基于排隊理論的混流制造系統服務率優(yōu)化與負荷平衡研究.pdf

1、隨著市場競爭激烈化以及顧客需求個性化的增加，混流生產方式成為制造業(yè)普遍采用的一種生產組織方式，它可以在基本不改變設施布局的前提下，在同一制造系統內組織生產出多種不同型號、不同數量的產品，具有很高的靈活性。但是在多產品混流制造過程中，產品的成組化、產品制造隊列的組織、混流制造系統的服務率水平和負荷平衡情況等決定了能否實現制造系統的同步化、均衡化生產，同時，較好的系統服務率水平和均衡穩(wěn)定的系統生產能力可以使得企業(yè)在產品的價格、質量以及快速響

2、應市場能力等方面獲得優(yōu)勢，贏得競爭。因此，有必要對混流制造系統的服務率優(yōu)化問題以及負荷平衡問題進行研究。
　　鑒于排隊理論適用于一切服務系統，基于排隊理論對混流制造系統進行優(yōu)化的相關文獻并不多見，本文基于排隊理論對混流制造系統的服務率優(yōu)化問題和負荷平衡問題進行研究。針對混流制造系統的高靈活性、產品制造隊列排序等特征，利用排隊網絡理論，可建立一個混流制造系統的開放式排隊網絡模型。由于整個系統內部存在著多種類型的產品，各類產品可依據成

3、組化原理聚合為一類混合產品，與混合產品相對應的就是將整個混流排隊網絡模型簡化為單一產品類型的排隊網絡模型，其中的每一個工作單元都可以等效為一個G/G/1排隊系統模型。
　　建立了多產品混流制造系統的排隊網絡模型之后，就可以建立混流制造系統服務率優(yōu)化問題的數學模型。以每一個工作單元單位時間內產品的逗留損失費用與服務費用之和的期望值為目標函數，以工作單元加工每一類產品的服務強度為約束條件，建立期望費用模型。針對所建立的混流制造系統服務

4、率優(yōu)化模型的復雜性，構造懲罰函數對原目標函數加以修正，將原約束問題轉化為無約束問題。利用坐標輪換法、黃金分割法、進退法等最優(yōu)化方法以及MATLAB程序對每一個工作單元的懲罰函數進行求解，得到其加工每一類產品的最優(yōu)服務率，完成混流制造系統的服務率優(yōu)化工作。
　　確立了每一個工作單元加工每一類產品的最優(yōu)服務率，即可根據每一類產品在制造系統中的轉移概率矩陣，建立混流制造系統負荷平衡問題的數學模型。根據產品的轉移概率矩陣和工作單元的典型隊

5、列模型圖，利用混流制造系統服務率的優(yōu)化結果求得每一個工作單元對混合產品的平均加工時間。而后以工作站數目、工作站負荷的平滑指數同時最小為目標函數，以混合產品的加工先后順序關系為約束條件，建立了混流制造系統負荷平衡的優(yōu)化模型。運用遺傳算法和C程序求解該數學模型，從而完成混流制造系統負荷平衡的工作。
　　最后針對玩具小車混流裝配線的服務率優(yōu)化問題和負荷平衡問題進行實例研究，驗證以上優(yōu)化方案的可行性和實用性。計算結果表明，當混流制造系統每