè)備布局重構(gòu)配置方案優(yōu)化程度與系統(tǒng)的生產(chǎn)效率和響應(yīng)速度直接掛鉤。Singh等[4]針對(duì)RMS特性，確定了五種機(jī)器布局：開(kāi)放式、環(huán)形、單行、多行和以機(jī)器人為中心布局，這些布局有助于提高生產(chǎn)效率和系統(tǒng)利用率。在處理新一代工廠布局設(shè)計(jì)時(shí)，Benjaafar等[5]提出了兩大策略：一是開(kāi)發(fā)穩(wěn)定的布局以應(yīng)對(duì)多個(gè)制造周期，二是設(shè)計(jì)靈活的布局以快速適應(yīng)生產(chǎn)需求變化，降低轉(zhuǎn)換成本并提高生產(chǎn)效率。設(shè)備布局是RMS設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵步驟，Bortolini等[6]提出盡管可重組制造系統(tǒng)的概念早在1999年就已出現(xiàn)，但在可重構(gòu)制造系統(tǒng)的布局問(wèn)題與設(shè)計(jì)的集成方面，現(xiàn)有的研究仍然存在不足。

為了使可重構(gòu)制造系統(tǒng)對(duì)市場(chǎng)需求具有快速適應(yīng)性，系統(tǒng)重構(gòu)布局是必須解決的關(guān)鍵問(wèn)題[7]?？芍貥?gòu)制造系統(tǒng)的配置設(shè)計(jì)方法基于生產(chǎn)零件的產(chǎn)線成本、加工時(shí)間、材料運(yùn)輸?shù)纫蛩乜焖僭O(shè)計(jì)、快速調(diào)整、快速篩選，建立可重構(gòu)制造系統(tǒng)配置設(shè)計(jì)模型，設(shè)計(jì)可重構(gòu)制造系統(tǒng)多種配置方案之間的評(píng)價(jià)優(yōu)化選擇方法，實(shí)現(xiàn)可重構(gòu)制造系統(tǒng)組態(tài)重構(gòu)、生產(chǎn)率和成本的對(duì)立統(tǒng)一，提供企業(yè)實(shí)現(xiàn)設(shè)備合理的重構(gòu)布局與快速響應(yīng)市場(chǎng)需求方法選項(xiàng)[8]，最終解決系統(tǒng)重構(gòu)布局的問(wèn)題。

本文研究了可重組制造系統(tǒng)的對(duì)稱優(yōu)化配置方法。在現(xiàn)有系統(tǒng)設(shè)備資源的條件下，利用對(duì)稱配置方法提供配置方案，應(yīng)用系統(tǒng)的循環(huán)平衡條件篩除不合理配置方案。通過(guò)模糊綜合評(píng)判法綜合多方面要素優(yōu)化配置，得出可行最優(yōu)的系統(tǒng)設(shè)備布局規(guī)劃。該方法有效利用制造資源，使制造系統(tǒng)能快速響應(yīng)制造需求的變化。

1 系統(tǒng)的配置方案

1.1 對(duì)稱配置與非對(duì)稱配置

系統(tǒng)以及系統(tǒng)中的設(shè)備排列組合構(gòu)型方式眾多，根據(jù)系統(tǒng)排列的對(duì)稱性，系統(tǒng)的排列構(gòu)型可以分為對(duì)稱型或非對(duì)稱型。判斷系統(tǒng)配置是否為對(duì)稱型的標(biāo)準(zhǔn)如下：

（1）生產(chǎn)設(shè)備的布局能畫(huà)出對(duì)稱軸；

（2）若有分支，每條分支上的設(shè)備數(shù)量需要相同；

（3）設(shè)備與設(shè)備之間連接方式不同配置類型不同。

如圖1所示，每一個(gè)方框代表一臺(tái)加工設(shè)備，箭頭的方向代表了工件的流動(dòng)方向，同時(shí)縱向排列對(duì)齊的設(shè)備表示在加工環(huán)節(jié)中處于同一個(gè)階段，整個(gè)流程圖也代表著一個(gè)加工系統(tǒng)的配置方案。

