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生产扰动下的大规模定制流程优化研究

计算机应用与软件 2018年第8期35卷 50-54,78页

作者：程豪陈淮莉上海海事大学物流研究中心上海201306

生产扰动是大规模定制型企业生产实践中最为常见的不确定性事件,它易对正常的生产计划造成影响。为了有效应对这一问题,在对大规模定制生产价值链进行成本分析的基础上,构建生产总成本最低的客户订单分离点定位模型,提出以提前期、定制... 详细信息

生产扰动是大规模定制型企业生产实践中最为常见的不确定性事件,它易对正常的生产计划造成影响。为了有效应对这一问题,在对大规模定制生产价值链进行成本分析的基础上,构建生产总成本最低的客户订单分离点定位模型,提出以提前期、定制度为约束条件下生产总成本最低的流程优化策略。在算法设计方面,采用模拟退火算法对模型进行求解。示例分析表明,客户订单分离点的位置是影响大规模定制生产成本的重要因素之一。生产扰动后对客户订单分离点的重新调整能有效优化大规模定制生产流程并节省生产制造成本。

关键词：大规模定制客户订单分离点生产扰动模拟退火算法

考虑生产扰动的车间重构过程单元布局问题研究

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考虑生产扰动的车间重构过程单元布局问题研究

作者：段声泽重庆大学

学位级别：硕士

生产扰动是指动态生产环境中,发生的某种变化影响了原生产计划的最优性。在个性化需求增加和多品种小批量生产方式盛行的情况下,其对企业的影响日趋明显,不合理的布局方案往往导致生产严重受阻,因此,针对生产扰动进行相应的设备布局显... 详细信息

生产扰动是指动态生产环境中,发生的某种变化影响了原生产计划的最优性。在个性化需求增加和多品种小批量生产方式盛行的情况下,其对企业的影响日趋明显,不合理的布局方案往往导致生产严重受阻,因此,针对生产扰动进行相应的设备布局显得尤为重要。根据扰动来源不同,可主要分为内部扰动和外部扰动。一方面,因设备故障形成的内部扰动无法彻底消除,导致产品交货延期经常发生,严重影响企业经营状况。另一方面,以订单变化为代表的外部扰动以周期为单位生成,需要调整车间加工资源和具体布局来解决。此外,越来越多的企业采用单元制造模式以实现货物的高效生产和准时交付,这需要制造系统不断提高自身的柔性和快速响应能力来满足市场的快速变化,因此,对单元制造模式进行设备布局研究具有重要意义。在此基础上,如何让单元在生产扰动中保持自身的加工特性,减少扰动带来的负面影响也同样势在必行。本文以设备布局的冗余设计作为主要方法,深入研究考虑生产扰动的车间重构过程单元布局问题。主要研究内容如下:(1)针对车间生产出现内部扰动,导致加工受到严重影响的情况,研究考虑设备故障的车间单元构建问题。分析冗余设备的选择方式,并给出考虑设备故障的物流成本计算方式,通过冗余设备的增加,建立总成本(包括物流成本、延期成本及设备摊销成本)和单元面积利用率的双目标函数。鉴于该冗余设计问题的复杂性,基于NSGA2算法进行方法设计,结合算例实现了该模型的有效求解。(2)针对单元制造模式中多单元生产的特点,结合故障扰动因素,在第二章节基础上研究考虑设备故障的车间单元布局问题。分析冗余设备在多单元生产中的作用,阐述其在减少物流成本和生产延期成本上的优点。根据单元内和单元间物流的区别,提出新的双目标函数,在继续优化总成本的同时减少物流跨单元次数,改进NSGA2编码方法和算法参数,对新模型进行求解。结果证明该问题中使用冗余设备同样有效。(3)分析订单变化这一外部扰动对布局方案的影响,结合内部扰动的设备故障因素,提出考虑生产扰动的车间重构过程单元布局模型。对新问题形成的物流路线进行了分析,随后设计重构过程单元布局优化流程:即在加工资源调整的前提下,使用冗余设计方法对原单元进行结构调整,并增加重构成本的计算建立新的布局模型。以某企业实际生产车间为案例背景,将生产数据应用于该布局模型,成功验证了该模型在面对生产扰动时的优越性,能够实现企业低成本制造、高效率生产的要求。

