考慮生產(chǎn)周期與產(chǎn)能約束的制造系統(tǒng)雙重資源優(yōu)化配置方法研究.pdf

1、針對多品種小批量生產(chǎn)模式、單元式流水化車間布局的制造系統(tǒng)已經(jīng)被普遍認(rèn)可。合理優(yōu)化配置這類制造系統(tǒng)的設(shè)備和人力資源可最大限度的為企業(yè)節(jié)約成本，并保證產(chǎn)能和交貨期，從而提高產(chǎn)品或部件的齊配套性，減少在制品庫存，縮短生產(chǎn)周期，從而降低生產(chǎn)成本，提高企業(yè)的競爭力和效益。
　　 本文的目標(biāo)是:針對多品種小批量生產(chǎn)模式、單元式流水化車間布局的制造系統(tǒng)，研究制造資源（包括設(shè)備和人力資源）優(yōu)化配置方法，即在同時滿足平均產(chǎn)能約束和平均生產(chǎn)周期約束

2、條件下，最小化制造系統(tǒng)的投資成本。
　　 由于平均產(chǎn)能和平均生產(chǎn)周期與這類制造系統(tǒng)的單元構(gòu)成模式、緩存區(qū)的大小、調(diào)度策略等要素都有關(guān)系，且無法用封閉形式描述，成為這類制造系統(tǒng)資源優(yōu)化配置的難點(diǎn)所在。本文采用了近似方法加以處理，用近似約束替代原有無法用封閉形式表示的約束構(gòu)成近似優(yōu)化問題。本文通過建立制造系統(tǒng)雙重資源配置仿真實(shí)驗(yàn)平臺，獲得仿真實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分別用線性回歸分析和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立原問題的近似優(yōu)化問題。前者將回歸模型替代原有約

3、束，從而獲得原問題的近似線性整數(shù)規(guī)劃數(shù)學(xué)模型，再用線性整數(shù)規(guī)劃求得此近似模型的最優(yōu)解;后者用神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)替代原有約束，從而獲得原問題的近似非線性整數(shù)規(guī)劃模型，再運(yùn)用分支定界算法求得此近似模型的最優(yōu)解。最后，在得到設(shè)備和人力資源總數(shù)量的基礎(chǔ)上，針對制造系統(tǒng)人力資源具有不同工作效率的多類人員，存在師徒約束的小組工作模式等特點(diǎn)，給出這類企業(yè)人力資源配置的優(yōu)化方案。基于上述研究思路，本文的主要研究步驟概括如下:
　　 首先，針對多品種小批

4、量生產(chǎn)模式、單元式流水化車間布局的制造系統(tǒng)，描述了雙重資源優(yōu)化配置問題，并建立了數(shù)學(xué)模型，針對數(shù)學(xué)模型求解存在的困難，給出總的求解思路:用近似約束替代原有無法用封閉形式表示的約束構(gòu)成近似優(yōu)化問題，通過求解近似優(yōu)化問題得到最優(yōu)解，從而獲得原問題的近似最優(yōu)解。
　　 其次，建立制造系統(tǒng)雙重資源優(yōu)化配置仿真實(shí)驗(yàn)平臺。首先對仿真平臺進(jìn)行需求分析，明確要達(dá)到的目標(biāo)以及需要完成的一系列仿真實(shí)驗(yàn);接著根據(jù)多品種小批量單元式流水化車間的典型特征

5、進(jìn)行仿真平臺設(shè)計(jì)與開發(fā);然后建立仿真模型以及通過實(shí)驗(yàn)求解系統(tǒng)相關(guān)參數(shù):先通過建立和求解松弛約束后的資源配置數(shù)學(xué)模型，獲得仿真模型的設(shè)備與操作者初始配置參數(shù)，然后針對制造系統(tǒng)三個典型特征進(jìn)行系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)求解實(shí)驗(yàn);最后，進(jìn)行正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)與仿真實(shí)驗(yàn)，為問題求解提供實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
　　 第三，求解基于回歸統(tǒng)計(jì)的制造系統(tǒng)雙重資源近似優(yōu)化配置問題，獲得原問題的近似解?；诜抡鎸?shí)驗(yàn)部分?jǐn)?shù)據(jù)，利用逐步回歸分析分別獲得平均產(chǎn)能與平均生產(chǎn)周期約束的多元

6、線性回歸方程。然后通過用兩個回歸方程替換原有的兩個不能用封閉形式表示的約束條件，而獲得近似優(yōu)化配置數(shù)學(xué)模型。最后用線性整數(shù)規(guī)劃求解數(shù)學(xué)模型，得到近似優(yōu)化配置問題的最優(yōu)解，也就是原問題的次優(yōu)解。經(jīng)仿真實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)，是可行解。
　　 第四，用分支定界法求解制造系統(tǒng)雙重資源近似優(yōu)化配置問題。首先，建立并訓(xùn)練BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，得到平均產(chǎn)能和平均生產(chǎn)周期的網(wǎng)絡(luò)模型;接著用訓(xùn)練好的網(wǎng)絡(luò)模型替換原有兩個不能用封閉形式表示的約束條件，而獲得近似非線性整

7、數(shù)規(guī)劃數(shù)學(xué)模型。最后，針對制造系統(tǒng)系統(tǒng)性能指標(biāo)的偏序單調(diào)性，提出一種改進(jìn)分支定界算法快速、有效地求解出制造系統(tǒng)雙重資源近似優(yōu)化配置問題的最優(yōu)解，通過仿真實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)，是可行解。
　　 最后，研究了單元式流水化車間制造系統(tǒng)多類人員協(xié)同工作人力資源計(jì)劃問題。首先，分析了單元式流水化車間制造系統(tǒng)人力資源計(jì)劃問題的特點(diǎn);接著，建立基于工作組多類人員協(xié)同工作人力資源模型，考慮不同類型員工的工資、招聘和解聘費(fèi)用，通過建立動態(tài)規(guī)劃模型反映操作人員

8、的聘任及工作模式，獲得人力資源配置的結(jié)果;最后，建立考慮合同期的多類人員協(xié)同工作人力資源模型，主要考慮在滿足各階段人力資源需求的前提下，使得人力總成本最小，在此基礎(chǔ)上，使得各階段中高級勞動力的波動最小，保證企業(yè)有一個較為穩(wěn)定的人力資源隊(duì)伍。通過建立制造系統(tǒng)人力資源計(jì)劃模型，給出這類企業(yè)人力資源配置的優(yōu)化方案。
　　 通過上述研究工作，為多品種小批量單元式流水化車間資源優(yōu)化配置提供了兩種通過仿真實(shí)驗(yàn)建立近似規(guī)劃模型的方法，并在此基