成批服務(wù)排隊網(wǎng)絡(luò)下的虛擬單元構(gòu)建與調(diào)度問題研究.pdf

1、虛擬單元制造系統(tǒng)（Virtual Cellular Manufacturing System，VCMS）是單元生產(chǎn)方式在制造企業(yè)應(yīng)用的進一步發(fā)展，得到了越來越多國家的關(guān)注和重視，然而由于工件到達的隨機性，以及虛擬單元物理位置不改變而帶來的復(fù)雜的車間流問題，虛擬單元制造系統(tǒng)中往往存在工件在機器前較長的排隊等待情況。鑒于此，本文采用成批服務(wù)排隊網(wǎng)絡(luò)策略，著重考慮排隊等待因素的影響，從而進一步優(yōu)化復(fù)雜的單元路徑選擇和減少零件排隊等待時間，顯著

2、提高設(shè)備利用率，縮短零件生產(chǎn)周期，企業(yè)快速響應(yīng)顧客需求。
　　當(dāng)工件以一定批量隨機達到以及在設(shè)備上加工時間不確定時，如果現(xiàn)有的虛擬單元不能夠滿足待加工工件的生產(chǎn)需求，該批量的工件需要排隊等待加工。因此成批量服務(wù)的虛擬單元調(diào)度問題分為兩個階段，第一個階段是在復(fù)雜的車間流中選擇合適的加工路徑進行虛擬單元構(gòu)建，以減少排隊等待的問題研究，第二階段是在構(gòu)建完成基礎(chǔ)上，虛擬單元中排隊等待加工的工件動態(tài)調(diào)度問題研究。
　　關(guān)于虛擬單元構(gòu)建

3、問題，考慮車間復(fù)雜的車間流即生產(chǎn)路徑，本文基于數(shù)學(xué)規(guī)劃及網(wǎng)絡(luò)圖論等相關(guān)理論，綜合零件的多工藝生產(chǎn)路線、生產(chǎn)批量、加工時間、排隊等待費用、設(shè)備服務(wù)強度等因素，提出了一種成批服務(wù)排隊網(wǎng)絡(luò)下最優(yōu)路徑選擇方法。在零件成批服務(wù)的策略下，構(gòu)建了以零件加工成本最小化和排隊等待費用最小化，以及設(shè)備服務(wù)強度最小化的多目標(biāo)模型，提出了新的最優(yōu)路徑?jīng)Q策方法，篩選出了最優(yōu)的加工路徑，避免了零件排隊等待。該方法實現(xiàn)了減少零件排隊等待同時保證了單元車間復(fù)雜流的簡單

4、化。基于路徑選擇的基礎(chǔ)上，進行生產(chǎn)制造資源的聚類分析，設(shè)計了基于馬氏距離的零件族相似劃分算法，實現(xiàn)了虛擬單元的構(gòu)建。
　　關(guān)于虛擬單元調(diào)度問題，本文將每個虛擬單元看作一個節(jié)點，考慮零件的排隊等待，研究了成批服務(wù)排隊網(wǎng)絡(luò)下由于多工藝引起的跨單元生產(chǎn)調(diào)度問題。利用排隊網(wǎng)絡(luò)理論將每一個虛擬單元看作是一個節(jié)點，將虛擬單元制造系統(tǒng)作為一個整體排隊網(wǎng)絡(luò)，通過網(wǎng)絡(luò)圖論的方式將各單元節(jié)點等效為一個 M/M/C排隊模型，通過外部到達率計算網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部各

5、節(jié)點的輸入?yún)?shù)，在工件成批服務(wù)的策略下，以零件跨單元加工的總加工流程時間最小、設(shè)備最大負荷最小化作為調(diào)度目標(biāo)，構(gòu)建了成批服務(wù)的排隊網(wǎng)絡(luò)模型。通過免疫遺傳算法求解模型，實現(xiàn)了跨單元總流程加工時間最短，加工路徑最優(yōu)，減少了零件排隊等待。
　　最后，本文在對 HDZH公司作業(yè)班組的機加工生產(chǎn)現(xiàn)狀及存在問題進行詳細分析的基礎(chǔ)上，運用基于成批服務(wù)排隊網(wǎng)絡(luò)下虛擬單元構(gòu)建和跨單元調(diào)度的方法，對造船企業(yè)的機加工軸系和舵系的生產(chǎn)過程進行分析，以驗證