关键词：生产扰动冗余设计单元构建单元布局重构过程

离散型制造车间MES的实施构建与生产扰动分析

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内燃机与配件 2019年第5期 176-177页

作者：王彬沈斌同济大学中德学院上海201804

制造执行系统(MES)是企业提高信息化、智能化的关键手段,MES帮助企业实现连续的信息流,消除"信息孤岛",管理层能够随时掌握车间内的动态事件并做出决策。在生产过程中,建立车间调度模型,采用缓冲吸收、修复调度和重新调度的分级方式,应... 详细信息

制造执行系统(MES)是企业提高信息化、智能化的关键手段,MES帮助企业实现连续的信息流,消除"信息孤岛",管理层能够随时掌握车间内的动态事件并做出决策。在生产过程中,建立车间调度模型,采用缓冲吸收、修复调度和重新调度的分级方式,应对出现的各式生产扰动问题。

关键词：制造执行系统车间调度生产扰动

考虑多重扰动的柔性作业车间重调度方案制定与选择

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考虑多重扰动的柔性作业车间重调度方案制定与选择

作者：冯卓雅江苏科技大学

学位级别：硕士

随着市场需求层次的不断升级,个性化、品质化、多样化产品需求激增,为适应市场变化,诸多企业向多品种、中小批量生产模式转型。柔性作业车间作为一种灵活性较高、可以根据市场需求和客户订单变化快速调整生产流程的生产组织模式被广泛... 详细信息

随着市场需求层次的不断升级,个性化、品质化、多样化产品需求激增,为适应市场变化,诸多企业向多品种、中小批量生产模式转型。柔性作业车间作为一种灵活性较高、可以根据市场需求和客户订单变化快速调整生产流程的生产组织模式被广泛选择。但在实际生产过程中存在着很多不确定因素,影响着车间正常生产活动的开展,当影响较大时需重新制定生产计划指导车间生产。重调度作为一种根据实际生产状况调整或重新安排生产计划的调度方式,在动态多变的生产环境下具有较强的适用性,可以最大限度地提高生产效率和产能利用率,因此考虑多重因素制定重调度方案十分重要。从现有研究来看,针对不确定扰动的重调度方案制定与选择问题的研究,大多采用单一策略应对多类扰动或仅考虑一类扰动事件,存在方案灵活性差、适应度低等问题;同时多采用随机法或模糊数集选择最优解,对企业偏好与生产客观需求的综合考虑不足,所选方案可能不符合实际生产需要。针对以上问题,本文开展了考虑多重扰动的柔性作业车间重调度方案制定与选择问题研究。为有效解决仅考虑一类扰动事件或采用单一策略制定重调度方案灵活性差、指导性弱、适应度低等问题,本文在已有研究的基础上,提出了考虑多重扰动的重调度方案制定方法。该方法依据扰动事件产生来源对扰动进行分类,并制定各类扰动响应策略集;在此基础上,构建了以最大完工时间与机器负荷标准差最小为目标的不同策略下的重调度模型,并设计了改进人工蜂群算法进行模型求解。该算法通过采用混合初始化策略解决了标准人工蜂群算法易陷入局部最优问题,并引入外部解集使其适用于多目标问题求解。该方法能够在扰动发生后依据扰动特性对不同策略的重调度模型进行求解,制定恰当的重调度方案,并为后续重调度方案选择提供了可选重调度方案。为更加科学有效的选择出最符合当前扰动影响消除需求的重调度方案,基于企业偏好与生产客观需求,综合考虑加工时间、机器负荷均衡率、损耗成本与机器能耗等因素,提出了基于G1-改进熵权法-改进TOPSIS的重调度方案选择方法。该方法依据企业偏好与方案客观指标值,根据最小鉴别原理将G1法与引入反熵权法的改进熵权法相结合,并采用引入KL散度与灰色关联理论的改进TOPSIS对可选重调度方案集进行优劣评价、选择。该方法解决了单一赋权方法主观性过强或过于客观问题,并改善了传统TOPSIS在距离对比上的欠缺,通过综合赋权与量化分析选择出既满足生产客观需求又符合企业偏好的最优扰动响应重调度方案。为了验证本文所提方法的可行性与有效性,采用W公司柴油机缸体加工车间生产实例对上述方法进行了验证。对实践调研所得到的相关生产数据整合分析,选择以故障扰动与新订单插入为例进行方法应用,将依据上述方法得到的重调度方案与企业实际生产重调度方案进行性能对比,结果表明本文所提重调度方案在加工时间、机器利用率、损耗成本与机器能耗等方面综合性能更优,验证了本文所提方法的可行性与有效性。本文所提出的重调度方案制定与选择方法提高了重调度方案的全局性与灵活性,在保证生产效率的同时促进企业长期有效发展,具有一定的实践意义与理论价值,并对相关企业具有一定的参考和借鉴意义。

