【摘要】：隨著市場需求的動態(tài)多變,多品種、小批量的訂單式生產(chǎn)(Make-to-order manufacturing,MTO)已經(jīng)成為制造業(yè)發(fā)展的主流。虛擬單元生產(chǎn)系統(tǒng)(Virtual Cellular Manufacturing System,VCMS)(下文簡稱虛擬單元)是從成組技術(shù)以及傳統(tǒng)單元制造基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種先進生產(chǎn)方式。當前的市場需求呈現(xiàn)交貨期短、動態(tài)性強的特征,采用虛擬單元生產(chǎn)方式能夠有效地提高生產(chǎn)制造柔性及敏捷性。而從目前的研究來看,對于虛擬單元動態(tài)重構(gòu)與重調(diào)度問題的研究都簡化為靜態(tài)的重構(gòu)與重調(diào)度來處理,對于隨機動態(tài)擾動因素的影響考慮不足,這與實際生產(chǎn)明顯不符。因此,本文以新訂單隨機到達條件下對虛擬單元重構(gòu)與重調(diào)度問題進行詳細研究。在虛擬單元生產(chǎn)過程中,隨著新訂單的隨機到達,原有的虛擬單元結(jié)構(gòu)可能已不適應(yīng)后期的加工需求,所以導致虛擬單元重構(gòu)的頻繁發(fā)生。針對此種擾動,本文提出將新訂單與時間窗口相結(jié)合的方式下對虛擬單元進行重構(gòu)。若車間內(nèi)剩余機器設(shè)備的加工能力不能夠滿足新訂單的生產(chǎn)需求,則采用時間窗口凍結(jié)技術(shù)將新訂單進行凍結(jié),在本期生產(chǎn)結(jié)束后,再將新訂單加入后期虛擬單元中進行生產(chǎn)。后期的虛擬單元重構(gòu)不同于一般初始性的虛擬單元動態(tài)重構(gòu),企業(yè)需要實現(xiàn)在已有虛擬單元構(gòu)建方案的基礎(chǔ)上進行虛擬單元的快速重構(gòu)。該重構(gòu)方案不僅僅要實現(xiàn)后續(xù)虛擬單元生產(chǎn)的高效運行,而且還應(yīng)最大程度地繼承原有虛擬單元的配置形式。本文在現(xiàn)有研究基礎(chǔ)上,提出了繼承性的虛擬單虛擬單元重構(gòu)方案以避免割裂式重構(gòu)帶來的影響。該重構(gòu)方法綜合考慮了虛擬單元重構(gòu)的高效性與穩(wěn)定性特征。其中高效性包含產(chǎn)品工藝相似性、跨單元次數(shù)、設(shè)備利用率、物流成本因素;穩(wěn)定性包含單元內(nèi)機器變動因素。為了有效地求解模型,在相關(guān)算法研究基礎(chǔ)上,設(shè)計了基于動態(tài)層次分析的多目標遺傳優(yōu)化算法;該算法通過隨機搜索Pareto優(yōu)化解集,實現(xiàn)對模型的有效求解。若車間的剩余加工能力能夠滿足新訂單的生產(chǎn)需求,則采用訂單驅(qū)動的重構(gòu)方式,在當期利用剩余設(shè)備對到達的新訂單進行初始性構(gòu)建。這樣既保證了對于生產(chǎn)加工過程中的事件性擾動做到了實時響應(yīng),同時又維護了生產(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定性與連續(xù)性。針對新訂單隨機到達下的虛擬單元重調(diào)度問題,本文通過對新訂單到達時間進行模擬,結(jié)合滾動窗口技術(shù),在重調(diào)度混合驅(qū)動基礎(chǔ)上,提出根據(jù)訂單按時完工觸發(fā)器和機器空閑狀態(tài)觸發(fā)器來進行重調(diào)度驅(qū)動的決策判斷。同時根據(jù)機器的平均負荷來確定動態(tài)滾動窗口大小,將動態(tài)隨機的調(diào)度周期劃分成連續(xù)靜態(tài)調(diào)度區(qū)間。并給出了考慮最大完工時間、加權(quán)總拖期、初始調(diào)度偏離度最小為目標的非線性多目標0-1整數(shù)規(guī)劃模型,設(shè)計了多目標離散粒子群算法求解該模型。為了驗證本文所提出新訂單隨機到達下虛擬單元繼承性重構(gòu)與基于滾動窗口技術(shù)重調(diào)度方法的有效性。本文在對HDZH船廠的機加工車間生產(chǎn)現(xiàn)狀及存在問題進行詳細分析的基礎(chǔ)上,將本文所提出的方案應(yīng)用到機加工車間的實際生產(chǎn)中。在新任務(wù)隨機到達的動態(tài)生產(chǎn)環(huán)境下,將企業(yè)當前所采用的生產(chǎn)方式與虛擬單元生產(chǎn)方式的進行對比分析。結(jié)果表明了本文所提方法具有較高的可行性及有效性。
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圖片說明： 本節(jié)將從虛擬單元動態(tài)調(diào)度的基本概念、基本特征來進行介紹，最后給出了單元動態(tài)調(diào)度的方法總結(jié)。 虛擬單元動態(tài)調(diào)度基本概念虛擬單元調(diào)度是指在虛擬單元構(gòu)建完成后，對虛擬單元內(nèi)和單元間所需加工行排產(chǎn)，，以及根據(jù)不同時刻資源的占用情況，對相應(yīng)設(shè)備上工序的操作時間時地調(diào)整的過程。而虛擬單元生產(chǎn)系統(tǒng)是一個動態(tài)開放的系統(tǒng)，會受到外部環(huán)境變化產(chǎn)生干擾，由于此種不確定性擾動所導致不斷對虛擬單元原有調(diào)度的過程稱為動態(tài)調(diào)度[76]。在實際生產(chǎn)過程中不可預(yù)測的隨機擾動如：緊急訂機器故障、交貨期提前等，導致原有的調(diào)度計劃不能夠滿足后續(xù)的生產(chǎn)需求要在滿足時間、資源等約束條件下，通過對原有的調(diào)度計劃重新安排調(diào)整，實施過程，得到零件各工序開始及結(jié)束加工時間，最終實現(xiàn)企業(yè)產(chǎn)品的制造產(chǎn)周期等系統(tǒng)目標的最優(yōu)化。虛擬單元動態(tài)調(diào)度問題的管理模型如圖 2.2 所
【學位授予單位】：江蘇科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TP18;F274;F426.474

【參考文獻】

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本文編號：2514321