工业工程生产管理模块
专业课程设计
说明书
专 业： 工业工程085 学 号： 084774234 学生姓名： 张 琼 指导教师： 李国富
2012 年 3 月 1 日
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目录
1 绪论 ………………………………………………………………………… 3
1.1 1.2
流水作业制造系统 ………………………………………………… 3 普通生产作业制造系统 …………………………………………… 5
2 流水作业 …………………………………………………………………… 6 3 一般生产作业 ……………………………………………………………… 9
3.1 较简单的一般生产作业计划 ……………………………………… 9 3.2 较复杂的一般生产作业计划 ……………………………………… 13 4 随机和优化生产作业的比较 ……………………………………………… 18 5 企业合作需求的产生和实现模式 ………………………………………… 19 6 总结 ………………………………………………………………………… 20
参考文献 …………………………………………………………………… 21 附录一 ……………………………………………………………………… 21 附录二 ……………………………………………………………………… 29
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1 绪论
1.1
流水作业
1.1.1 流水作业的概念
流水作业是一种比较先进的作业方法, 指专业员工按照一定的工艺路线和顺序通过各个工作台，并按照统一的生产速度完成工艺作业的连续重复的生产过程。即m台机器对n个工件的流水加工过程，每个工件在各机器上加工顺序相同，同时每个工件在每台机器上只加工一次，每台机器在某一时刻只能加工一个工件，各工件在各机器上所需的加工时间已定，要求得到加工总时间最优。尽管流水作业是作业计划一个特殊问题,但仍有较强的应用背景,在成组生产环境下更是如此。
流水作业又叫流水线生产，基础是由设备、工作地和传送装置构成的设施系统。它实质是对象专业化组织形式的进一步发展。现代流水生产方式起源于福特制。美国福特汽车公司为扩大汽车生产量，建立了传送带式的流水生产线，由于采用了流水生产方式，大大增加了单位时间的产量，降低了单位产品的生产成本，从而使福特财团的资本迅速上升。采用流水线生产可提高生产过程的连续性、协调性和均衡性，提高工人操作的熟练程度和劳动效率，便于企业采用先进的工艺和技术设备。 1.1.2 流水生产作业过程的特点
流水生产作业是高效的生产组织形式。其主要特征有：
（1） 作业的专业化程度高。大量高效生产、低成本制造模式，在流水线固定地生产一种或少数几种相似的工件，每个工作固定完成一道或少数几道工序；
（2）流水线上的加工对象是按照工艺加工的顺序从一个工作站传送到另一个工作站，加工对象在流水线上做单向运动，生产的重复性强且工艺过程相对稳定，生产作业时间组织工作相对比较简单；
（3）多采用高效专门化机床和专用性工具，可以达到很高的生产率； （4）加工对象在各道工序之间按一定的时间间隔投入或产出，两批相同的制品之间也按一定的时间间隔投入流水线或从流水线产出，保持一定的节奏；
（5）加工对象在各个工作站之间做平行移动或平行顺序移动，最大限度地减少了停工等待时间；
（6）流水线上各道工序的生产能力是平衡的、成比例的，即各道工序的工作站
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（设备）数同各道工序单件制品的加工时间大致相等。 1.1.3 流水生产作业过程的影响因素
在实际生产中影响流水生产作业过程的最重要因素是瓶颈工序，瓶颈环节的产生会影响整条生产线的效率，导致整条生产线无法保持平衡。瓶颈工序越长，整条生产线的平衡率越低。
瓶颈是具有最多生产时间的工序，占有最高的可利用资源。大多数企业的目标是最大化利润。因此要改善瓶颈工序，减少在制品库存，为瓶颈工序调整设备或员工配置，提高设备效率，提高员工作业技能，创建多工位共享的流水线布局（U形流水线），通过平衡流水线、调整生产线工序等方式平衡各道工序的流程能力。 1.1.4 作业计划方法及其实施
（1）SPT（最短加工时间）优先原则排序，使得MFT（作业平均通过时间）最短，同时可以使得作业平均延误时间最短；
（2）约翰逊算法：考虑设备利用率越高越能以最短的时间完成任务的方法。 （3）贪心算法，针对通常情况下调度问题求解困难的问题 ,求解近似解,虽与最优解相比有一定误差，但其时间复杂度较小。
（4）启发式算法：目标是使加权完工时间最小。同一工件在一台机器上完工后与在另一台机器上开工前存在一定的时间间隔 ,将其定义为运输时间 ,所有运输过程均由单自动机完成。
（5）多目标局部搜索算法：针对求解最小化最大完工时间和总流程时间的多目标同顺序流水作业问题,:用现有的构造性算法生成两个解,作为该算法的初始解,然后从这两个初始解出发,以贪婪的方式求出新的Pareto最优解集,持续改进Pareto前沿。
（6）蚁群算法：基于遗传算法的单层算法,将该算法与两层算法进行比较表明,单层算法具有更好的寻优性能。
（7）遗传算法：把函数的搜索空间看成是一个映射的遗传空间，对不同的染色体群体进行最佳选择的匹配，以获得最佳的最优搜索结果。
（8）Hopfield 模型：是求解流水作业排序问题比较有效的方法。采用Hopfield 模型进行第一层优化,即求解各个零件依次访问所需加工资源的最优次序。在第二层,根据所设计的动态调度规则,由加工过程中的事件驱动规则运行, 完成将零件加工所需的资源与具体加工机床的合理匹配。 1.1.5 流水作业计划的约束条件
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