单元制造方式下动态单元构建问题研究-管理科学与工程专业论文.docx

A Thesis Submitted in Fulfillment of the Requirements for the Degree of Master of Management Science Study on Dynamic Cell Formation Problem Under Cellular Manufacturing Submitted by Jia Cheng Supervised by Professor Wen-min Han Associate Professor Jie Lv Jiangsu University of Science and Technology March 2012 I I PAGE PAGE VI 摘要 摘 要 随着全球经济的不断发展，生产技术的不断更新，对制造业而言，每个企业都面 临着持续多变和不可完全预测的全球化市场竞争。面对这些挑战，大多数企业都将逐 渐走上多品种小批量的生产方式。而为了同时兼顾混流条件下多品种小批量生产的效 率和柔性，单元制造生产方式应运而生。单元制造(Cellular Manufacturing, CM)生产方 式是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小批量商品。实践证明，单元制造系统具有 缩短订单响应时间、减少在制品库存、降低物料移动成本、提高生产效率、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——动态单元构建问题。在混流条件多品种小批量生产情况下，考虑 了机器加工能力、零件需求、库存维持成本、延期交货成本、机器重置成本、单元内 物料管理成本、工人雇佣、解雇及工资成本及工人可利用的时间等零件、机器、工人 的自身属性，建立了关于机器-零件-工人的三维动态单元构建模型，克服了以往模型 中考虑人的因素较少的问题，并且在多时期生产计划中平衡了机器和工人的再分配和 重组。针对制造企业设备庞大、移动不便的特点，本文接着又考虑了零件的可选择加 工路线、加工设备的生产能力、任务交货期以及允许零件外包等因素，建立了以最小 加工制造成本为目标的虚拟动态单元构建数学模型，并设计了基于粒子群算法的线性 规划 LPE-PSO 算法来求解，取得了较好的求解效果。 为了验证动态单元构建在离散型制造企业中的应用，本文对太仓某大型轴承制造 厂目前生产制造管理中存在的具体问题进行了详细的介绍，接着将本文提出的虚拟动 态单元构建方法应用到该轴承制造厂的机加工车间，提出了相应的单元重组改善方 案。并对比了改善前后的效果，结果显示了提出的改善方案的可行性和有效性。 关键词：单元制造；动态单元构建；虚拟动态单元构建 江苏 江苏科技大学管理学硕士学位论文 Abs Abstract PAGE PAGE III PAGE PAGE IV Abstract With the global economy developing and production technology updating continuously, for the manufacturing companies, every factory is faced with the global market competition which is continuous variable and can not be fully predicted. Facing with these challenges, most enterprises will gradually embark on many varieties and small batch production. At the same time, taking into account the efficiency and flexibility for many varieties and small batch production, cell manufacturing production comes into being. Cellular manufacturing (CM) is an advanced production system, in which parts requiring a similar production processing are grouped in distinct manufacturing cells. CM incorporates the flexibil