以4臺(tái)設(shè)備舉例，共有13種配置方案，其中包含8種對(duì)稱配置，5種非對(duì)稱配置，配置（j）雖然是對(duì)稱的并且能畫(huà)出對(duì)稱軸，但是（j）中在同一加工階段內(nèi)不同分支上所包含設(shè)備數(shù)量不同。配置（d）和（e）雖然在設(shè)備配置上是相同的，但相同的范圍僅限在空間上。由于設(shè)備之間的連接方式不同，（d）中為兩條分支并行，（e）中在階段1、階段2之間有交叉耦合，這表示物料處理系統(tǒng)不同。配置（i）為單線排列，所以和普通的流水線生產(chǎn)相似，也不能作為對(duì)稱配置。

1.2 采用對(duì)稱配置的原因

（1）工藝方案繁雜，非對(duì)稱配置系統(tǒng)相較于對(duì)稱配置系統(tǒng)更為復(fù)雜。如圖2 （a）所示，采用不同工藝方案可能導(dǎo)致零件質(zhì)量問(wèn)題和復(fù)雜的質(zhì)量檢測(cè)，因此工藝設(shè)計(jì)人員通常不會(huì)為同一零件設(shè)計(jì)多個(gè)工藝方案。

（2）產(chǎn)線輸入輸出平衡困難，圖2（b）所示系統(tǒng)中不同設(shè)備類型執(zhí)行相同任務(wù)可能導(dǎo)致難以平衡整條產(chǎn)線的生產(chǎn)效率。階段1由于采用了不同的設(shè)備，在該階段中設(shè)備B必須是設(shè)備A加工效率的兩倍，這樣才可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)線輸入輸出平衡。設(shè)備效率差異會(huì)引起資源浪費(fèi)或復(fù)雜化其他加工路徑的輸入輸出平衡，尤其在同一階段設(shè)備數(shù)量增多時(shí)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員需不應(yīng)考慮。

由此可見(jiàn)，在實(shí)際生產(chǎn)中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該優(yōu)先選擇考慮對(duì)稱配置。對(duì)稱配置可以分為多線列并聯(lián)、多線列耦合并聯(lián)以及前兩種配置的混合型。

多線列并聯(lián)是將多條串聯(lián)的加工設(shè)備并聯(lián)起來(lái)，如圖3（a）所示，每個(gè)單一的串聯(lián)線列都是一個(gè)單元組。單元組彼此之間互不連通，若在某個(gè)單元組中有一臺(tái)設(shè)備發(fā)生故障，整個(gè)單元組都將處于空載狀態(tài)。

多線列耦合并聯(lián)在多線列并聯(lián)的基礎(chǔ)上每個(gè)階段后都有交叉耦合，如圖3（b）所示，即使有一臺(tái)設(shè)備發(fā)生故障，整個(gè)系統(tǒng)仍能保證其余設(shè)備正常負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)。任意階段i中的任何機(jī)器上的代加工零件都可以轉(zhuǎn)移至階段（i+1）中的任何機(jī)器上繼續(xù)加工，每個(gè)階段的所有機(jī)器和操作都是相同的[6]。這種構(gòu)型的方法被KOREN等[9]稱為RMS構(gòu)型?；旌闲蜑榍皟煞N類型的組合，僅在部分階段交界處有耦合，如圖3（c）所示。

2 系統(tǒng)配置數(shù)量的計(jì)算

依據(jù)訂單需求設(shè)計(jì)一條RMS產(chǎn)線，首先要確認(rèn)當(dāng)前生產(chǎn)方案所需要的最少加工設(shè)備數(shù)量N。由于按照實(shí)際生產(chǎn)情況下加工零件的時(shí)間會(huì)因?yàn)樵O(shè)備工況、設(shè)備條件有一定的差異，所以在理想條件下零件的加工時(shí)間是固定的，可根據(jù)單日產(chǎn)量指標(biāo)M（個(gè)/d），每個(gè)零件的預(yù)計(jì)總加工時(shí)間t（min/個(gè)）以及設(shè)備每天的工作時(shí)間T（min）計(jì)算，詳見(jiàn)式（1）。

