递阶生产控制模式

自从大规模生产模式问世以来,迅猛的变化是经济发展的主旋律,早期的集中生产控制模式的刚性化和静态特征很快就难以满足生产运作模式快速发展之需,动态衔接成为生产运作管理的关注重点。Intel前任执行总裁安迪·葛罗夫(Andrew S.Grove)指出:“企业运作要旨之一是要在最精确的时刻传递接力棒。”递阶控制模式就是这种生产运作管理理念下的产物,它认为企业要实现资源的快速转化,必须以各个模块之间的接口技术和实时反馈技术为支撑,强调了管理活动的同步性和动态性,依据动态衔接管理的思想实施对生产运作过程的控制。

递阶控制是将一个给定的系统分解为多个子系统,每个子系统可独立求解,然后用一个协调器对子系统之间的耦合参数进行调整,这样,各子系统分别解决自己的问题,原系统的解也就得到了。如图14-1所示,第1级表示原系统的N个子系统,在第2级上,一个协调器接收N个子系统的局部解yN,然后给出一组新的相互作用参数aN。协调器的目标是协调各子系统的活动,提供整体系统的可行解^[5]。

图14-1　递阶控制原理

递阶控制的基本观点是:“用单个控制器不能有效地处理复杂的控制任务,因此,基于多级控制的理念,应当将一个多目标的控制任务分解成多个单目标的控制模块,这样,系统就成为有若干个基本层次的递阶控制结构。”递阶控制法强调多级控制和时序反馈,克服了单机系统可靠性低、实时性差、缺乏灵活性等弱点,保证控制的及时和有效。递阶控制反映了控制理念从静态转向动态,控制系统本身从刚性走向柔性,控制的容错性和扩展性大大提高,生产系统组织文化开始具有动态性、柔性、自组织性等元素。

塞瑞迪斯(Saridis)教授将递阶控制思想进一步完善,提出了分级递阶控制方法(Hierarchical Control),它按照“精度随智能降低而提高(Increasing Precision with Decreasing Intelligence,IPDI)”控制设计逐级构架控制系统,根据生产系统的复杂程度形成多级的递阶控制系统,这种分级递阶控制系统是由组织级、协调级和执行级组成的^[6]。

分级递阶控制模式实质上是将生产系统视为一个智能系统,并且进行了智能等级的合理配置,组织级代表控制系统的主导思想,具有最高的智能水平,进行知识的表示与处理,并由人工智能主导;协调级为组织级和执行级之间的连接装置,主要进行决策方式的表示,由人工智能和运筹学主导运行;执行级是智能控制系统的最低层次,要求具有最高的控制精度,并由常规控制理论进行控制。分级递阶控制模式更充分地体现了生产运作系统的自组织性、系统性和柔性文化特征,而且开始具有复杂系统的文化理念。