基于排队论的生产流程优化模型研究.doc

摘要随着竞争环境的日益严峻，企业要接受的社会挑战也越来越多，面对快速变化的顾客需求，企业在变幻管理策略的同时也应该有标准化的流程以最有效率的方式满足更多的顾客多变的需求。本文正是在仔细研究企业现有流程的基础上，针对工厂中顾客需排队等待服务这一主要问题，运用鱼骨图的方法分析现有流程导致这一主要问题的原因，针对这些原因并结合流程中涉及的人员、部门、职能等方面运用不同的方法对不同的流程提出优化方案，其目的是为了缩短服务时间，更好地满足顾客需求。最后把排队论的M/M/S/k数学模型跟企业现有的问题相结合，通过量化的方法将优化的结果以准确的数据表示出来，通过比较的方式验证优化方案的优化效果。关键词：排队论，生产流程，问题分析，优化方案AbstractWiththedevelopmentofthecompetitionoftheworld,nearlyallofthebusinessesarefacingmoreandmorechallenges.Todealwiththeevergrowingandchangingdemandsofthecustomers,thecompaniesshouldcomeupwithdifferentstrategiesaswellasthestandardizedprocesstoimprovetheefficiency.Inthisessay,theauthorsearchedtheprobleminprocessesonthebasicofanalyzingthenowavailableoneswithsomemethods.Toalleviatethestressoflongqueueofthecustomersandimprovetheefficiencyinthefactory,theoptimalprogramhasbeencarriedoutinconsideringtheemployers,theapartmentandthefunctions.Intheend,theauthorcombinedthemodelM/M/S/kinthequeuingtheorywiththepracticalcasetotestifytheeffectandthefeasibilityofthegivenoptimalprogram.Keywords:queuingtheory,productionprocess,problemanalysis,optimalprogram目录目录.2第一章绪论.11.1研究的背景、意义.11.2研究的现状分析.21.3本论文研究对象目前研究的不足.41.4本论文研究的目标与内容.51.5本文的技术路线.5第二章上海晨讯科技现状分析.72.1企业基本概况.72.2企业的供应链及生产流程概况.82.3供应链流程.82.4原材料采购入库流程.102.5工厂生产领料流程.122.6生产流程.13第三章排队论模型及算例分析.153.1排队论及其应用.153.2M/M/S/k模型及其适用范围.183.3M/M/S/k模型的算例分析.21第四章上海晨讯科技生产流程优化.234.1企业生产流程分析.234.2流程中存在的问题.254.3企业生产流程的排队论模型建立.274.4企业生产流程优化方案.284.5企业生产流程优化后的模型分析及效果比较.32第五章结论与展望.39参考文献.40上海海事大学本科生毕业设计1第一章绪论1.1研究的背景、意义组织内部环境的变化：晨讯科技集团前身为上海晨兴工厂，创建于1993年，初推出程控交换机用户接口SLIM模块，为国产交换机工业做出贡献。随后在2002年在上海创立了上海晨兴科技，一千多名工程师组成的研发队伍，掌握了手机研发和移动通讯的核心技术。在团队的不断努力之下，集团的无线通讯模块产品市场份额已占据国内第一，世界第二，员工的数量也呈现激增的趋势，所经营的市场面不断扩大，原本是以手机设计为主的晨讯科技希望转向ODM的经营，以保证其在激烈的竞争环境中的生存，然而晨讯科技在从纯粹的手机设计行业转向ODM的过程中，势必出现流程的不合理，势必出现前后不一致，组织的流程越来越多，随着规模的扩大，经营范围的扩大，原来经营良好的组织设计方式，现在变成了企业的一大劣势。同时在这种转变的过程中，组织的成员也随着内外部环境的变化而改变着，应该有的流程，到了一些部门的面前，为了图自己的方便，就不按应有的流程走，应该完成的步骤都被省略，一个部门这样，在信息没有及时得到传递的时候，其他部门便跟着形式而不遵守规则。这种现象一方面是由于组织成员缺乏有力的管理，缺少应有的规范，从另一方面来说是因为组织的流程确实存在不合理之处，如为了等待一种材料而耽误生产时间，而这时不该被用的替代料便毫无疑问的被挪用，这种现象的连环发生，最后势必造成流程的混乱，而组织的管理者们却对这种混乱的流程感到无能为力，因为具体的问题环节到底在哪里无从知晓。