N=M×tT（1）

若考慮每臺(tái)設(shè)備的可靠性，保證設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)產(chǎn)量仍能達(dá)標(biāo)，可采用式（2）計(jì)算。

N=M×tT×R（2）

其中，R（%）為生產(chǎn)設(shè)備的可靠性，式（1）、式（2）計(jì)算出的設(shè)備數(shù)量必須向上取整。

N臺(tái)設(shè)備的連接方式眾多，可以排列在串行線中，亦可排列在并行線上或是在串并聯(lián)線上。隨著設(shè)備數(shù)量的增加，系統(tǒng)產(chǎn)線配置數(shù)量呈指數(shù)增加。

2.1 利用帕斯卡三角計(jì)算對(duì)稱配置的數(shù)量

得到所需最少加工設(shè)備數(shù)量N后，排列組合方式產(chǎn)生的系統(tǒng)產(chǎn)線配置中包含了對(duì)稱配置方案和非對(duì)稱配置方案。由于設(shè)備對(duì)稱配置在各個(gè)階段，各個(gè)分支的設(shè)備數(shù)量的固定性，可以通過(guò)式（3）計(jì)算出對(duì)稱配置的數(shù)量：

Y=∑Nm=1CN-1m-1=2N-1 （3）

其中，Y是配置方案的數(shù)量，N是設(shè)備數(shù)量，m是加工階段數(shù)量。

Y=（N-1）?。∟-m）！（m-1）?。?）

對(duì)于任意N和m，根據(jù)上兩式得出的結(jié)果用三角形形式排列，可得出設(shè)備數(shù)和階段數(shù)相關(guān)的帕斯卡三角，見(jiàn)表1。

根據(jù)表1，可以快速查到使用N臺(tái)設(shè)備分為m個(gè)階段條件下制造系統(tǒng)的配置種類的數(shù)量。例如對(duì)于N=8臺(tái)機(jī)器，式（3）得出總共Y=128個(gè)配置，如果排列在恰好6個(gè)階段，根據(jù)式（4）計(jì)算可以產(chǎn)生Y=21個(gè)對(duì)稱配置方案，也可以直接查表1得到Y(jié)=21。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例

一個(gè)毛坯件或半成品件成為成品一般會(huì)經(jīng)歷銑削、車削、鉆孔、攻絲、刨削、磨削等多種加工方式。為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，簡(jiǎn)化示例取一個(gè)僅有3個(gè)加工面：FACE1、FACE2、FACE3的工件，且僅設(shè)置加工F1，F(xiàn)2，…，F(xiàn)6等6個(gè)加工工序，其中F1屬于加工面FACE1，F(xiàn)2、F3、F4屬于加工面FACE2，F(xiàn)5、F6屬于加工面FACE3，每個(gè)面使用不同的夾具。加工工序可以在保證順序的前提下拆分在不同的加工設(shè)備上進(jìn)行加工。各個(gè)加工工序所需要的加工工時(shí)如表2所示。

3.1 以系統(tǒng)循環(huán)時(shí)間作為約束篩選配置方案

所以當(dāng)前要解決的問(wèn)題就是設(shè)計(jì)一個(gè)加工系統(tǒng)，滿足當(dāng)日產(chǎn)量M=300（個(gè)/d），包含6個(gè)加工工序，每個(gè)零件的總工時(shí)最多為t=25 min。機(jī)器每天的工作時(shí)間設(shè)定為1000 min。通過(guò)式（1）可以計(jì)算出所需要的最少加工設(shè)備的數(shù)量：

N=300×251000（5）

當(dāng)最少的加工設(shè)備為8臺(tái)時(shí)，查表1可得有128種對(duì)稱配置，顯然一個(gè)一個(gè)地去比較128種配置方案是不現(xiàn)實(shí)的，還需要進(jìn)一步的篩選。此時(shí)可以依據(jù)加工面進(jìn)行整個(gè)加工系統(tǒng)的拆分，按照加工面的不同將總系統(tǒng)拆分為三個(gè)獨(dú)立的子系統(tǒng)：S1、S2、S3。

