面向单元制造的多阶段单元构建方法研究

摘要

进入新世纪，许多制造企业已经从过去的大批量生产转变为多品种变批量生产，在军工制造企业中尤显突出。随着时代的更替，提高生产效率和快速响应市场能力已经成为新时代制造业的主题。
　　单元制造方式不同于大批量生产方式，既具有大批量生产的高效性，又具有单件生产的高柔性；同时避免了单件生产的高成本，又克服了大批量生产过于刚性，是一种适合于多品种、中小批量生产特征的先进生产制造方式。单元制造方式具有简化管理、减少零件流动、缩短生产准备时间、缩短产品制造周期和提高生产率与产品质量等优点，一些企业纷纷引入单元制造系统，单元制造系统的实施一定程度上缓解了这些企业应对变批量生产下快速响应订单需求所带来的压力，但是在实施的过程中仍旧存在一些问题，如何将单元制造方式应用于多品种变批量生产特征下生产制造是目前尚缺的研究点。
　　基于此，本文着重研究如何将单元制造方式应用于多品种变批量的市场需求。单元制造方式的内容包括：单元构建、单元布局、单元调度。大量的研究是将单元构建和单元布局割裂开来，即先进行单元的划分，再考虑单元间布局问题。本文考虑到单元构建与单元布局的目标是使企业效率提高、成本减少，故提出将二者进行融合。为了应对变批量生产特征的市场需求，在构建目标函数过程中，模型不仅需要考虑单阶段的物料搬运成本最小化，而且需要考虑构建的布局方案能否适应下一阶段的生产。本文提出了考虑多阶段因素的制造单元构建基本框架，建立了单阶段单元构建模型，并从单阶段数学模型过渡到多阶段单元构建模型，并且研究了两者间的差异。在第四章，本文提出了改进粒子群算法，对算法进行了编码/解码，实现了该算法中的粒子与车间设备布局之间的映射关系，并设计了改进粒子群算法的求解流程。
　　最后，结合案例，将此方法应用于东方厂某一数控加工车间。分析了企业车间存在的问题，指出了该企业适合应用单元制造方式进行生产。并通过多个生产阶段历史数据，对模型和方法进行编程求解，验证了本文提出的方法和模型的有效性。同时通过对比分析和方法应用，该企业物流生产成本能够大大的降低。总之，本文的研究对多品种变批量生产企业具有一定的指导意义。

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1 绪 论

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究内容、框架和创新点

1.4 本章小结

2 单元制造与单元构建研究综述

2.1 生产方式的演变过程

2.2 单元制造概述

2.3 单元构建基本原理

2. 4 单元构建方法综述

2.5 小结

3 考虑多阶段因素的制造单元数学模型建立

3.1 变批量生产特征

3.2 变批量生产对单元构建的影响分析

3.3 制造单元数学模型构建的基本思路

3.4 单阶段制造单元数学模型建立

3.5 多阶段制造单元数学模型建立

3.6 小结

4 基于改进粒子群算法的单元构建方法研究

4.1 粒子群算法

4.2 粒子群算法的改进

4.3 粒子群算法的编码和解码

4.4 改进粒子群算法求解流程设计

4.5 小结

5 东方厂数控加工车间单元构建案例研究

5.1 问题分析

5.2 基于改进粒子群算法的单元构建案例求解

5.3 实例结果分析与评价

5.4 小结

6 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

致谢

参考文献

附录