基于排隊網(wǎng)模型的FFS緩沖區(qū)容量優(yōu)化配置.pdf

1、隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，產(chǎn)品的個性化定制程度越來越高，這就使得面向訂單型(Engineering to Order，ETO)設(shè)計制造企業(yè)在現(xiàn)代工業(yè)中占據(jù)越來越重要的地位。而對于ETO型企業(yè)，因其生產(chǎn)過程中隨機因素較多，這就造成其產(chǎn)品的生產(chǎn)制造過程不穩(wěn)定、訂單交貨期滯后嚴重等問題。而對于作為ETO型企業(yè)核心競爭力之一的項目交貨期，現(xiàn)有的比較有效的管理方法是基于負荷控制(Workload Control，WLC)的交貨期預(yù)測方法。但是，要想準確

2、的預(yù)測項目交貨期，必須要能對車間的生產(chǎn)負荷界限予以準確的確定，而其中最為常用和關(guān)鍵的就是對其車間各工序的緩沖區(qū)容量值進行設(shè)置，即車間緩沖區(qū)配置問題(Buffer Allocation Problem，BAP)。因此，對一種能有效的進行緩沖區(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)在制造過程中的主要隨機因素，本文將運用負荷控制及排隊網(wǎng)建模的相關(guān)理論，結(jié)合仿真建模的方法，以多級柔性流水車間(FFS)為研

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

4、態(tài)轉(zhuǎn)移速率平衡方程，同時闡述了對狀態(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)計指標計算方法。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，并進行了算例對比，以說明其有效性。
　　 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)建了一個基于仿真軟件eM-Plant的八級柔性流水車間仿真模型，并對該模型的緩沖區(qū)容量

5、配置優(yōu)化設(shè)計了一組算例，通過將該模型的仿真統(tǒng)計結(jié)果與文獻中結(jié)果進行對比，說明了利用仿真統(tǒng)計的方法也是一種較為有效的BAP求解手段。
　　 最后，針對一個八級柔性流水車間模型，分別通過兩種啟發(fā)式算法設(shè)計了一系列算例，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)備利用率為目標函數(shù)，求得該模型所對應(yīng)各節(jié)點緩沖區(qū)的最優(yōu)容量值，并將所選取四個指標的數(shù)值計算結(jié)果和仿真統(tǒng)計結(jié)果進行了對比分析，并對系統(tǒng)性能進行了詳細的分