對(duì)于子系統(tǒng)S1每個(gè)零件的總工時(shí)最多為3.7 min，則可以根據(jù)式（1）計(jì)算出FACE1所需要的機(jī)器數(shù)量為N=2。

N=300×3.71000=1.112臺(tái)（6）

同理可以計(jì)算出子系統(tǒng)S2，F(xiàn)ACE2所需要的機(jī)器數(shù)量：

N=300×12.31000=3.694臺(tái)（7）

子系統(tǒng)S3，F(xiàn)ACE3所需要的機(jī)器數(shù)量：

N=300×91000=2.73臺(tái)（8）

分別查表2可以得知各子系統(tǒng)的配置可能數(shù)量分別為：Y1=1、Y2=1+3+3=7、Y3=1+2=3?？傁到y(tǒng)的配置數(shù)量Y=Y1×Y2×Y3=1×7×3=21，而不是128種。

式（1）中計(jì)算機(jī)器數(shù)的公式是基于一個(gè)完全平衡的系統(tǒng)且每個(gè)工序加工所需要的時(shí)間也都是預(yù)估的最長(zhǎng)時(shí)間，因此上述的21個(gè)可能的配置并不一定都是平衡的，其中幾個(gè)配置方案無(wú)法滿足每天300個(gè)零件的需求。接下來(lái)要做的是找出不能滿足需求的配置方案并將之排除。

最大系統(tǒng)循環(huán)時(shí)間是指在當(dāng)日產(chǎn)量指標(biāo)M、機(jī)器每日工作總時(shí)長(zhǎng)T，所需要的最大時(shí)間，要求出最大的系統(tǒng)循環(huán)時(shí)間M=1000/tMAX=300，其中tMAX=3.33 min。最大系統(tǒng)循環(huán)時(shí)間將作為約束條件篩除不平衡的系統(tǒng)配置。

當(dāng)總系統(tǒng)階段數(shù)m=3時(shí)，即三個(gè)子系統(tǒng)S1、S2、S3的階段數(shù)都僅能為1，在這種情況下有且只有一種配置方案。此時(shí)這種配置方案下各個(gè)子系統(tǒng)的工序不需要進(jìn)行拆分，如圖4所示。在階段1中，有兩臺(tái)機(jī)器有1.85 min可以完成一個(gè)零件的加工；在階段2中有四臺(tái)機(jī)器，每3.075 min可以完成一個(gè)零件的加工；在階段3中每3 min可以完成一個(gè)零件的加工，在該配置方案中瓶頸階段為第二階段，因此每天的零件生產(chǎn)數(shù)量N=1000/3.075=325.2個(gè)，大于產(chǎn)量指標(biāo)M=300，所以該配置方案是可以采納的。

3.2 依據(jù)加工面拆分子系統(tǒng)

當(dāng)總系統(tǒng)有四個(gè)階段時(shí)有5種配置方案，五個(gè)階段時(shí)有9種配置方案，六個(gè)階段時(shí)有6種配置方案。在這些配置方案的基礎(chǔ)上還要進(jìn)行工序拆分和組合，計(jì)算對(duì)比所有配置工作量巨大。但可以按照加工面拆分成三個(gè)子系統(tǒng)，分別進(jìn)行核驗(yàn)，因?yàn)橄到y(tǒng)中只要有一個(gè)加工面的配置不滿足系統(tǒng)的約束條件則剩余兩個(gè)環(huán)節(jié)無(wú)論如何搭配組合都不能滿足約束條件。