关键词：柔性作业车间生产扰动重调度方案制定重调度方案选择改进人工蜂群算法

基于本体案例匹配的扰动作业车间智能调度辅助决策

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工业工程 2018年第6期21卷 7-15,22页

作者：吴正佳涂晶鑫华露白炜铖刘秀凤三峡大学水电机械设备设计与维护湖北省重点实验室湖北宜昌443002 三峡大学机械与动力学院湖北宜昌443002

为了快速响应扰动事件,恢复生产稳定,创新性地提出了多类型扰动事件本体与车间生产调度案例本体智能匹配技术。通过引入本体技术(ontology technology),将以往生产动态调度的成功案例进行规范化和标准化处理,构建动态调度本体化的成功... 详细信息

为了快速响应扰动事件,恢复生产稳定,创新性地提出了多类型扰动事件本体与车间生产调度案例本体智能匹配技术。通过引入本体技术(ontology technology),将以往生产动态调度的成功案例进行规范化和标准化处理,构建动态调度本体化的成功案例库和案例库自我完善的学习机制。结合案例推理(case-based reasoning,CBR)技术及相似度理论,将新扰动的生产车间调度问题与案例库的成功案例进行匹配,依据相似度所在阈值区间,实现扰动车间智能调度辅助决策,从而达到提高决策过程时效性,缩短决策时间的目的。通过仿真结果表明:与传统CBR及混合驱动调度策略相比,在本体-CBR的方法下比传统CBR的案例检索精度大约提高了6%,比混合驱动调度策略相比,在决策时间上要快25 min,故有效地提高了案例检索的精度与响应时间。

关键词：本体案例推理(CBR) 生产扰动动态调度智能决策

家具生产企业生产车间现场管理MES系统构建研究

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家具生产企业生产车间现场管理MES系统构建研究

作者：朱通浙江农林大学

学位级别：硕士

生产现场是将家具订单转化为客户需求产品的重要场所,也是家具生产企业业务流程中的核心工序之一。目前家具现场管理模式落后,无法及时响应多品种、变批量混线生产模式下的车间需求,上层计划与现场控制层之间信息脱节问题严重,制约了家... 详细信息

