船舶制造中的管子生产过程仿真与调度技术研究

摘要

造船企业中的管子生产是造船企业生产组织中的一个重要的加工环节。通过整合船厂生产物流资源，可以发现管子生产是船舶生产过程中的瓶颈之一，一艘大型船舶的生产过程中需要上万根管子的配套，管子的生产进度很大程度上影响了船舶的生产进度。针对管子分厂是造船生产物流网络瓶颈问题，本文从两个方面对该问题进行了分析解决。 一方面利用面向对象的仿真技术对管子分厂生产线进行建模仿真，模拟各类生产条件下一批任务的完工时间，各加工设备的生产率，在正式生产前对车间产能进行科学的评估，对准确生产安排具有很强的指导意义。 另一方面由于船厂管子加工的批量较大，加工过程中管子类型复杂多变，加工工时不尽相同，如何在现有的生产条件下，在满足交货期要求的前提下，通过将调度策略与生产线模型有机地结合和对管子生产先后顺序进行优化来缩短管子生产周期，提高生产能力，是解决整个造船生产物流瓶颈的一条有效途径。 船厂管子分厂调度问题可以归结为一种混合流水生产线（HFS）作业调度问题，属于典型的NP－hard问题，本文利用一种改进的人工免疫算法优化调度顺序，算法通过引入免疫记忆因子，有效实现了优良抗体基因的保留和利用,从而提高了算法收敛性和鲁棒性。再利用管子生产厂实际生产模型进行仿真，证明利用该算法得到的序列进行生产确实能够有效缩短管子最大流程时间、提高生产效率。 最后本文针对在研究以人－机－环境组成的生产车间调度问题时往往忽略工人对生产任务承受能力这一重要因素的现象，建立了以生产调度计划作为操作指令的人机工程分析模型，并在Delmia人机工程分析平台上对管子生产车间某工位的工人生产过程进行了人机工程分析，得到了工人按照一天调度计划安排工作后的能量消耗指数和NIOSH指数，对生产调度结果的合理性从人机工程学角度进行了评价。