面对内部这种极度影响经营的状态，晨讯科技不得不选择流程再造，而生产流程便是其中的一部分，改善了生产，便改善了晨讯科技无法及时交货的状况，从而改善了晨讯科技与顾客的关系，所以生产流程的改造对于晨讯科技来说势在必行。组织外部环境的变革：全球化浪潮的来袭，给各种组织带来市场机会、广泛的客户群的同时，更有效率配置资源的机会，也给个企业带来了更激烈的竞争，不断壮大自己的队伍、提升竞争力成为了生存之道。目前的时代潮流很明显，越来越多的国家都承诺为其他国家的企业提供国民待遇，因而组织面临的竞争对手不只是本国或本地区的同类企业。全球化对组织形态的突出影响，即组织规模和业务范围的急剧扩张，最明显的例子就是跨国公司的兴起，为了抗衡竞争对手，在多领域内抓住各种市场机会，并购和扩张成为企业界短期内迅速成长的利器，然而这种做法也隐藏了潜在的危机。技术的更新：现代社会的技术更新，比以往任何一个时代都要快，技术快速更新的主上海海事大学本科生毕业设计2要原因是由于信息化趋势所致，互联网和各种网络已经形成一个不断迅速扩展、迥异于物理空间的信息交流空间-cyberspace，她从根本上跨越了传统物理空间的障碍。信息化环境使星系流动、传播、吸收的速度大调，一个直接的后果就是企业技术进步的速度加快。由于信息化趋势所致，技术跟新速度更加惊人，在带来益处的同时也给企业带来了如技术“陷阱”和“IT”黑洞之类的影响。顾客需求的变化。告别短缺经济以后，顾客的需求得到了组织的充分重视，在供不应求的时代，大规模的生产方式所提供的产品或者服务的差异度很低。而当今的顾客的需求呈现个性化，高质量要求，青睐迅捷服务等特点，这种顾客需求的变化使得企业有了发展空间的同时也给企业带来了更多复杂的难题。随着顾客需求的变化，企业相应的也发生了变化，以柔性生产方式来满足顾客需求，追求卓越的服务质量以及及时回应等特点，要达到这种要求，企业就不得不对自身做出许多改变。鉴于组织内外部环境的变化，为了提高企业核心竞争力，使得企业在世界之林中站稳脚跟，晨讯科技集团不得不选择耗时耗力的流程再造项目，以使流程顺畅，每件事做到有章可循。而本文针对流程再造的一个流程：生产流程为对象，运用排队论的观点来判断流程改造的效果优劣。意义：通过流程再造过程中对流程的梳理，界定核心流程，优化流程，提升团队凝聚力，流程的简化，达到企业的整体最优。本文运用排队论模型针对被优化前后的流程做了一定的分析和比较，以验证流程是否达到了其优化的效果。而影响排队队长的因素就工厂来说包括材料入库流程，材料出库流程以及材料在生产线上加工的流程，如果这些相关流程得到了优化，其优化效果便达到了。当然要达到企业的整体流程最优，企业要考虑的不仅仅是生产作业流程，这是企业就得从整体出发，最直接的就是从供应链的角度出发，通过供应链的整合与优化，在分析和评价过去，企业流程作业的基础上，选择合适的信息技术手段，重新构建企业的供应链管理体系，上文中提到过信息技术对企业的影响之大，因为信息技术是企业流程重组的推动力，正是信息技术的发展与应用，使企业集团勇于打破陈旧的体系，创建全新的过程模式，有助于企业集团整体战略目标的实现。企业流程与企业的运行方式，组织的协调合作，人的组织管理。1.2研究的现状分析排队论中的多服务台系统理论起源于电话系统的研究，从1909年开始，丹麦的电话工程师爱尔郎（A.K.Erlang）等人在这方面进行了长期的工作，生成了多服务台系统（也称随即服务系统）理论最早的成果。1940年前后，开始了对机器管理，陆空交通等方面的应用，1951上海海事大学本科生毕业设计3年以后理论工作有了新的进展，逐渐奠定了现代多服务台系统理论的基础，与此同时，应用的范围也不断扩大，开拓了很多新的应用领域，如存储问题，订货问题，可靠性问题，计数器，计算机性能分析与设计等等。而排队论的应用也随着社会的发展逐渐显现了其巨大的功能。夏学文和彭海峰【7】两人在随即服务系统在医院管理工作的应用一文中以湘潭市第一医院作为研究对象，用排队论的多服务员的队列系统理论模型对此医院内科门诊部的病人/医生这一随即系统进行了分析，为有效地管理医院提供了科学的理论依据。孔佩娟【8】在一个基于排队/库存的生产系统最优控制一文中研究需求的到达与产品的生产均服从Poisson过程的生产系统的库存控制问题,假借排队系统,建立了问题的数学模型,并求得了最优的单临界数策略。同时,也得到了库存的最优容量。作者将运筹学中的排队论跟存储轮相互结合，发挥了排队论的理论作用的同时，结合实际解决存储问题，最后求得了最优库存量。但作者对存储论的应用只限于简单模型的建立，并没有将动态的供应与需求反应到模型中，这是有待改进的地方。严智渊【1】在排队论及其应用中通过日常生活如食堂，银行窗口，医院挂号，超市付款等情况下，顾客可以在食堂买到可口的饭菜，银行营业员可以提供很专业的服务，在医生那里可以得到最周全的服务，超市的收银员也会热心的跟您说“欢迎光临”，但很多情况下，这些看起来优质的服务，都不能抵消顾客排在长长的队伍之中所产生的烦躁心理。