基于排隊理論的混流制造系統(tǒng)服務(wù)率優(yōu)化與負(fù)荷平衡研究.pdf

1、隨著市場競爭激烈化以及顧客需求個性化的增加，混流生產(chǎn)方式成為制造業(yè)普遍采用的一種生產(chǎn)組織方式，它可以在基本不改變設(shè)施布局的前提下，在同一制造系統(tǒng)內(nèi)組織生產(chǎn)出多種不同型號、不同數(shù)量的產(chǎn)品，具有很高的靈活性。但是在多產(chǎn)品混流制造過程中，產(chǎn)品的成組化、產(chǎn)品制造隊列的組織、混流制造系統(tǒng)的服務(wù)率水平和負(fù)荷平衡情況等決定了能否實現(xiàn)制造系統(tǒng)的同步化、均衡化生產(chǎn)，同時，較好的系統(tǒng)服務(wù)率水平和均衡穩(wěn)定的系統(tǒng)生產(chǎn)能力可以使得企業(yè)在產(chǎn)品的價格、質(zhì)量以及快速響

2、應(yīng)市場能力等方面獲得優(yōu)勢，贏得競爭。因此，有必要對混流制造系統(tǒng)的服務(wù)率優(yōu)化問題以及負(fù)荷平衡問題進行研究。
　　鑒于排隊理論適用于一切服務(wù)系統(tǒng)，基于排隊理論對混流制造系統(tǒng)進行優(yōu)化的相關(guān)文獻并不多見，本文基于排隊理論對混流制造系統(tǒng)的服務(wù)率優(yōu)化問題和負(fù)荷平衡問題進行研究。針對混流制造系統(tǒng)的高靈活性、產(chǎn)品制造隊列排序等特征，利用排隊網(wǎng)絡(luò)理論，可建立一個混流制造系統(tǒng)的開放式排隊網(wǎng)絡(luò)模型。由于整個系統(tǒng)內(nèi)部存在著多種類型的產(chǎn)品，各類產(chǎn)品可依據(jù)成

3、組化原理聚合為一類混合產(chǎn)品，與混合產(chǎn)品相對應(yīng)的就是將整個混流排隊網(wǎng)絡(luò)模型簡化為單一產(chǎn)品類型的排隊網(wǎng)絡(luò)模型，其中的每一個工作單元都可以等效為一個G/G/1排隊系統(tǒng)模型。
　　建立了多產(chǎn)品混流制造系統(tǒng)的排隊網(wǎng)絡(luò)模型之后，就可以建立混流制造系統(tǒng)服務(wù)率優(yōu)化問題的數(shù)學(xué)模型。以每一個工作單元單位時間內(nèi)產(chǎn)品的逗留損失費用與服務(wù)費用之和的期望值為目標(biāo)函數(shù)，以工作單元加工每一類產(chǎn)品的服務(wù)強度為約束條件，建立期望費用模型。針對所建立的混流制造系統(tǒng)服務(wù)

4、率優(yōu)化模型的復(fù)雜性，構(gòu)造懲罰函數(shù)對原目標(biāo)函數(shù)加以修正，將原約束問題轉(zhuǎn)化為無約束問題。利用坐標(biāo)輪換法、黃金分割法、進退法等最優(yōu)化方法以及MATLAB程序?qū)γ恳粋€工作單元的懲罰函數(shù)進行求解，得到其加工每一類產(chǎn)品的最優(yōu)服務(wù)率，完成混流制造系統(tǒng)的服務(wù)率優(yōu)化工作。
　　確立了每一個工作單元加工每一類產(chǎn)品的最優(yōu)服務(wù)率，即可根據(jù)每一類產(chǎn)品在制造系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)移概率矩陣，建立混流制造系統(tǒng)負(fù)荷平衡問題的數(shù)學(xué)模型。根據(jù)產(chǎn)品的轉(zhuǎn)移概率矩陣和工作單元的典型隊

5、列模型圖，利用混流制造系統(tǒng)服務(wù)率的優(yōu)化結(jié)果求得每一個工作單元對混合產(chǎn)品的平均加工時間。而后以工作站數(shù)目、工作站負(fù)荷的平滑指數(shù)同時最小為目標(biāo)函數(shù)，以混合產(chǎn)品的加工先后順序關(guān)系為約束條件，建立了混流制造系統(tǒng)負(fù)荷平衡的優(yōu)化模型。運用遺傳算法和C程序求解該數(shù)學(xué)模型，從而完成混流制造系統(tǒng)負(fù)荷平衡的工作。
　　最后針對玩具小車混流裝配線的服務(wù)率優(yōu)化問題和負(fù)荷平衡問題進行實例研究，驗證以上優(yōu)化方案的可行性和實用性。計算結(jié)果表明，當(dāng)混流制造系統(tǒng)每