基于排隊網(wǎng)絡(luò)模型的制造單元構(gòu)建.pdf

1、如何為需求差異化的顧客在規(guī)定的時限內(nèi)提供保質(zhì)保量的產(chǎn)品是所有制造類企業(yè)都面臨的問題。對于采用多品種、小批量生產(chǎn)模式的中小企業(yè)而言，這個問題關(guān)乎企業(yè)的存活。單元制造系統(tǒng)（Cellular Manufacturing System，CMS）是解決該問題的有效途徑之一，它兼?zhèn)淞遂`活作業(yè)車間與流水車間的優(yōu)點，具備較高的柔性與生產(chǎn)效率，因而能夠較快的完成訂單生產(chǎn)任務(wù)。單元構(gòu)建（Cell Formation，CF）是實施單元制造系統(tǒng)的第一步，也是最

2、重要的一步。
　　本文針對單元構(gòu)建中單元分組數(shù)的確定、單元構(gòu)建、加工路徑選擇等關(guān)鍵技術(shù)，進行了深入的研究。鑒于現(xiàn)有方法單元數(shù)不確定的問題，。提出了一種借助模糊聚類算法確定單元數(shù)的方法。首先分析了模糊聚類c均值(Fuzzy c-Means, FCM)算法在單元構(gòu)建領(lǐng)域的應(yīng)用，借助前人對算法提出的改進，進一步分析了多個聚類有效性函數(shù)的不足，針對單元構(gòu)建問題的實質(zhì)，提出了一種考慮類內(nèi)緊湊度、類間分離度和成組功效的聚類有效性函數(shù)。然后基于

3、改進后的FCM算法和新的聚類有效性函數(shù)設(shè)計了求解最優(yōu)單元數(shù)的方法。多組不同規(guī)模的數(shù)據(jù)實驗表明本文方法的有效性。在解決CF問題時引入了排隊網(wǎng)絡(luò)，首先將整個制造系統(tǒng)等效為一個開環(huán)排隊網(wǎng)絡(luò)模型，將網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備看作是M/G/1排隊系統(tǒng)。假設(shè)緩沖區(qū)容量對排隊系統(tǒng)穩(wěn)定性的不造成影響，考慮工件的到達率不同、工件具備多條工藝路徑、工件在單元內(nèi)與單元間轉(zhuǎn)運時間不同、設(shè)備對不同工件的服務(wù)率不同等因素，以最小化工件在排隊系統(tǒng)中的總逗留時間、工件在網(wǎng)絡(luò)中的總轉(zhuǎn)

4、運時間、單元工作時間平滑度和工件跨單元轉(zhuǎn)運次數(shù)為目標建立一個多目標非線性優(yōu)化模型。為了求解模型，首先對目標函數(shù)進行分析，結(jié)合計算單元數(shù)的問題，確定模型求解思路。然后運用遺傳算法對工件在網(wǎng)絡(luò)中的逗留時間進行優(yōu)化確定工藝路徑，利用NSGA-Ⅱ算法優(yōu)化總轉(zhuǎn)運時間函數(shù)與單元工作時間平滑度函數(shù)確定設(shè)備組。最后通過最小化單元塊外的例外元素個數(shù)將零件族合理的分配到設(shè)備組內(nèi)。最后為驗證本文單元構(gòu)建模型的實際應(yīng)用，將模型及算法應(yīng)用于蘭州某配電設(shè)備廠商的機