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传统批量大、品种单一的流水线生产模式已经与日新月异的制造业发展需求脱节,中小批量、多品种的生产模式备受生产制造企业青睐。中小批量、多品种的生产模式通过柔性制造系统大幅度提高劳动生产率、改进产品质量和缩短产品生产周期,使产品生产适应市场变化。柔性制造系统工艺规划和车间调度的研究在科学制定调度计划和提高企业生产率方面起着重要作用,要充分挖掘柔性制造系统的潜在能力,就必须在设计规划阶段对柔性制造系统进行深入分析与研究。目前,柔性制造系统工艺规划和车间调度的研究进展相对缓慢,主要原因为工序顺序柔性的表达时工件的全部或部分工序存在着任意可能顺序关系约束或排列,以及工艺路径柔性可能存在较高的复杂度,现有描述方法在完备性和简洁性等方面很难有效解决上述问题,从而导致后续调度算法的求解效率无法大幅改进。因此,具备完备性的较简洁的描述方法对解决上述问题进而进行后续算法设计至关重要,对柔性制造系统理论以及柔性车间调度的研究也意义深远。本文以柔性制造系统的工艺规划和车间调度为基础,围绕工艺规划和车间调度集成的柔性表达方法进行研究。首先,分析了制造柔性在企业不同层面的定义并从不同维度对柔性进行分类,总结出不同柔性定义的共同之处。在分析制造柔性系统的定义以及构成的基础上,对柔性制造系统中的工艺规划和车间调度进行分析,从工艺规划与车间调度层面分析柔性概念,采用主流的工艺路径柔性、工序顺序柔性、机器柔性这一分类,并对三种柔性现有的主要表达方法进行分析。其次,深入分析基于feature的柔性表达方法,并以feature为媒介提出宏工序的概念,将宏工序与顺序约束关系矩阵结合描述工序顺序柔性,深入分析AND/OR图并沿用OR子图的概念辅助描述工艺路径柔性。提出了工艺路径柔性、工序顺序柔性和机器柔性的多柔性表达模型,任一工件可以表达为J=<O（J）,ORS,SCS,MTS,MAP>,该模型可用于描述任意一种或多种柔性。设计出基于拓扑排序的宏工序的工序顺序生成算法以及工件工艺生成算法,使用基于宏工序的柔性表达方法对使用AND/OR图无法准确描述的工件实例进行验证,从而证实了基于宏工序的柔性表达方法的完备性。最后,得出基于宏工序的柔性表达方法能够较好地描述具备多种柔性的工件,并克服了工序顺序柔性和工艺柔性复杂度较高时,现有表达方法存在的完备性以及组合爆炸等缺陷的结论。