基于排队网模型的Flow Shop缓冲区容量配置优化

发布时间：2020-03-01 15:13

【摘要】：面向订单(Made to Order, MTO)型单件生产企业在现代工业中占有非常重要的地位。作为订货式生产,MTO型企业在生产过程中充满了各种随机因素,并由此造成制造生产不稳定、拖期现象严重等诸多问题。而项目交货期作为MTO型企业核心竞争力之一,现有的较有效的生产管理方法是基于负荷控制(Workload control, WLC)交货期预测的方法。但是,要想准确的预测交货期,首先必须要能准确的界定生产负荷的界限,而其中最常用、最关键的就是对车间缓冲的设置问题。因此,一种有效的车间缓冲设置(Buffer Allocation Problem, BAP)及优化方法的研究就显得迫切及有意义。考虑MTO企业在生产过程中的主要随机因素,本文结合负荷控制和排队网相关理论,以多级流水车间为对象对其车间缓冲容量设置及优化进行了研究。具体内容如下：首先,本文介绍了现有负荷定界的方法及其局限性,然后通过分析单类工件流水车间的特点从而确定了负荷定界与缓冲设置之间的关系。接着对BAP问题的目标函数进行了分析选择,并且针对其难点提出了两种解决方案。其次,详细分析了排队网节点状态模型的各种状态,列出其对应的连续时间马尔可夫链状态转移速率平衡方程。同时分析了CTMC状态转移速率平衡方程的稳态求解方法并推导了模型对应方程的具体解法以及系统性能的计算方法,然后在MATLAB环境下开发了一套求解状态方程的程序并进行了算例对比以证明其有效性。接着,为了能将BAP问题的解决方案推广到大型、复杂生产制造系统中,本文在仿真软件Tecnomatix Plant Simulation8.2环境下构造了一个八级流水车间仿真模型,并针对模型的缓冲设置优化设计了一个启发式算法。通过将仿真结果和文献中数值计算结果进行对比,证明了利用仿真的方法也是一种有效的解决BAP问题的手段。最后,通过数值计算和仿真统计的方法针对缓冲设置问题的目标函数设计一系列算例,并对系统性能进行详细的分析验证。本文运用排队网和负荷控制相关理论,构建了一个适用于随机环境下的流水车间缓冲设置优化模型,并给出了相应算法。设计、开发了配套的软件工具,为基于负荷控制的企业生产管理研究提供了负荷上界的合理参数设置。
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TH186

【参考文献】