所以，研究合理的队伍长度便成为提供更优质服务的一项必不可少的一件事，也正是通过对排队过程的优化而改善了顾客得到服务的质量，这使得排队论在实际生活的普遍应用的到了极好的反应。王彤【10】在排队论在航空发动机装配任务管理中的应用中简介了排队论，应用排队论,对某研究所航空发动机装配任务管理进行了计算和分析,认为任务完成时间的不确定性是影响等待队列长度的主要因素，重点在减小任务完成时间的波动等方面,给出了减小队列长度的改进方法。赵援【2】等人在基于排队论的天车合理数量的确定以排队论理论为基础，将仓库内的天车看作一个M/M/c/排队系统,，并根据实际统计情况确定天车随机服务系统的基本参数，由此计算出相应的运行指标,，对天车随机服务系统进行优化设计，确定天车的合理数量。文中对服务输入过程的参数的获取做了相应的说明，这是排队论的参数获取中很重要的一项。顾元勋【3】在基于排队论的企业组织结构优化研究一文中首先讨论了企业组织设计的重要性,提出了企业组织优化的目的，其次根据管理工作流的随机性特点,运用排队论方法建立企业组织管理费用损失模型，然后分别研究了管理幅度和组织层次在各种变动情形下的组织结构优化问题，所得结论对于实际操作有重要的意义。这是排队论在企业中又一种重要的应用，庞杂的企业组织，如果不合理优化，将会严重阻碍企业的发展，这里不仅反应了排队上海海事大学本科生毕业设计4论的应用范围之一，同时也说明了企业的结构对企业发展的重要性。杨米沙【4】在银行排队系统数据分析及窗口设置优化研究一文中利用银行叫号机实测队长系列排队数据,运用排队论理论,分析了服务窗口排队规律。考虑顾客到达不均衡性,对不同工作日和不同工作时段用修正系数计算参数值,建立了不同输入率下的概率分布函数及M/M/C模型,使计算得到的顾客等待时间和队列长度等排队指标值更接近现实情况。所给出的改善银行排队状况的窗口设置设想与例证,可以作为银行排队管理改善的依据和一种简易可行的方法。黄本笑和邓艳君【5】在基于排队论的公交站点停车位优化及实证分析一文中提到优化设计公交站点停车位数是站点建设的一步重要工作,停车位数过多或过少都会影响公交系统的运营效率和服务质量。探讨了基于排队理论的公交站点停车位数优化方法,并以武汉市街道口站为例,运用该方法进行了实证分析,以期对武汉市的公共交通建设提供理论上的参考。但这种理论是否在实际中可行，并不能得到很好的验证。徐格宁、程红玫、陈延伟【6】在基于排队论的立体车库车辆存取调度原则优化一文中提到为了实现机械式立体停车库高效率存取作业,提出4种调度原则,建立以车库平均存取时间为目标函数的数学模型。通过分析车库排队模型,得出车库排队系统的各主要数量指标,并以实际算例对在不同调度原则下的数量指标进行分析比较,得到在某一时段内最优调度原则。以理论联系实际的方式，作者见证了基于排队论的优化效果。王帅安、万旻【9】在基于排队论和数学规划的资源配置优化方法一文中为解决零件加工系统资源优化配置问题,提出一种计算方法，针对零件加工系统的特点,总结出串联、循环、选择3种基本结构。在零件加工时间服从指数分布的假设下,根据排队论求出零件在系统中平均排队时间。优化目标是零件在系统中平均排队时间最短，在资源数量约束下,依次让各工序资源数量增一,使零件在系统中平均排队时间减少最大的工序首先分配资源。在资金约束情况下,通过0-1规划方法,列出目标函数和约束方程并求解，最后通过一个实例说明如何综合利用这两种方法进行资源优化配置。此文作者是通过资源数量的约束寻找最优方案，与笔者的通过方案的费用比较优化结果的方式不同。1.3本论文研究对象目前研究的不足通过分析以上已有研究成果可以发现在排队论的应用方面研究的不足反应在大多数研究者在运用排队论解决问题时都会假设排队的长度无限，也就是M/M/c/的形式，而实际中，很多情况中，无穷大的排队长度是否存在都是引起质疑的，如医院的排队超过一定的长度，病人因等不及要得到治疗变会离开而选择其他的医院；同样，工厂的生产也是如此，工厂的面积是固定的，也就决定了等待生产的材料（即模型中的顾客）数量是有限的，从而限上海海事大学本科生毕业设计5制了等待队伍的长度。另一些情况下，队伍过长，排在后面的顾客由于服务时间的限制最终即使顾客有耐心继续等待下去，也得不到服务，反应在模型中还是队长有限。而对于这种队长有限的情况，在前面的研究中很少得到考虑。另外一个不足的地方便是，已有研究中大多数是直接说明顾客的到达服从泊松分布，服务时间服从负指数分布，尽管实际中的大多数情况下是这样的，很少有具体的数据可以说明这两点是不是与作者所描述的例子相符。1.4本论文研究的目标与内容生产流程以及与生产流程相关的流程分析：本论文通过对上海晨讯科技集团的经营现状了解的基础之上，逐步了解公司的总体流程，并深入分析公司的生产流程，而生产的全过程又包括材料入库