子系統(tǒng)S1只有一種配置方案，該方案如圖4階段1（a）所示。

子系統(tǒng)S2有四臺(tái)加工設(shè)備需要進(jìn)行3道加工工序。在子系統(tǒng)S2中有7種設(shè)備配置方案，對(duì)應(yīng)的加工工序有3種拆分方式。當(dāng)子系統(tǒng)S2階段數(shù)為1時(shí)，系統(tǒng)滿足約束條件的設(shè)計(jì)方案只有一種如圖4中階段2（b）所示。階段數(shù)為2時(shí)加工工序的拆分方式有2種，加工設(shè)備的排布方式有3種，圖5（d）、（e）兩種排布方式對(duì)于加工工序和加工設(shè)備的組合計(jì)算系統(tǒng)平衡無(wú)影響，所以合并為一種，總共6個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，如圖5所示。在這6種情況下，只有兩個(gè)配置方案滿足tmax≤tMAX=3.33 min的系統(tǒng)最大循環(huán)時(shí)間的約束條件，分別為圖5（a）、（f），系統(tǒng)配置方案中深色部分表示超過(guò)tMAX的系統(tǒng)環(huán)節(jié)。階段數(shù)為3時(shí)，加工工序拆分方式有1種，系統(tǒng)配置方案有3種，共有3種系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，如圖6所示，在這3種情況下，只有1個(gè)系統(tǒng)配置方案滿足tmax≤tMAX=3.3 min的系統(tǒng)最大循環(huán)時(shí)間的約束條件，為圖6（b）。所以子系統(tǒng)S2中滿足約束條件的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案總共有4種，分別為圖4階段2（b），圖5（a）、（f），圖6（b）。

同理在子系統(tǒng)S3中可以得出滿足約束條件的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案有2種分別為圖4階段3（c）、圖7（b）。

當(dāng)確定了三個(gè)子系統(tǒng)滿足系統(tǒng)平衡約束條件的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案后，對(duì)三個(gè)子系統(tǒng)所有可行方案組合可以算出最終配置方案有種，分別將這八種方案進(jìn)行編號(hào)，如表3所示。

3.3 應(yīng)用層次分析法確定評(píng)價(jià)指標(biāo)的一致性

每個(gè)設(shè)備在零件生產(chǎn)過(guò)程中所花費(fèi)的時(shí)間、生產(chǎn)成本、產(chǎn)品產(chǎn)出質(zhì)量以及設(shè)備的可靠性都是不同的。要應(yīng)用層次分析法構(gòu)建評(píng)價(jià)矩陣，首先要將工件、工序的加工耗時(shí)Q1（min）、生產(chǎn)成本Q2（元/個(gè)）、加工質(zhì)量Q3（次品數(shù)/1000）、設(shè)備可靠性即故障時(shí)間Q4（h/kh）、階段數(shù)Q5（個(gè)）這5個(gè)指標(biāo)進(jìn)行兩兩比較，并依據(jù)指標(biāo)的評(píng)判的量化標(biāo)準(zhǔn)表構(gòu)成的評(píng)價(jià)矩陣，Q=（qij），i=1，2，3，4，5，j=1，2，3，4，5。采用幾何平均法（方根法），求出評(píng)價(jià)矩陣Q的特征向量W。

ωi=n∏nj=1qij/∑ni=1n∏nj=1qij（9）

其中，n為評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)量，n=5。

計(jì)算結(jié)果為W=（ω1，ω2，ω3，ω4，ω5）=（0.458，0.246，0.160，0.101，0.035），將結(jié)果代入式（10）求出最大的特征根λmax：

λmax =1n∑ni=1∑nj=1qijωjωi（10）

同理，當(dāng)n=5時(shí)，λmax=6.903。最后將上述數(shù)據(jù)代入式（11）進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，并用一致性比例CR表示。

CR=CIRI=λmax －nn－1×1RI（11）

通過(guò)查閱隨機(jī)一致性RI表得到，當(dāng)階數(shù)n=5時(shí)，RI=1.12，一致性比例CR=0.0506。上述指標(biāo)被接受的條件是評(píng)價(jià)矩陣Q的一致性比例CRlt;0.1。當(dāng)滿足上述條件時(shí)認(rèn)為評(píng)價(jià)矩陣有滿意的一致性，且上述計(jì)算的相對(duì)重要度是可以被接受的。

3.4 模糊綜合評(píng)價(jià)法

常用的評(píng)判方法有秩和比（RSR）綜合評(píng)價(jià)法、TOPSIS法、模糊綜合評(píng)判法，三者都適用于解決多目標(biāo)決策問(wèn)題。但秩和比綜合評(píng)價(jià)法通過(guò)秩替代原始指標(biāo)值，會(huì)損失部分信息，不容易對(duì)各個(gè)指標(biāo)進(jìn)行恰當(dāng)?shù)木幹?。?dāng)RSR值不滿足正態(tài)分布時(shí)，分檔歸類的結(jié)果與實(shí)際情況會(huì)有偏差。而TOPSIS法對(duì)數(shù)據(jù)要求較高，需要滿足一定的分布規(guī)律。

