面向精益生產(chǎn)的傳送帶式流水線生產(chǎn)高度關鍵技術研究.pdf

1、生產(chǎn)調度是生產(chǎn)管理中的一個核心問題,其實質是合理地利用有限的資源來完成生產(chǎn)任務分配,以達到一個或多個性能指標的組合優(yōu)化問題。研究生產(chǎn)調度問題對實施調度的具體生產(chǎn)對象具有很強的依賴性,必須針對性地考慮生產(chǎn)背景。同時,調度過程的指導思想以及調度相關信息的獲取都是調度得以實現(xiàn)的基本前提。
　　 流水線調度(Flow shop)是受到廣泛關注的研究問題,基于傳送帶的流水線生產(chǎn)是制造行業(yè)的一種典型生產(chǎn)模式。與傳統(tǒng)的流水線作業(yè)方式不同,傳送

2、帶式流水線的線上工件加工速度始終統(tǒng)一,加工時間不僅與工件自身有關,還受到線上其他工件加工時間的影響。由于其特殊的物理結構以及生產(chǎn)過程中的大量約束,加之現(xiàn)代生產(chǎn)條件下眾多的不確定因素,導致其較一般的流水線調度問題更為復雜。目前,針對此類流水線的研究特別是關于生產(chǎn)調度的研究相對較少,阻礙了生產(chǎn)系統(tǒng)性能的改善和效率的提高。另一方面,精益生產(chǎn)是一種面向多品種、小批量生產(chǎn)的現(xiàn)代生產(chǎn)管理思想,以其為指導研究生產(chǎn)調度問題,在調度的目標、信息需求以及約

3、束條件等方面都將產(chǎn)生巨大變化。
　　 本文以傳送帶式流水線為研究對象,引入精益生產(chǎn)管理思想研究生產(chǎn)調度問題。首先研究理想生產(chǎn)信息環(huán)境下的傳送帶式流水線的調度問題,然后重點從實際調度過程中生產(chǎn)信息獲取的不確定性,以及生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的不確定因素這兩個方面來研究生產(chǎn)調度問題。針對生產(chǎn)信息獲取的不確定性問題,根據(jù)實際調度過程中對生產(chǎn)信息的需求,研究了RFID與條碼相結合的自動標識技術,為實施精益生產(chǎn)和傳送帶式流水線生產(chǎn)調度提供生產(chǎn)信息保

4、障；在該標識技術基礎之上,討論了其信息采集的不穩(wěn)定性對生產(chǎn)調度的影響,進而研究了生產(chǎn)信息非理想情況下的傳送帶式流水線調度模型。針對生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的不確定性因素,考慮到生產(chǎn)過程中由于設備故障或訂單變動等因素帶來的影響,分別從靜態(tài)和動態(tài)兩個角度對傳送帶式流水線上的重調度問題進行了研究。最后,針對現(xiàn)有算法在求解此類調度問題時編碼和迭代方式方面存在的缺陷,研究了基于極坐標概率編碼的改進人工魚群算法。
　　 論文主要內容包括:
　　

5、 ①分析了面向精益生產(chǎn)的傳送帶式流水線生產(chǎn)調度的特點,提出理想條件下的傳送帶式流水線生產(chǎn)調度模型。
　　 研究傳送帶式流水線的物理結構和生產(chǎn)模式,分析精益生產(chǎn)中準時制和“零等待”等思想對調度模型的影響,指出現(xiàn)有調度模型不能準確描述此類流水線的實際情況。提出了面向精益生產(chǎn)方式的傳送帶式流水線調度模型,考慮流水線中線上工件加工速度統(tǒng)一、不同工件之間存在調整間隔和一條流水線上同類工件連續(xù)加工等特點,引入并行調度問題,建立了并行傳送帶

6、式流水線調度模型。
　　 ②針對實際生產(chǎn)調度對生產(chǎn)信息的需求,以傳送帶式流水線為研究對象,提出結合RFID與條碼技術的對象標識與信息采集技術。
　　 分析生產(chǎn)信息對實施面向精益生產(chǎn)的傳送帶式流水線生產(chǎn)調度的重要性,提出一種基于RFID與條碼相結合的對象標識與信息采集框架,按照種類和信息支持程度的需求,將生產(chǎn)過程中的零部件和工件按照不同的標識粒度進行管理；從物理層和數(shù)據(jù)層兩個方面進行研究,建立一種RFID與條碼結合的對象標

7、識和信息采集技術,為保證生產(chǎn)信息的可靠性和準確性提供支持。
　　 ③在標識技術應用的背景下,研究考慮生產(chǎn)信息不穩(wěn)定情況下的生產(chǎn)調度問題,提出一種信息非理想情況下,面向精益生產(chǎn)的傳送帶式流水線調度模型,并根據(jù)并行調度思想,建立并行調度模型。
　　 針對RFID與條碼相結合的對象標識與信息采集技術在傳送帶式流水線上應用過程中,出現(xiàn)的信息采集時間偏移和漏讀的情況,結合傳送帶運行速度的限制,提出一種考慮信息非理想情況下的單流水線

8、生產(chǎn)調度模型,以及并行流水線調度模型。
　　 ④在求解傳送帶式流水線調度問題時,針對傳統(tǒng)算法在求解過程中存在的缺陷,提出一種基于極坐標編碼的改進人工魚群算法。
　　 針對傳統(tǒng)算法在求解傳送帶式流水線生產(chǎn)調度問題時,編碼和迭代方式方面存在的缺陷,研究一種基于極坐標編碼的改進人工魚群算法。借鑒概率編碼思想,提出一種基于極坐標的概率編碼方式；在此基礎上,對人工魚群算法的覓食、聚群和追尾行為進行改進,并根據(jù)生產(chǎn)調度求解過程中的特

9、點提出一種格雷碼譯碼方式；最后分析了該算法在求解調度問題中的優(yōu)勢,并通過實驗驗證算法的有效性和穩(wěn)定性。
　　 ⑤使用基于極坐標的改進人工魚群算法對調度模型進行求解。
　　 詳細分析求解過程中所用到的編碼方式、迭代方式、人工魚個體距離、最優(yōu)保留機制和約束違反度策略等關鍵技術；對不同參數(shù)的算法求解效果進行比較,選取最優(yōu)參數(shù)的改進算法與人工魚群算法進行對比實驗,對生產(chǎn)調度方案進行優(yōu)化。實驗驗證表明:使用理想情況下的調度模型描述

10、生產(chǎn)過程會產(chǎn)生明顯偏差,信息非理想情況下建立的模型則更能準確地描述傳送帶式流水線上實施面向精益生產(chǎn)的生產(chǎn)調度。
　　 ⑥根據(jù)調度方案執(zhí)行過程中出現(xiàn)的設備故障或訂單變動等帶來的不確定性因素,研究了傳送帶式流水線上實施重調度的方法。
　　 分別從靜態(tài)和動態(tài)兩個方面分析傳送帶式流水線上的重調度問題,針對并行流水線中的設備故障和訂單變化的問題進行研究,提出了進行重調度的方法；通過比較實驗驗證了提出的方法在此類流水線上進行重調度的