基于瓶頸設(shè)備識別的機械加工車間排產(chǎn)方法及信息系統(tǒng)研究.pdf

1、生產(chǎn)資源的有限性以及生產(chǎn)系統(tǒng)本身具有的動態(tài)波動性和加工相依性，必然造成限制系統(tǒng)有效產(chǎn)出最大化的“瓶頸”現(xiàn)象。瓶頸設(shè)備是機械加工車間生產(chǎn)過程中經(jīng)常遇到的制約整個生產(chǎn)系統(tǒng)產(chǎn)出最大化的生產(chǎn)實際問題。約束理論認(rèn)為，瓶頸控制著系統(tǒng)的運作，它的存在不僅限制了整個流程的產(chǎn)出速度，而且制約了其它環(huán)節(jié)生產(chǎn)能力的發(fā)揮。瓶頸識別是瓶頸管理的前提，更是生產(chǎn)管理和過程控制的關(guān)鍵和基礎(chǔ)。在生產(chǎn)任務(wù)執(zhí)行之前對瓶頸進行快速而有效的先驗識別對于優(yōu)化生產(chǎn)流程，提升生產(chǎn)性能

2、具有重要的指導(dǎo)意義。車間排產(chǎn)作為整個生產(chǎn)管理的核心之一，是決定生產(chǎn)系統(tǒng)表現(xiàn)性能的重要環(huán)節(jié)。作為典型的組合優(yōu)化問題，排產(chǎn)問題具有NP-hard特性，如何快速準(zhǔn)確地對其進行求解以獲得優(yōu)化的排產(chǎn)方案一直是學(xué)術(shù)界和工業(yè)界研究的熱點之一。近年來，生產(chǎn)系統(tǒng)中的瓶頸信息被越來越廣泛的作為車間排產(chǎn)問題的啟發(fā)式信息加以利用。在先驗瓶頸識別的基礎(chǔ)上，探究怎樣將瓶頸信息應(yīng)用到車間排產(chǎn)問題的求解過程以加速最優(yōu)排產(chǎn)方案的收斂對于優(yōu)化車間排產(chǎn)，實現(xiàn)資源合理配置和生

3、產(chǎn)效益最大化具有非常重要的學(xué)術(shù)和工程意義。
　　本文首先介紹了機加車間瓶頸識別問題的研究現(xiàn)狀，針對現(xiàn)有瓶頸識別方法多為后驗方法的不足，提出了一種基于約束理論和靈敏度分析的先驗瓶頸識別方法。該方法能夠在生產(chǎn)任務(wù)執(zhí)行之前、在較短的時間內(nèi)，預(yù)先給出生產(chǎn)系統(tǒng)中不同層次關(guān)系的多階瓶頸機器集合，為接下來的生產(chǎn)計劃排程以及相關(guān)的生產(chǎn)準(zhǔn)備工作提供更多的決策依據(jù)，從而更好更快地提升系統(tǒng)性能。在基于約束理論對瓶頸設(shè)備進行定義的基礎(chǔ)上，首先通過考察生產(chǎn)

4、系統(tǒng)作業(yè)指標(biāo)對機器不同產(chǎn)能改變量下的靈敏度得到設(shè)備的瓶頸指數(shù)矩陣，然后運用TOPSIS決策法得到設(shè)備的綜合瓶頸指數(shù)，以此為識別依據(jù)，基于聚類思想，通過聚類分析得到不同層次下的瓶頸設(shè)備集。最后，通過選擇移動瓶頸法和瓶頸簇識別法對不同規(guī)模的JSP標(biāo)準(zhǔn)問題進行仿真比較，證明了本文方法在識別結(jié)果上的有效性和識別效率上的優(yōu)越性。然后，將瓶頸信息作為車間排產(chǎn)問題的啟發(fā)式信息，提出了一種基于瓶頸設(shè)備識別的機械加工車間排產(chǎn)算法。首先建立了基于瓶頸設(shè)備識

5、別的機械加工車間排產(chǎn)問題的數(shù)學(xué)模型，然后介紹了基于遺傳算法對模型進行求解的業(yè)務(wù)流程和關(guān)鍵技術(shù)，包括基于瓶頸設(shè)備的混合編碼方法、解碼方法、改進的兩階段 POX交叉算子和兩階段重定位變異算子。最后分別選取JSP標(biāo)準(zhǔn)算例和企業(yè)車間實際生產(chǎn)案例，通過與沒有利用瓶頸信息的普通遺傳算法進行對比驗證了所提排產(chǎn)方法的有效性。最后，以上述研究內(nèi)容和研究成果為基礎(chǔ)，設(shè)計并開發(fā)了一套基于制造執(zhí)行系統(tǒng)的機械加工車間排產(chǎn)管理子系統(tǒng)，主要包括排產(chǎn)數(shù)據(jù)管理和作業(yè)排產(chǎn)