基于瓶頸設備識別的機械加工車間排產方法及信息系統(tǒng)研究.pdf

1、生產資源的有限性以及生產系統(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)有效產出最大化的“瓶頸”現(xiàn)象。瓶頸設備是機械加工車間生產過程中經常遇到的制約整個生產系統(tǒng)產出最大化的生產實際問題。約束理論認為，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出速度，而且制約了其它環(huán)節(jié)生產能力的發(fā)揮。瓶頸識別是瓶頸管理的前提，更是生產管理和過程控制的關鍵和基礎。在生產任務執(zhí)行之前對瓶頸進行快速而有效的先驗識別對于優(yōu)化生產流程，提升生產性能

2、具有重要的指導意義。車間排產作為整個生產管理的核心之一，是決定生產系統(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，排產問題具有NP-hard特性，如何快速準確地對其進行求解以獲得優(yōu)化的排產方案一直是學術界和工業(yè)界研究的熱點之一。近年來，生產系統(tǒng)中的瓶頸信息被越來越廣泛的作為車間排產問題的啟發(fā)式信息加以利用。在先驗瓶頸識別的基礎上，探究怎樣將瓶頸信息應用到車間排產問題的求解過程以加速最優(yōu)排產方案的收斂對于優(yōu)化車間排產，實現(xiàn)資源合理配置和生

3、產效益最大化具有非常重要的學術和工程意義。
　　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。該方法能夠在生產任務執(zhí)行之前、在較短的時間內，預先給出生產系統(tǒng)中不同層次關系的多階瓶頸機器集合，為接下來的生產計劃排程以及相關的生產準備工作提供更多的決策依據，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備進行定義的基礎上，首先通過考察生產

4、系統(tǒng)作業(yè)指標對機器不同產能改變量下的靈敏度得到設備的瓶頸指數矩陣，然后運用TOPSIS決策法得到設備的綜合瓶頸指數，以此為識別依據，基于聚類思想，通過聚類分析得到不同層次下的瓶頸設備集。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標準問題進行仿真比較，證明了本文方法在識別結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問題的啟發(fā)式信息，提出了一種基于瓶頸設備識別的機械加工車間排產算法。首先建立了基于瓶頸設備識

5、別的機械加工車間排產問題的數學模型，然后介紹了基于遺傳算法對模型進行求解的業(yè)務流程和關鍵技術，包括基于瓶頸設備的混合編碼方法、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標準算例和企業(yè)車間實際生產案例，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方法的有效性。最后，以上述研究內容和研究成果為基礎，設計并開發(fā)了一套基于制造執(zhí)行系統(tǒng)的機械加工車間排產管理子系統(tǒng)，主要包括排產數據管理和作業(yè)排產