模糊綜合評(píng)判法是一種多準(zhǔn)則決策分析方法，其優(yōu)勢(shì)在于能夠綜合考慮多個(gè)因素，并處理各種不確定性和模糊性。模糊綜合評(píng)判法主要有以下幾個(gè)優(yōu)勢(shì)：

（1） 綜合多因素：設(shè)備配置需全面考慮多方面因素。模糊綜合評(píng)判法能同時(shí)評(píng)估定量和定性因素，更全面地評(píng)價(jià)事物的利弊。

（2） 處理不確定性和模糊性：可應(yīng)對(duì)市場(chǎng)影響下生產(chǎn)數(shù)據(jù)的不確定性和評(píng)價(jià)指標(biāo)的模糊性，有效處理數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確、信息不足等問(wèn)題，提供相對(duì)合理的綜合評(píng)價(jià)。

（4） 決策支持：模糊綜合評(píng)判法為決策者提供科學(xué)決策依據(jù)，幫助更好地理解和應(yīng)對(duì)復(fù)雜問(wèn)題，做出明智決策。

總之，模糊綜合評(píng)判法能夠綜合考慮多個(gè)因素，處理各種不確定性和模糊性，為決策者提供科學(xué)的決策支持，是解決復(fù)雜問(wèn)題的有效方法，適用于求解可重構(gòu)制造系統(tǒng)的最優(yōu)配置方案。

3.5 基于模糊綜合評(píng)判法的方案優(yōu)化

運(yùn)用模糊綜合評(píng)判法選出8種配置方案之中的最優(yōu)解，確定該加工零件的資源配置方案評(píng)價(jià)矩陣R。矩陣中的數(shù)據(jù)來(lái)源于表4中的統(tǒng)計(jì)值或經(jīng)驗(yàn)值。

加工時(shí)間=∑mi=1∑工序工時(shí)機(jī)床數(shù)（12）

成本=∑mi=1∑工序加工成本×機(jī)床數(shù)（13）

加工質(zhì)量=∑mi=1∑次品數(shù)×機(jī)床數(shù)（14）

故障時(shí)間=∑mi=1∑故障時(shí)間機(jī)床數(shù)（15）

物流次數(shù)=階段數(shù)m（16）

這些數(shù)據(jù)導(dǎo)入上式后將構(gòu)成零件加工配置方案的評(píng)價(jià)矩陣R：

R=7.915040.70.9310.811934.11.4411.211928.41.4414.18821.81.8510.910132.81.6413.87026.22.0514.18824.32.0517.05717.72.56T（17）

0.12345，0.12915，0.13237）。B中最小值bmin=b5=0.12025，所以系統(tǒng)配置方案中最優(yōu)的配置方案為b5對(duì)應(yīng)的配置方案P5，將綜合評(píng)價(jià)值按照大小順序排列可以得到上述八種配置方案的優(yōu)劣排序如表5所示。

采用TOPSIS評(píng)價(jià)法計(jì)算結(jié)果綜合評(píng)價(jià)值最優(yōu)解為b5=0.57429362，RSR評(píng)價(jià)計(jì)算結(jié)果得出最優(yōu)解為b8=0.50597182。顯然采用模糊綜合評(píng)判法得出的結(jié)果數(shù)值最小最宜采納。再者模糊綜合評(píng)判法柔性的權(quán)重指標(biāo)設(shè)置可以隨著生產(chǎn)目標(biāo)、戰(zhàn)略重心、市場(chǎng)行情而進(jìn)行調(diào)整，這是其他兩種方法做不到的。最后由于模糊綜合評(píng)價(jià)法計(jì)算相對(duì)簡(jiǎn)單，當(dāng)生產(chǎn)指標(biāo)增加，數(shù)據(jù)增加數(shù)據(jù)分析需求和需要的計(jì)算資源也相對(duì)少。

