混流制造系统生产运作控制仿真研究

摘要

在当前市场竞争日益激烈，消费者对于产品个性化和多样化的需求日益增加的环境下，产品更新速度不断加快、产品种类不断扩展、生产周期不断缩短等新特征迫使原有的生产模式从传统的大批量、重复型生产向中、小批量多品种的大规模客户定制型生产转变。而传统的以适应大批量、重复型生产过程为目标的混流制造技术在多品种小批量生产环境中难以得到推广。为实现此类生产环境下的系统整体绩效的提升，本文主要研究混流制造运作控制的新模式及其在仿真系统中的实现。 本文构建的混流制造运作控制框架综合了约束理论、准时化生产、混流制造、虚拟制造单元等理论思想与技术方法，并对新模式下的系统运作控制机制进行了详细的阐述。其主要特点是：运用成组技术，将生产对象由零件变为零件族，提高设备的利用率，减少由频繁切换带来的产能浪费；综合利用虚拟制造单元设计与混流路径规划技术，采取动态混流路径和静态混流路径相结合的布局方式，为生产系统的物流平衡与快速响应制造提供了基础；采用非个体最优导向的生产组织方式，而是根据混流路径上瓶颈资源的节拍采用推拉结合的生产控制策略，达到系统的最优。 针对传统仿真模型中零件只能按照机床连接方向流动、零件在同一机床加工时间设定不变等弊端，在仿真工具eM-Plant中提出并实现了零件自驱动加工仿真方法，该方法可以很好地满足多品种小批量生产环境的仿真要求。利用eM-Plant 自身的SimTalk语言进行瓶颈排产算法的程序实现，将瓶颈排产计算过程移到仿真软件中，减少了仿真优化过程和时间，同时也为企业节省了应用仿真技术的成本。 围绕如何设计、实现混流制造模式，本文对其涉及的关键技术如混流路径的划分、瓶颈的确定等进行了归纳、总结与研究。并借助系统仿真软件eM-Plant 实现了一个基于此新型生产运作控制模式的生产仿真模型，对比结果显示了其相对于传统运作控制模式的优越性。最后，在总结全文的基础上，本文针对如何进一步完善此模式，并将其系统化和软件化进行了展望。