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具有随机约束的排序选择方法在某木板加工厂车间调度问题中的应用

摘要

对生产线上各个工位上的负荷进行平衡是工业工程研究的一个重要内容，它也是提高生产线效率的重要环节。针对这一问题，目前主要的解决办法可以分为数学分析法(最优化方法)、仿真方法、工业工程方法三类，他们各有优缺点。本文针对现实问题的特点，根据相关学者的研究和自己的理解，阐述了一种具有随机约束的排序选择方法，来对某企业生产车间的调度问题进行研究。

本文首先对仿真优化和其中的一种重要方法，排序选择方法，进行了介绍，然后综述了相关学者对于具有随机约束的排序选择方法的研究，给出了解决这一问题的一种有效的算法。接着对本文所研究的企业和其数据的获取进行了介绍，并利用这些信息，通过Matlab软件仿真得出了所希望的结果。最后，本文指出了所做研究中，存在的缺陷及未来有待进一步改善之处，以使所得结论更加符合事实，更具有指导意义。

关键词：平衡生产线；仿真优化；排序选择；随机约束

第一章绪论

1.1研究背景

伴随着科技的发展与人类的进步，工业生产已经由最初的个人行为和机器的独立行为演变成必需由众多制造要素组成的制造系统来完成的复杂工程。制造企业通过细化而采用的多工序连续作业生产，简化了作业难度，提高了操作人员的作业熟练程度，进而提升了作业效率。然而，作业细分化使得各工序的作业时间不可能完全相同，这样就造成了现实生产活动中，工序间作业负荷不平衡的现象，这不仅造成了工时的浪费，也造成了大量的工序堆积，导致生产系统的物流阻塞。

如何平衡生产线上各个工位上的负荷是工业工程研究的一个重要内容，也是提高生产线效率的关键问题之一。通过对作业进行研究，对时间进行测定，调整作业负荷，可以解决作业间不平衡的效率损失以及生产过剩问题，以使各作业时间尽可能相近，提高劳动生产率，实现更大的效率与效益。

1.2研究意义

生产过程组织的基本任务就是最大限度地使过程合理化。因此要在空间上和时间上合理地组织生产过程，不仅要保证生产过程连续地、有节奏地进行，而且要不断地提高劳动生产效率、缩短生产周期，减少在制品数量造成的浪费，加速资金周转，降低成本。根据相关数据统计，目前我国大量的生产线是手工和半自动化为主的生产线，合理地平衡各个工序间的负荷就显得更为迫切了，它可以：

(l)提高作业员及设备工装的工作效率。通过平衡生产线上各工位的负荷，制定合适的生产作业标准，可以缩短产品的生产周期，从而有效地提高生产效率。

(2)保证产品质量的稳定性。不平衡的生产线使得瓶颈工位上的员工为了赶上装配线运行节拍，而比其他的工人有更大的劳动强度，这样，产品的质量就很难以保证了。

(3)减少工序的在制品，实现企业“一个流”生产。有关学者指出，当平衡率在70%一85%时，对生产线的控制基本是在科学管理的原则下进行的，当平衡率大于85%时，生产过程是在“一个流”的方式下进行的。

(4)减少在制品库存，降低企业物流成本。生产线上的在制品是企业生产物流成本的重要组成部分，通过对生产线上各个工位进行工序同期化的调整，能有效的减少生产线上不必要的在制品数量。

(5)调动劳动人员的工作积极性。在不平衡的生产线上，处于瓶颈工位的工人由于劳动强度太大，往往会产生不满，从而影响到整个生产线上工人的情绪。

1.3研究现状

由于现实生产的复杂性，对各个工位进行平衡是一件非常困难的事，目前，针对这一问题，主要的解决办法可以分为以下三类:数学分析法、仿真方法、工业工程方法。

1.3.1数学分析方法

数学分析方法通过建立相应的数学模型，来寻找问题的最优解，其主要方法有线性规划、整数线性规划模型、动态规划模型、网络模型、排队模型、库存模型等等。

尽管数学分析方法可以找到最优解，但是其模型一般都对现实问题做了大量的假设与简化，并且运算量普遍较大，因而减少了数学分析方法的实用性。此外，由于平衡问题的复杂性，使得在很多情况下由该方法得到的方案并不能在实际中得到满意的结果。

1.3.2仿真方法

随着计算机技术的发展，仿真方法在近几年受到越来越多的关注，其中的启发式方法更以其简单、易懂且有哪些信誉好的足球投注网站速度快的特点而受到人们的亲睐，被广泛应用于工业工程等工程领域，并取得良好的应用效果。一些新型的启发式算法得到了飞快的发展，并在实际问题的优化求解方面取得了突出的成绩，如遗传算法、模拟退火算法、禁忌有哪些信誉好的足球投注网站算法等等，已有相关研究人员将这些新型的算法应用到生产线的平衡问题中。

但是对于备选方案较少时的排序选择方法，目前学术界的研究并不是非常完善，这也是本论文的主要研究方向。

1.3.3工业工程方法

目前，工业工程方法在企业现场管理中的应用也越来越受到企业的重视，通过应用工业工程的相关理论与方法，企业的生产状况得到了极大的改善，相应的方法与原则如5S管理、目视管理、模特分析法、ECRS原则、动作经济性原则