基于FAHP的车间生产基因构建及状态评估

龚稳

摘要：为了直观的表达车间生产系统信息、分析车间生产系统状态，本文借鉴生物细胞基因表达维持生态系统稳定的原理创造性的提出以五大生产要素：人、机、料、法、环构成的生产基因为最小生产系统。首先，分析了生产基因的信息、建立了生产基因的三层结构模型;其次，将生物基因的四区域表达应用到生产基因信息四区域表达，运用了模糊层次综合评价法，实现对生产基因状态好坏的评价;最后，实证分析了某车间某一生产基因的状态。

Abstract： To visual expression of the workshop manufacturing system information analysis workshop production system status， biological cell gene expression to maintain ecosystem stability， this paper， the principle of creative offered to the five factors of production： man machine feeding method of ring production genes for minimum system to guide the workshop production first， analyzed the genetic information set up production three layer structure model of the gene; Secondly， the expression of four regions of biological genes was applied to the expression of four regions of production gene information， and the fuzzy hierarchical comprehensive evaluation method was used to evaluate the status of production genes. Finally， the status of a production gene in a workshop is analyzed empirically.

關键词：生产系统;生产基因;模糊层次分析法

Key words： production system;production gene;fuzzy analytic hierarchy process

0  引言

系统生物学是通过研究生物基因之间相互作用形成的基因调控网络解释生命系统稳定现象，将车间生产系统类比系统生物学来研究车间生产系统有着重大意义。本文则从生物学角度出发来构建关于车间生产系统的生产基因，运用模糊层次综合评价法评价生产基因好坏，从而为车间生产以及生产基因调控网络构建提供指导。

1  生产基因

在车间生产系统中，本文以设备为中心，由工人、设备、工件、工序、环境等生产要素构成的最小生产系统定义为生产基因，将车间生产系统搭建成以生产基因为节点的生产系统网络。

2  生产基因结构

制造车间生产调度是科学安排五大生产要素（工人、设备、工件、工艺、环境）的过程[1]。不同生产要素具有不同的工作状态，如人员离职或正常，设备故障或正常等。因此，制造车间单个生产基因可以表征为三层结构模型：车间生产基因层表征以设备为中心的生产基因整体运行状态;生产要素信息层表征生产基因由工人、设备、工件、工艺和境等生产要素信息，为制造车间生产基因四区域表达的基础;生产基因状态层表征生产要素的状态（如图1所示）。

3  生产基因四区域表达

生物基因表达将基因划分为四区域[2]，因此本文对车间生产基因四区域表达，生产基因的状态直接关系到制造车间生产能力。四区域表达为：编码、启动、操纵与其它。编码区域表示生产基因的基本属性。启动区域表示生产基因的当前状态。操纵区域表示生产基因完好状态，记为H。当生产基因完好状态评价值H低于阈值H0，则用0表示生产基因异常;当生产基因完好值H高于阈值H0，则用1表示生产基因正常，本文设阈值H0=0.5。其他区域表示生产基因扰动后的处理策略。

4  计算生产基因完好状态

生产基因的复杂性，需要定性与定量指标结合来评价生产基因完好状态。模糊层次分析法（FAHP）是一种将模糊综合评价法和层次分析法相结合的评价方法[3]。本文运用FAHP来评价生产基因完好状态。具体步骤如下：

步骤1：根据生产要素信息，建立生产基因评价指标体系层次模型如图2所示。

步骤2：根据评价指标特点建立模糊评语集。

6  结语

本文借鉴生物学知识，将最小生产系统定义为生产基因，根据生产基因信息划分三层结构模型，采用FAHP通过案例分析实现对生产基因定性定量的状态评价，分析结果与实际情况相符。通过科学有效的分析生产基因的问题，并针对问题提出与之对应的处理策略，从而使整个生产系统趋于稳定。

参考文献：

[1]陈歆.面向生产调度的智能制造能力评估方法研究[D].浙江大学，2019.

[2]郭海学，刘俊.真核生物基因结构及基因表达的调控[J].生物学教学，1999（08）：4-6.

[3]张彦琦.基因调控网络建立的数学模型研究[D].第三军医大学，2003.

[4]叶蓓华，邢刚，张旭.集成制造环境下车间层生产要素建模与算法[J].中国机械工程，2001（12）：61-64，6.

[5]乐胜年.离散制造车间生产系统运行绩效综合评价研究[D].华中科技大学，2013.

[6]杨纶.模糊数学原理及应用[M].四版.广州：华南理工大学出版社，2004.