生产现场是将家具订单转化为客户需求产品的重要场所,也是家具生产企业业务流程中的核心工序之一。目前家具现场管理模式落后,无法及时响应多品种、变批量混线生产模式下的车间需求,上层计划与现场控制层之间信息脱节问题严重,制约了家具生产企业的进一步发展。MES系统的应用是提升家具生产企业生产效率与市场竞争力的重要举措之一,能为家具生产企业提供一个响应迅速、弹性化、细致化的生产制造环境,可以为家具生产企业生产带来全方位的提升。本文通过对家具生产企业生产特征、现存问题和管理需求进行系统分析,结合MES系统理论知识,建立了技术资料管理为基础、以生产计划管理为源头、以生产过程管理为核心,同时兼顾物料管理、设备管理、质量管理等重要生产组成部分的家具生产企业MES系统功能模型,并对各个模块功能细分做了详细的阐述。通过探讨MES系统与企业计划层、控制层之间的关系,设计家具生产企业MES系统功能框架图及功能模块内部信息交互过程;通过分析MES系统功能模块在家具业务流程中发挥的作用,初步完成了适用于生产现场管理的MES系统构建。同时,本文通过分析家具生产现场生产异常特点,确定了计划扰动、执行扰动、资源扰动和工艺扰动四类扰动事件,并针对性给出了各类扰动事件的处理目标与处理思路,最终得出基于不同生产扰动事件下的车间自动调度技术流程框架。

关键词： MES系统功能模块生产扰动自动调度

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面向复杂产品装配过程的生产调度技术研究

面向复杂产品装配过程的生产调度技术研究

作者：叶剑辉北京理工大学

学位级别：硕士

复杂产品装配是典型的离散型装配,论文针对复杂产品装配过程中存在生产调度计划不合理、计划调整及监控困难等问题,结合实际需求,系统研究了面向复杂产品装配过程的生产调度技术,开发了软件系统,并通过实例进行了应用验证。论文的主要... 详细信息

复杂产品装配是典型的离散型装配,论文针对复杂产品装配过程中存在生产调度计划不合理、计划调整及监控困难等问题,结合实际需求,系统研究了面向复杂产品装配过程的生产调度技术,开发了软件系统,并通过实例进行了应用验证。论文的主要研究内容如下:1.对复杂产品装配过程生产调度的相关技术,包括面向装配过程的生产调度技术、面向生产扰动的生产调度技术、装配车间管理与监控技术等国内外研究现状进行了综述,阐述了论文的研究目的、意义以及项目来源。2.结合复杂产品装配的现状,阐述了面向复杂产品装配过程的调度业务流程,针对复杂产品装配过程调度的特点和难点进行分析,建立了复杂产品装配过程生产调度管理系统的体系结构,并阐述了系统的关键实现技术。3.根据复杂产品装配车间管控的需求,提出了以“日作业计划”为核心的装配过程管理方法,分析了车间装配流程,并在此基础上,进行了调度问题的描述、装配调度目标和生产约束的分析,进而构建了面向复杂产品装配的调度模型。4.结合复杂产品装配车间的“装配计划—装配任务—日作业计划”三级管控方法,基于改进的遗传算法,设计初始调度方案的生成算法,获得工序执行时间表,提出了日作业计划的生成方法,在初始调度方案的基础上生成日作业计划时间表、人员派工时间表和物料配送时间表。建立生产扰动的处理响应机制,并结合人员手工调整时间表的策略,调整车间执行的各时间表以适应多变的装配生产环境。5.研究了复杂产品装配调度数据的组织管理方法,分析了装配过程中调度数据的关联关系,以“日作业计划”为核心进行数据的统筹管理。设计装配车间的多层级监控策略,并对物料信息和装配进度数据进行监控,通过对装配执行过程中的扰动事件数据和实做工时数据的统计与分析,提高车间人员对装配车间的管控能力。6.设计并开发了复杂产品装配过程生产调度管理系统,详细介绍了系统的开发和运行环境、系统的功能结构、系统的设计开发结果,并通过实例对系统进行了应用验证。

关键词：复杂产品装配过程生产调度生产扰动数据管理

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纺织机械制造企业生产排产研究与系统应用

纺织机械制造企业生产排产研究与系统应用

作者：王易武汉理工大学

学位级别：硕士

随着全球经济的快速发展，纺织产品对外出口量逐渐增大促进了纺织机械行业的快速发展。但面对巨大的市场竞争压力，纺织机械制造企业也面临着如何提高自身的生产水平、有效的控制成本，提高企业核心竞争力的压力。在此背景下，对纺机企... 详细信息

