吹瓶機(jī)制造系統(tǒng)的生產(chǎn)負(fù)荷均衡化控制方法研究.pdf

1、當(dāng)今塑料制品是支撐現(xiàn)代高科技發(fā)展的重要新型材料之一，是能源、信息、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸乃至航空航天和海洋開發(fā)等國民經(jīng)濟(jì)各重要領(lǐng)域都不可缺少的生產(chǎn)資料。然而，吹瓶機(jī)作為塑料制品的主要生產(chǎn)設(shè)備，我國吹瓶機(jī)制造企業(yè)的產(chǎn)品制造周期普遍較長、訂單頻繁拖期，極大地影響了行業(yè)和企業(yè)的聲譽(yù)。究其原因，主要是因?yàn)槿狈σ环N適應(yīng)吹瓶機(jī)制造特點(diǎn)的有效生產(chǎn)控制方法。鑒于此，本文的目標(biāo)是研究建立適應(yīng)吹瓶機(jī)制造系統(tǒng)的生產(chǎn)計(jì)劃與控制體系。
　　本文通過對多家吹瓶

2、機(jī)制造企業(yè)的實(shí)地調(diào)研，總結(jié)吹瓶機(jī)制造系統(tǒng)的運(yùn)作特點(diǎn)：在吹瓶機(jī)制造企業(yè)，客戶訂單的到達(dá)具有很強(qiáng)的隨機(jī)性；在吹瓶機(jī)制造企業(yè)，吹瓶機(jī)產(chǎn)品類型繁多，若以市場暢銷程度作為劃分原則可分為暢銷的成熟機(jī)型和一般機(jī)型，而不同暢銷程度的機(jī)型產(chǎn)品其生產(chǎn)組織模式不同；在吹瓶機(jī)的制造過程中，訂單工件具有高度的工藝柔性，工藝路徑具有一定的不確定性。吹瓶機(jī)生產(chǎn)過程中的諸多不確定因素直接導(dǎo)致吹瓶機(jī)制造系統(tǒng)生產(chǎn)負(fù)荷具有高度非均衡性。通過分析發(fā)現(xiàn)，吹瓶機(jī)制造系統(tǒng)的負(fù)荷非均

3、衡性是導(dǎo)致交貨期和制造成本問題的主要原因。因此，要有效控制吹瓶機(jī)生產(chǎn)，提高其準(zhǔn)時交貨能力以及降低其制造成本，就必須采用基于負(fù)荷控制理論的生產(chǎn)控制方法。由于理論與現(xiàn)實(shí)之間存在差距，負(fù)荷控制技術(shù)在吹瓶機(jī)制造企業(yè)的應(yīng)用還極為有限。所以本文將首先對負(fù)荷控制原理在吹瓶機(jī)制造企業(yè)的適應(yīng)性進(jìn)行評估，總結(jié)出理論與現(xiàn)實(shí)存在的真實(shí)差距。然后充分考慮這些差距，建立適用于吹瓶機(jī)制造系統(tǒng)的多層遞階負(fù)荷均衡化控制結(jié)構(gòu)，其次，針對吹瓶機(jī)制造企業(yè)采用一種預(yù)投生產(chǎn)與訂單

4、生產(chǎn)相結(jié)合的混合生產(chǎn)模式這一特點(diǎn)，構(gòu)建適用于吹瓶機(jī)制造企業(yè)預(yù)投訂單決策方法，第三，考慮吹瓶制造系統(tǒng)工件的制造特點(diǎn)，將工件高工藝柔性融入工件任務(wù)投放選擇，構(gòu)建適用于吹瓶機(jī)制造企業(yè)的工件任務(wù)投放選擇方法，最后為吹瓶機(jī)制造企業(yè)設(shè)計(jì)負(fù)荷控制決策支持系統(tǒng)。
　　本研究首先分別從吹瓶機(jī)企業(yè)典型運(yùn)作特點(diǎn)角度對理論與現(xiàn)實(shí)之間的適應(yīng)性進(jìn)行全面評估?；谏鲜鲈u估結(jié)果，建立了一種適用于吹瓶機(jī)制造系統(tǒng)，包含企業(yè)級訂單進(jìn)入層、制造車間級工件任務(wù)投放層、工作

5、中心級工序轉(zhuǎn)移三層控制結(jié)構(gòu)的多層遞階負(fù)荷均衡化控制結(jié)構(gòu)，并分析每層結(jié)構(gòu)主要涉及的輸入/輸出負(fù)荷均衡化控制機(jī)制，以及各層之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。其次，在吹瓶機(jī)制造系統(tǒng)中，企業(yè)級訂單進(jìn)入層包含許多決策問題?？紤]吹瓶機(jī)制造系統(tǒng)的生產(chǎn)特性，針對該吹瓶機(jī)制造企業(yè)采用一種預(yù)投生產(chǎn)與訂單生產(chǎn)相結(jié)合的混合生產(chǎn)模式，以及企業(yè)在預(yù)投訂單決策問題上還是依賴個人經(jīng)驗(yàn)，缺乏一套科學(xué)有效的方法輔助決策，故本文主要針對訂單預(yù)投決策問題進(jìn)行研究。通過對預(yù)投訂單決策問題研究，構(gòu)

6、建了適用于吹瓶機(jī)制造企業(yè)預(yù)投訂單決策方法，并采用分支定界算法對提出的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行求解，決策最優(yōu)的預(yù)投訂單組合。第三，吹瓶機(jī)制造企業(yè)制造車間層的任務(wù)投放控制主要用于實(shí)現(xiàn)投放周期內(nèi)制造車間的負(fù)荷總體均衡?？紤]吹瓶機(jī)制造企業(yè)工件任務(wù)投放過程的特點(diǎn)，研究工件投放控制策略中的三個關(guān)鍵決策量即任務(wù)池構(gòu)建與工件任務(wù)優(yōu)先級確定、工作中心綜合負(fù)荷估算以及基于整數(shù)規(guī)劃的工件投放選擇。充分考慮工件的高工藝柔性，建立可行的任務(wù)投放控制策略。并構(gòu)建工件任務(wù)投放選

7、擇方法，采用分支定界算法對提出的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行求解，決策最優(yōu)的任務(wù)投放組合以及投放工件的最優(yōu)工藝路徑。第四，在實(shí)際生產(chǎn)環(huán)境中，由于制造車間存在著太多的不確定因素，導(dǎo)致上層的負(fù)荷控制計(jì)劃體系傳遞至工作中心時會存在一定偏差?？紤]車間實(shí)際生產(chǎn)環(huán)境的多變性，提出一種工作中心間的工序轉(zhuǎn)移策略，從而進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)投放周期內(nèi)各工作中心間負(fù)荷動態(tài)均衡。最后，基于上述步驟所獲得的理論研究成果，并結(jié)合合作企業(yè)的實(shí)際運(yùn)作特點(diǎn)，設(shè)計(jì)、開發(fā)了適用于吹瓶機(jī)制造企業(yè)的生產(chǎn)