方案排序取決于制造系統(tǒng)設(shè)計(jì)師或制造商依據(jù)情況賦予不同指標(biāo)（成本、質(zhì)量、加工時(shí)間等）的權(quán)重。在深入理解和分析業(yè)務(wù)需求、生產(chǎn)能力、市場(chǎng)定位以及客戶期望后，最終選擇適合的資源配置方案。

4 結(jié) 論

企業(yè)為應(yīng)對(duì)快速變化的市場(chǎng)，離不開(kāi)RMS進(jìn)行設(shè)備資源的快速配置和重構(gòu)。這一過(guò)程涉及成本、時(shí)間、質(zhì)量和加工工序等多方面的約束和影響。通過(guò)對(duì)稱配置設(shè)備、計(jì)算配置種類數(shù)量、系統(tǒng)循環(huán)平衡條件篩選并結(jié)合模糊綜合評(píng)判法，可以選出滿足市場(chǎng)需求的最優(yōu)資源配置方案。實(shí)例驗(yàn)證表明，該方案能有效實(shí)現(xiàn)滿足市場(chǎng)變化企業(yè)需求的可重構(gòu)制造系統(tǒng)的設(shè)備資源配置。

可重組制造系統(tǒng)具有巨大的潛力，以其出色的時(shí)間成本效益應(yīng)對(duì)不斷變化且競(jìng)爭(zhēng)激烈的市場(chǎng)環(huán)境已成為現(xiàn)代制造企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。未來(lái)，技術(shù)的不斷創(chuàng)新將為RMS提供更多的可能性，如智能制造、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的應(yīng)用將進(jìn)一步提高其生產(chǎn)效率和靈活性。目前面向RMS配置方案研究方興未艾，結(jié)合本文關(guān)于RMS配置方案研究，作者認(rèn)為在以下幾方面有進(jìn)一步的優(yōu)化空間：本文方案只對(duì)系統(tǒng)層面的配置布局規(guī)劃方法進(jìn)行了研究，可以細(xì)化至可重構(gòu)機(jī)床設(shè)備層；基于設(shè)備使用率和系統(tǒng)生產(chǎn)能力的角度出發(fā)，進(jìn)一步優(yōu)化布局方案；利用智能算法優(yōu)化布局設(shè)計(jì)，提高工作效率等。

參考文獻(xiàn)

［１］ BEHDIN V， REZA T， ZDENEK H， et al.Workforce planning and production scheduling in a reconfigurable manufacturing system facing the COVID 19 pandemic[J].Journal of Manufacturing Systems， 2022;63：563-574.

[2] 祁國(guó)寧，顧新建，楊青海，等. 大批量定制原理及關(guān)鍵技術(shù)研究[J].計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)-CIMS，2003（9）：776-783.

[3] 周軍，劉戰(zhàn)強(qiáng)，鄧建新，等. 可重組制造系統(tǒng)及其關(guān)鍵技術(shù)[J].山東大學(xué)學(xué)報(bào)（工學(xué)版），2003（5）：477-481.

[4] SINGH P S， SHARMA K R R. A review of different approaches to the facility layout problems[J].The International Journal of Advanced Manufacturing Technology，2006，30（5-6）：425-433.

[5] BENJAAFAR S， HERAGU S S， IRANI A S. Next generation factory layouts：research challenges and recent progress[J].Interfaces，2002，32（6）：58-76.

[6] BORTOLINI M， GALIZIA G F， MORA C. Reconfigurable manufacturing systems： literature review and research trend[J].Journal of Manufacturing Systems， 2018，49：93-106.

[7] 趙中敏.可重構(gòu)制造系統(tǒng)的優(yōu)化布局配置研究[J].精密制造與自動(dòng)化，2019（4）：19-21+33.

[8] 劉文科.可重構(gòu)制造系統(tǒng)組態(tài)重構(gòu)優(yōu)化方法研究[D].重慶：重慶大學(xué)，2012.

[9] KOREN Y， SHPITALNI M. Design of reconfigurable manufacturing systems[J].Journal of Manufacturing Systems，2011，29（4）：130-141.