本文選題：定制型裝備制造　切入點(diǎn)：能力優(yōu)化配置　出處：《廣東工業(yè)大學(xué)》2013年博士論文

【摘要】：裝備制造業(yè)是為國(guó)民經(jīng)濟(jì)各行業(yè)提供技術(shù)裝備的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)。然而,個(gè)性化定制和越來越緊的交貨期向裝備制造企業(yè)的生產(chǎn)管理提出了挑戰(zhàn)。其中一個(gè)重要的原因就是企業(yè)的設(shè)備能力難以準(zhǔn)確配置,既要考慮訂單的變化、波動(dòng)及交貨期約束,又要避免不必要的投資浪費(fèi)。因此,企業(yè)普遍需要優(yōu)化配置各類設(shè)備的數(shù)量,以盡可能低的設(shè)備投入,來滿足不確定環(huán)境下的生產(chǎn)需要。為此,本論文以裝備制造為背景,研究不確定生產(chǎn)環(huán)境下,能夠滿足系統(tǒng)平均產(chǎn)能和產(chǎn)品平均生產(chǎn)周期雙重約束的設(shè)備能力優(yōu)化配置問題。裝備制造系統(tǒng)的能力優(yōu)化配置,可以抽象為求解一個(gè)隨機(jī)、非線性整數(shù)規(guī)劃問題。由于存在多可選工藝路徑、生產(chǎn)環(huán)境的不確定性及訂單到達(dá)的隨機(jī)性,系統(tǒng)的平均產(chǎn)能、產(chǎn)品的平均生產(chǎn)周期與設(shè)備配置數(shù)量、每個(gè)工作中心前的緩沖區(qū)最大容量之間的關(guān)系,通常無法用封閉形式加以表述,這使得該問題的求解、評(píng)價(jià)與分析過程面臨著較大困難。為此,本文基于近似優(yōu)化的原則,將數(shù)學(xué)分析與仿真優(yōu)化相結(jié)合,提出了一種對(duì)最優(yōu)目標(biāo)函數(shù)值進(jìn)行上、下界逼近的近似優(yōu)化方法�；谏鲜龇椒�,本文的主要研究步驟及內(nèi)容如下：首先,對(duì)典型定制裝備制造的生產(chǎn)過程進(jìn)行了抽象,建立了具有可選工藝路徑的多產(chǎn)品、多工序及多設(shè)備類的裝備生產(chǎn)過程仿真系統(tǒng)；通過分析影響系統(tǒng)性能的主要因素,設(shè)計(jì)了仿真實(shí)驗(yàn)方案；在此基礎(chǔ)上對(duì)系統(tǒng)平均產(chǎn)能及生產(chǎn)周期等性能指標(biāo),與設(shè)備配置、緩沖區(qū)最大容量等影響因素之間的相互關(guān)系進(jìn)行了初步分析,為后續(xù)的近似優(yōu)化方法研究奠定了基礎(chǔ)。其次,以上述仿真分析的初步結(jié)果為基礎(chǔ),從總體上介紹了本文提出的基于最優(yōu)目標(biāo)函數(shù)值上、下界逼近的近似方法。針對(duì)裝備制造系統(tǒng)能力配置問題建立了優(yōu)化模型；詳細(xì)描述了求解模型的近似方法,包括：最優(yōu)目標(biāo)函數(shù)值的初始上、下界獲取及其持續(xù)改進(jìn)步驟,證明了其中的相關(guān)結(jié)論。第三,針對(duì)裝備制造具有工藝路徑柔性的特點(diǎn),僅考慮平均產(chǎn)能約束,研究了能力優(yōu)化配置問題。首先采用網(wǎng)絡(luò)流圖對(duì)工藝路徑的柔性進(jìn)行了描述,建立了平均產(chǎn)能約束下能力配置數(shù)學(xué)模型,求解后獲得最優(yōu)目標(biāo)函數(shù)值的初始下界；接著以初始下界對(duì)應(yīng)的設(shè)備配置為初值,建立裝備制造仿真系統(tǒng),通過啟發(fā)式仿真優(yōu)化方法獲得最優(yōu)目標(biāo)函數(shù)值的初始上界：最后通過不斷改進(jìn)最優(yōu)目標(biāo)函數(shù)值的上、下界逐漸逼近最優(yōu)目標(biāo)函數(shù)值。第四,運(yùn)用前述的研究思路,考慮系統(tǒng)平均產(chǎn)能及產(chǎn)品平均生產(chǎn)周期雙重約束,對(duì)裝備制造的設(shè)備能力優(yōu)化配置問題展開研究。以平均產(chǎn)能及生產(chǎn)周期的松弛約束分別替代原約束,建立能力配置的近似優(yōu)化數(shù)學(xué)模型,求解后獲得最優(yōu)目標(biāo)函數(shù)值的初始下界；再通過分階段啟發(fā)式仿真優(yōu)化方法獲得最優(yōu)目標(biāo)函數(shù)值的初始上界；最后持續(xù)改進(jìn)最優(yōu)目標(biāo)函數(shù)值的上、下界,對(duì)優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行了分析與對(duì)比。第五,面向訂單到達(dá)的隨機(jī)性及生產(chǎn)環(huán)境的不確定性,研究了裝備制造能力優(yōu)化配置問題。首先采用排隊(duì)網(wǎng)對(duì)不確定環(huán)境下的裝備制造系統(tǒng)進(jìn)行描述；接著為了避免維數(shù)災(zāi),構(gòu)造了包含系統(tǒng)性能參數(shù)的松弛約束,以此為基礎(chǔ)建立了近似模型,求解后獲得了最優(yōu)目標(biāo)函數(shù)值的初始下界；通過基于GA的仿真優(yōu)化方法獲得了最優(yōu)目標(biāo)函數(shù)值初始上界及其改進(jìn)序列；將上界序列的系統(tǒng)性能指標(biāo)仿真實(shí)驗(yàn)值迭代至近似模型中獲得最優(yōu)目標(biāo)函數(shù)值的改進(jìn)下界序列,直至逼近最優(yōu)目標(biāo)函數(shù)值。最后,以某大型定制裝備制造企業(yè)為背景,基于本文提出的設(shè)備能力優(yōu)化配置方法,設(shè)計(jì)并開發(fā)了該企業(yè)能力優(yōu)化配置平臺(tái),從而為該企業(yè)新廠車間規(guī)劃項(xiàng)目提供了設(shè)備能力配置及布局方案評(píng)價(jià)等方面的決策支持。首先簡(jiǎn)單介紹了應(yīng)用企業(yè)及本項(xiàng)目的相關(guān)背景;然后從業(yè)務(wù)流程、功能設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)及系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)等方面,詳細(xì)介紹了該平臺(tái)的設(shè)計(jì)方案；最后對(duì)該平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)及在企業(yè)的實(shí)際應(yīng)用情況進(jìn)行了簡(jiǎn)述。通過上述研究和應(yīng)用工作,本文試圖解決隨機(jī)環(huán)境下裝備制造企業(yè)設(shè)備能力的優(yōu)化配置問題,相關(guān)研究成果及結(jié)論可為裝備制造企業(yè)中長(zhǎng)期設(shè)備規(guī)劃提供相應(yīng)的理論依據(jù)及決策支持。
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【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TH186

【參考文獻(xiàn)】

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1 陳偉;仿真優(yōu)化方法及其在港口設(shè)備配置中的應(yīng)用研究[D];武漢理工大學(xué);2004年

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本文編號(hào)：1694369