面向单件小批量生产环境的CONWIP拉式控制研究

发布时间：2020-05-18 17:06

【摘要】：CONWIP控制是一种适合于MTO方式的车间拉式控制系统,该拉式系统的经典形式可描述为在生产系统首尾两端采用拉式机制,生产系统内部采用推式机制,通过设定合适的在制品上限使生产系统满足低在制品库存、短生产周期和高产出的精益生产要求。然而CONWIP拉式控制在生产实践中的应用并不广泛,一个重要原因是缺乏针对具体生产环境的实施方法指导。因此,本文拟解决CONWIP拉式控制的实施方法问题,重点研究如何在高度变动的复杂生产环境中实施CONWIP拉式控制,以扩展CONWIP拉式控制的应用范围。为此,本文以单件小批量生产环境下的CONWIP控制为研究对象,在对CONWIP拉式理论和单件小批量生产方式深入研究基础上,结合单件小批量生产环境的实证调研,提出一种实施CONWIP拉式控制的解决方案,即CONWIP控制框架。该框架是实施CONWIP拉式控制的完整体系架构与指导方法。本文尝试通过该框架将CONWIP拉式控制优势用于改善采用流水车间方式组织单件小批量生产的系统性能,以期在缩短生产提前期、提高准时交付率方面发挥一定作用。该框架使用CONWIP环路控制作为车间层主要负荷调整方法,然后在计划层通过CONWIP订单池释放控制辅助CONWIP环路控制对车间负荷进行平衡。围绕该框架的具体研究包括:从CONWIP环路结构角度提出了系统化的CONWIP环路设计方法。基于该环路设计方法,为单件小批量柔性流水车间和装配流水车间设计了多种不同的CONWIP环路结构,并对这些环路结构所对应的CONWIP环路控制策略进行了性能评价。研究表明合理设计CONWIP环路结构能够改善CONWIP环路控制策略的表现。为了提升多环路CONWIP控制的在制品上限搜索效率问题,提出了基于粒子群优化算法的启发式算法。考虑到当接受的订单量大且交货期集中时,仅依靠CONWIP环路控制方法提高单件小批量生产系统性能可能存有局限性,本文改进了负荷控制理论中的能力松弛方法,提出了一种适合于CONWIP订单池释放控制的能力松弛法。该方法作为一种订单负荷预评估技术,能够加强车间层CONWIP环路控制的效果。本文还以某钢丝绳装备企业为案例,针对其捻股机生产车间实际情况,以CONWIP控制框架为实施指南,为该企业制定了CONWIP控制方案。使用该企业提供的生产数据进行仿真建模,验证了CONWIP控制方法的有效性。最后,总结了一些有利于单件小批量生产管理与CONWIP控制的重要启示。
【图文】：

技术路线图,技术路线,单件小批

逡逑第７章是论文的总结与展望。逡逑本文的技术路线如图１．１所示。逡逑丨产生问题逦献能（第｜章）逦｜／＞．．．■■？＼逡逑%煎义系ゼ∨可肪程氐悖荩驽澹茫希危祝桑锌刂频挠攀疲蒎危冢舱碌ゼ卞澹挝南资崂恚殄义希瘴鑫侍猓坼螕專茫希危祝桑锌刂频奈侍忮危╁危疾穻｜奉丨，１……Ｊ逡逑＾—一ＣＯＮＷＩＰ邋ｊ、、＇、：逦实证调研邋ｉ逡逑逦逦？控制框架邋＇、＇逡逑车间层生产负荷控制逦计划层订单负荷控制邋逦Ｍ逡逑■邋逦丫－逦」逦＾—■■丨？■厂逦＾逦理论研宄ｉ逡逑逦逦逦Ｗ逦逦逦邋ｗ逦逦逦逡逑单件小批最流水车间逦单件小批最订单逦｜逦｜统计分析Ｉ逡逑ＣＯＮＷＩＰ环路控制方法研宄逦Ｃ

控制框架,环路控制,订单,释放控制

车间环路控制层位于生产控制阶段，该控制层根据单件企业所采用的车间生产组逡逑织方式以及其它环路约束条件，选择最优ＣＯＮＷＩＰ环路策略进行拉式控制。ＣＯＮＷＩＰ逡逑环路控制策略制定主要包括ＣＯＮＷＩＰ环路结构设计与在制品上限设定。逡逑订单池释放控制层属于生产计划层控制，因而位于生产计划阶段。订单池是存放逡逑（记录）已经接受的订单但未下达订单生产任务的位置（列表文件）。该控制层对单逡逑件企业已接受的客户订单先进行作业量化（即负荷衡量），然后与实际生产系统（车逡逑间）的产能比较（即负荷评估），从而选择合适的客户订单在合适的时间向车间释放逡逑（即负荷释放）。逡逑计划＼控制协调层确定不同控制层指令的优先序。当订单池释放控制指令与车间逡逑环路控制指令发生冲突时，通过该协调层来最终决定执行哪个控制指令。木文规定当逡逑控制指令发生冲突时，车间环路控制层指令优先执行。显然，当订单池释放控制层下逡逑达释放指令时，而车间环路控制层没有空闲ＣＯＮＷＩＰ信号卡时，只能拒绝接受订单逡逑负荷。但是，诸如大客户订单优先加工、生产资源抢占、临时增加在制品数等情况被逡逑允许时，订单池释放控制层指令是可以优先被执行的。逡逑在图２．４屮，订单池释放控制层与车间环路控制层采用了并行架构方式，，仅通过逡逑
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：O231;F426.4;F273

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