制造流程分層次規(guī)劃方法的研究與應用

1、    制造流程分層次規(guī)劃方法的研究與應用    滕漢生摘 要：改革開放以來，我國零部件工業(yè)迅猛發(fā)展，特別是近幾年來的發(fā)展速度進一步加快。為了提高企業(yè)生產系統(tǒng)的效率，促進企業(yè)實現生產的連續(xù)和均衡化，也是企業(yè)為提高其核心競爭力和車問管理水平，亟需采用各種先進技術對企業(yè)生產系統(tǒng)制造流程進行規(guī)劃分析。關鍵詞：制造流程;物流;分層次規(guī)劃為了解決汽齒行業(yè)在制造流程管理方面存在的問題，提高企業(yè)生產系統(tǒng)的效率，促進實現企業(yè)生產“物流有序、勞動有效、生產均衡、信息充分”的目的，有必要對我國汽齒行業(yè)制造流程進行研究，確定適合我國汽齒行業(yè)自身特點的、有效的制造流程規(guī)劃方法，

2、也是企業(yè)提高其核心競爭力和車間管理水平的一個有效途徑和必由之路。一、制造流程規(guī)劃分析的必要性我國汽齒行業(yè)逐漸采用了mrpii/erp、ie、jit、opt、mes等車間管理與控制方法，并且在一定程度上取得了一些效果，但是由于以下幾方面的原因使其應用受到限制：1.誠然，企業(yè)利潤的實現在于產品能夠順利地銷售出去，但是，所有的產品都是在企業(yè)現場生產的，如果生產管理混亂、無序，就很難生產出適銷對路、質量合格、數量符合要求的產品。因此，生產系統(tǒng)的管理和市場經營管理同樣重要。2.企業(yè)目前應用的管理與控制方法是在西方發(fā)達國家產生和發(fā)展起來的，在有些方面我國企業(yè)與國外企業(yè)所面臨的環(huán)境有很大不同，企業(yè)普遍管理基

3、礎薄弱，如果一味盲目追求西方先進的管理模式和管理方法，必然難以承受和實施應用成功。二、制造流程分層次規(guī)劃方法的研究1.制造流程規(guī)劃的界定本文所說的制造流程是指相對狹義的制造流程，即只對制造流程中的主要對象及其動作進行研究，具體到齒輪制造行業(yè)是指從毛坯加工、零件加工、零件裝配到成品入庫活動的運行過程，其整個過程的主體就是物料的動態(tài)和有序流動。2.制造流程分層次規(guī)劃的體系框架企業(yè)制造流程系統(tǒng)是一個開放的、離散的、非線性的、不確定性的動態(tài)系統(tǒng)。結合制造流程的上述特點，利用信息系統(tǒng)論的層次觀，制造流程規(guī)劃的系統(tǒng)化方法分層次規(guī)劃方法，主要分為3個層面。（1）生產系統(tǒng)層的制造流程規(guī)劃。通過規(guī)劃分析，在企業(yè)

4、現有生產布局及生產條件下獲得有效的物流運行方式，使企業(yè)制造流程連續(xù)均衡地運行，以縮短產品生產周期，提高生產效率。（2）生產線層的制造流程規(guī)劃。通過對特定生產線的生產能力、生產的均衡性、生產布局進行規(guī)劃，識別生產線的瓶頸工序，進而進行工作單元的劃分，為工作單元層的制造流程規(guī)劃提供依據。（3）工作單元層的制造流程規(guī)劃。通過分析單元內人工、設備利用率以及人機配合狀況等，為以上各層次制造流程的改善提供基礎支持。通過上述3個層次的綜合分析，最終對制造流程提出改善建議。用于制造流程規(guī)劃的分層次分析方法的功能圖如圖1所示。圖1制造流程規(guī)劃的多層次分析功能圖圖1表現出多層次分析方法用于制造流程規(guī)劃的整體功能和

5、分析過程，可簡要概括為以下幾個主要階段。問題定義階段。通過調研，充分了解企業(yè)生產系統(tǒng)所要解決的主要任務，建立生產系統(tǒng)要解決問題的概念模型，并采集生產系統(tǒng)基礎數據。生產系統(tǒng)制造流程規(guī)劃。應用制造流程規(guī)劃方法，進行生產系統(tǒng)物流的規(guī)劃與設計，通過建立虛擬生產線，在企業(yè)現有生產布局及生產條件下獲得有效的物流運行方式，從而使生產系統(tǒng)制造流程連續(xù)均衡地運行。生產線層分析。通過對概念模型的反復分析和論證，運用計算機仿真技術手段，建立并運行生產線級仿真模型;在生產線級仿真分析結果的基礎上，劃定單元構建要素，進行瓶頸工序分布識別和工序分析，并按照工業(yè)工程方法劃分工作單元。工作單元層規(guī)劃分析。對以瓶頸工序為中心的

6、工作單元進行人機操作分析和閑余能量分析，通過繪制標準作業(yè)組合票，分析人工、設備利用率以及人機配合狀況等。建議與改進。3.關鍵技術的研究。（1）虛擬生產線物流系統(tǒng)規(guī)劃。機械產品的生產過程一般要經過幾個不同的加工階段，為便于調配、控制生產進度以及合理規(guī)劃物流，并簡化規(guī)劃方法，根據各環(huán)節(jié)生產手段的不同和加工性質的差別，把整個產品的制造過程劃分為局部的制造環(huán)節(jié)，這一過程稱之為制造環(huán)節(jié)的“質點化”，并組成了代表原生產系統(tǒng)的虛擬生產線。圖2表示一典型齒輪產品“質點化”后的虛擬生產線圖。目標函數：max（qi）或min（fi），i=1，3，4。（1）q1q2q3q4q訂單，差值在±5%之間。式中，

7、q經濟為指熱處理過程的經濟批量;q貨幣為質點b中熱前庫在生產開始前的在制品數量;q貨d為質點d中半成品庫在生產開始前的在制品數量?？紤]到虛擬生產線的物流平衡問題，主要考慮到搬運頻率和搬運批量的問題，系統(tǒng)優(yōu)化模型如式（1）所示。在這里不考慮報廢和返修的情況，物料單向流動，假設各階段物流量平衡。這里考慮的目標函數是要獲得盡可能大的搬運批量或者盡可能小的搬運頻率。由于熱處理環(huán)節(jié)的特殊性，沒有考慮到其熱后加工過程的搬運過程，同時考慮到熱處理環(huán)節(jié)有經濟入爐批量q經濟的限制，這使得熱處理環(huán)節(jié)成為整個制造流程的瓶頸環(huán)節(jié)，因此，在質點b中設置了熱前庫。通過上面的虛擬生產線的優(yōu)化過程，即可獲得優(yōu)化的搬運頻率或搬運量。（2）生產線工作單元劃分。按照最大分配原則劃分工作單元后，可能會出現這樣的情況：連續(xù)2個以上工序的作業(yè)時間都比所要求的節(jié)拍短，而它們中，由任意2個相鄰工序所組成單元的單元工時又大于要求節(jié)拍，這時候就要進行如下的調整。觀察各工序操作步驟及其自動化水平，找出其中哪些工序需要工人配合;哪些工序不需要工人配合（即可由機器獨立完成）。綜上所述，由于生產系統(tǒng)在市場需求環(huán)境下響應的復雜性，對于制造流程規(guī)劃多