单元制造方式下制造单元构建及调度问题研究

摘要

单元制造(Cellular Manufacturing，CM)是在生产单元中根据设备功能的相似性对其进行分组从而对零件族进行生产加工的一种先进生产方式。它整合了灵活的作业车间（job shop)方式和高效率的流水车间(flow shop)方式，能以近似刚性流水线的成本来生产多品种少批量商品。实践证明，单元制造系统(Cellular manufacturing system，CMS)具有缩短制造时间、减少在制品存货、降低物料搬运成本、提高产品质量和增加系统柔性等优点。 本文在深入分析单元制造研究现状的基础上，详细研究了单元制造实施和运作过程中的关键技术——单元构建问题和单元调度问题。在多品种小批量生产情况下，根据帕拉图原理(Pareto Principle)中的“20-80现象”，对于由大量通用型零件所构成的相似零件族构建成静态制造单元；而对于其它差异较大、需求量相对较少的零件，则根据其不同时期的需求量和品种比例变化利用虚拟制造单元技术对这些零件、设备进行动态重构。围绕制造单元静态构建问题，本文充分考虑实际制造信息，将多元统计学中的因子分析方法应用到单元构建中，有效、快速地解决了制造单元的静态构建问题；围绕制造单元动态重构问题，本文根据生产任务的动态变化，结合虚拟制造单元技术，提出了面向加工任务的制造单元动态重构流程，设计了制造单元动态重构的算法。考虑生产过程中的实际因素，建立了以最小加工成本和最大生产工艺能力系数为目标的设备选择数学模型并设计了基于蚁群算法的设备选择模型求解步骤。针对制造单元的调度问题，本文结合约束理论的思想，构建了基于约束理论的制造单元调度框架，考虑瓶颈能力的限制，以单元内订单延迟的惩罚成本与在制品持有成本之和最小为目标，提出了基于约束理论的启发式单元调度算法。 为便于单元制造方式在离散型制造企业中的应用，本文对镇江某柴油机厂目前生产管理中存在的问题进行了详细的介绍，将文中提出的制造单元构建技术和单元调度方法应用于公司的机加工车间，提出了基于单元制造的改善方案。并通过Witness仿真的方法验证了改善方案的可行性和有效性。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

第2章 单元制造的基本原理及理论分析

第3章 基于因子分析的制造单元构建方法

第4章 基于虚拟制造单元的动态重构方法

第5章 基于TOC的制造单元调度方法

第6章 案例分析

总结与展望

参考文献

攻读学位期间所取得的相关科研成果

致 谢