随着全球经济的快速发展，纺织产品对外出口量逐渐增大促进了纺织机械行业的快速发展。但面对巨大的市场竞争压力，纺织机械制造企业也面临着如何提高自身的生产水平、有效的控制成本，提高企业核心竞争力的压力。在此背景下，对纺机企业生产排产的研究，以保障准确的交货期和生产计划的有效执行为目标，建立纺机企业生产扰动识别模型，对纺机企业核心竞争力的提高有很大指导意义。本文以课题背景为例研究纺机制造企业多品种小批量模式下的生产排产问题。在分析纺机企业业务流程和生产排产流程的基础上，指出了生产管理系统应用的必要性。并针对企业生产排产流程中的实际问题，从交货期的准确确定和生产计划的有效制定出发，提出了增加模拟排产和中期生产计划的方法，并结合信息技术的应用对企业的生产排产流程进行了改进。纺机企业的实际生产是个动态的过程，需要对企业生产过程控制方法进行研究。因此本文首先分析纺机制造企业生产扰动形成因素，并以生产计划的有效执行为目标，结合信息熵、生产复杂度、生产偏离度的相关理论，建立了适合纺机企业的生产扰动识别模型。并结合企业相关实例，对生产偏离度理论及生产扰动识别模型在纺机企业排产中的应用进行了分析。最后本文从纺机企业的实际需求出发，开发了企业生产管理系统，并对系统的总体框架、开发环境以及生产计划管理、领料管理、生产信息跟踪等核心模块的设计、关键技术设计和系统应用做了简单的介绍。并对全文的研究内容进行总结，分析其存在的不足，对课题的后续研究进行展望。

关键词：纺机制造企业生产排产生产偏离度生产扰动生产管理系统

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面向炼钢动态调度的扰动识别与分类方法研究

面向炼钢动态调度的扰动识别与分类方法研究

作者：张书冉大连理工大学

学位级别：硕士

随着社会的发展,特钢行业面临着越来越大的竞争压力。能源价格、原燃料价格不断上升给特钢行业带来了越来越大的成本压力;同时社会对产品的需求也越来越个性化、小批量、多品种化,对企业的生产过程带来了越多的压力。特钢生产过程又具... 详细信息

随着社会的发展,特钢行业面临着越来越大的竞争压力。能源价格、原燃料价格不断上升给特钢行业带来了越来越大的成本压力;同时社会对产品的需求也越来越个性化、小批量、多品种化,对企业的生产过程带来了越多的压力。特钢生产过程又具有复杂多变、工艺路线长、工艺交叉多等特征,外界环境的变化对生产工艺、计划等造成的影响巨大。特钢生产过程自身又是一个充满不确定性的过程,物料加工时间、物料成分、设备能力状态、物料选用的工序设备等都具有很大的变动性,加之交叉多变的工艺,给特钢的生产调度带来了很大的困难。为了及时响应生产过程内外部的压力,需要能够实时监控生产过程信息,查找过程中的“不稳定”信息,及时应对生产变动,提高生产效率,降低生产成本,增强产品竞争力。针对生产过程扰动处理的需求,建立了生产信息实时监控模型,随时检测生产扰动,响应生产过程中的不确定性信息,提高系统的灵敏度。建立了以信息熵为特征的生产扰动检测模型,及时判断生产中的不确定性是否在可控范围内。根据设定的识别阈值和系统动态的扰动检测偏离度值,判定系统的状态,为进一步的决策做出依据。根据扰动的特点和原因,建立了生产扰动的故障树模型。分析生产扰动的原因,揭示生产扰动中来源,通过图形的方式使扰动分析更清晰。针对订单等显性扰动,通过xBOM的监控采用直接处理识别的方式。对于隐性扰动及不易识别的质量、设备能力等的扰动,建立了基于规则推理的扰动分类模型。对于为难以通过规则推理判定的扰动类型,采用证据理论的方式,判别扰动类型,实现扰动的快速识别。通过扰动的快速识别,为下一步的重调度提供支持,增强系统的响应能力,提高系统的稳定性。

关键词：生产扰动实时信息扰动分类规则推理证据理论