基于排隊(duì)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(shí)限內(nèi)提供保質(zhì)保量的產(chǎn)品是所有制造類(lèi)企業(yè)都面臨的問(wèn)題。對(duì)于采用多品種、小批量生產(chǎn)模式的中小企業(yè)而言，這個(gè)問(wèn)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(wèn)題的有效途徑之一，它兼?zhèn)淞遂`活作業(yè)車(chē)間與流水車(chē)間的優(yōu)點(diǎn)，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(shí)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(duì)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(jìn)行了深入的研究。鑒于現(xiàn)有方法單元數(shù)不確定的問(wèn)題，。提出了一種借助模糊聚類(lèi)算法確定單元數(shù)的方法。首先分析了模糊聚類(lèi)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(duì)算法提出的改進(jìn)，進(jìn)一步分析了多個(gè)聚類(lèi)有效性函數(shù)的不足，針對(duì)單元構(gòu)建問(wèn)題的實(shí)質(zhì)，提出了一種考慮類(lèi)內(nèi)緊湊度、類(lèi)間分離度和成組功效的聚類(lèi)有效性函數(shù)。然后基于

3、改進(jìn)后的FCM算法和新的聚類(lèi)有效性函數(shù)設(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn)表明本文方法的有效性。在解決CF問(wèn)題時(shí)引入了排隊(duì)網(wǎng)絡(luò)，首先將整個(gè)制造系統(tǒng)等效為一個(gè)開(kāi)環(huán)排隊(duì)網(wǎng)絡(luò)模型，將網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備看作是M/G/1排隊(duì)系統(tǒng)。假設(shè)緩沖區(qū)容量對(duì)排隊(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的不造成影響，考慮工件的到達(dá)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(yùn)時(shí)間不同、設(shè)備對(duì)不同工件的服務(wù)率不同等因素，以最小化工件在排隊(duì)系統(tǒng)中的總逗留時(shí)間、工件在網(wǎng)絡(luò)中的總轉(zhuǎn)

4、運(yùn)時(shí)間、單元工作時(shí)間平滑度和工件跨單元轉(zhuǎn)運(yùn)次數(shù)為目標(biāo)建立一個(gè)多目標(biāo)非線(xiàn)性?xún)?yōu)化模型。為了求解模型，首先對(duì)目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行分析，結(jié)合計(jì)算單元數(shù)的問(wèn)題，確定模型求解思路。然后運(yùn)用遺傳算法對(duì)工件在網(wǎng)絡(luò)中的逗留時(shí)間進(jìn)行優(yōu)化確定工藝路徑，利用NSGA-Ⅱ算法優(yōu)化總轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)間函數(shù)與單元工作時(shí)間平滑度函數(shù)確定設(shè)備組。最后通過(guò)最小化單元塊外的例外元素個(gè)數(shù)將零件族合理的分配到設(shè)備組內(nèi)。最后為驗(yàn)證本文單元構(gòu)建模型的實(shí)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(jī)