基于排隊(duì)網(wǎng)模型的FFS緩沖區(qū)容量?jī)?yōu)化配置.pdf

1、隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，產(chǎn)品的個(gè)性化定制程度越來(lái)越高，這就使得面向訂單型(Engineering to Order，ETO)設(shè)計(jì)制造企業(yè)在現(xiàn)代工業(yè)中占據(jù)越來(lái)越重要的地位。而對(duì)于ETO型企業(yè)，因其生產(chǎn)過(guò)程中隨機(jī)因素較多，這就造成其產(chǎn)品的生產(chǎn)制造過(guò)程不穩(wěn)定、訂單交貨期滯后嚴(yán)重等問(wèn)題。而對(duì)于作為ETO型企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力之一的項(xiàng)目交貨期，現(xiàn)有的比較有效的管理方法是基于負(fù)荷控制(Workload Control，WLC)的交貨期預(yù)測(cè)方法。但是，要想準(zhǔn)確

2、的預(yù)測(cè)項(xiàng)目交貨期，必須要能對(duì)車間的生產(chǎn)負(fù)荷界限予以準(zhǔn)確的確定，而其中最為常用和關(guān)鍵的就是對(duì)其車間各工序的緩沖區(qū)容量值進(jìn)行設(shè)置，即車間緩沖區(qū)配置問(wèn)題(Buffer Allocation Problem，BAP)。因此，對(duì)一種能有效的進(jìn)行緩沖區(qū)配置及優(yōu)化方法的研究就顯得十分迫切及有意義。
　　 考慮到ETO型企業(yè)在制造過(guò)程中的主要隨機(jī)因素，本文將運(yùn)用負(fù)荷控制及排隊(duì)網(wǎng)建模的相關(guān)理論，結(jié)合仿真建模的方法，以多級(jí)柔性流水車間(FFS)為研

3、究對(duì)象，對(duì)其車間各工序緩沖區(qū)容量配置及優(yōu)化進(jìn)行研究。具體研究?jī)?nèi)容如下:
　　 首先，本文介紹了目前常用的負(fù)荷定界方法及其局限性，接著通過(guò)分析產(chǎn)品類型可以當(dāng)量化為單一類型工件的柔性流水車間生產(chǎn)過(guò)程的特點(diǎn)，進(jìn)而闡述了車間負(fù)荷定界與緩沖區(qū)容量配置之間的關(guān)系。然后對(duì)緩沖區(qū)配置問(wèn)題的目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行了分析及選擇。
　　 其次，采用狀態(tài)空間分解法，通過(guò)分析柔性流水車間(FFS)的排隊(duì)網(wǎng)模型節(jié)點(diǎn)所出現(xiàn)的各種狀態(tài)，畫出節(jié)點(diǎn)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，列出狀

4、態(tài)轉(zhuǎn)移速率平衡方程，同時(shí)闡述了對(duì)狀態(tài)轉(zhuǎn)移速率平衡方程的分類及求解方法，并推導(dǎo)了能反映系統(tǒng)性能的統(tǒng)計(jì)指標(biāo)計(jì)算方法。然后基于MS Visual Studio與MATLAB軟件開發(fā)了一套用于求解柔性流水車間的狀態(tài)轉(zhuǎn)移平衡方程的程序，并進(jìn)行了算例對(duì)比，以說(shuō)明其有效性。
　　 接著，為了能將緩沖區(qū)容量配置的解決方案推廣到更大型、更復(fù)雜的制造系統(tǒng)中，本文構(gòu)建了一個(gè)基于仿真軟件eM-Plant的八級(jí)柔性流水車間仿真模型，并對(duì)該模型的緩沖區(qū)容量

5、配置優(yōu)化設(shè)計(jì)了一組算例，通過(guò)將該模型的仿真統(tǒng)計(jì)結(jié)果與文獻(xiàn)中結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，說(shuō)明了利用仿真統(tǒng)計(jì)的方法也是一種較為有效的BAP求解手段。
　　 最后，針對(duì)一個(gè)八級(jí)柔性流水車間模型，分別通過(guò)兩種啟發(fā)式算法設(shè)計(jì)了一系列算例，求得系統(tǒng)在滿足預(yù)設(shè)拒絕率前提下，分別以最短工件平均加工周期和最大化設(shè)備利用率為目標(biāo)函數(shù)，求得該模型所對(duì)應(yīng)各節(jié)點(diǎn)緩沖區(qū)的最優(yōu)容量值，并將所選取四個(gè)指標(biāo)的數(shù)值計(jì)算結(jié)果和仿真統(tǒng)計(jì)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析，并對(duì)系統(tǒng)性能進(jìn)行了詳細(xì)的分