文献综述-生产线平衡方法的研究与应用毕业论文

文献综述 1 文献综述 生产线平衡方法的研究与应用 生产线平衡问题（ 伴随着流水线的产生而产生的，是典型的 合优化难题。 研究距今已近百年的时间，最早提出这一问题是在 1954 年，美国人 续生产线平衡中第一次 提出生产线平衡问题并着手解决这一问题，在此之后，许多科研人员对这 方面的问题作了大量的研究，并发表了各种各样的求解方法。概括起来，这些方法可大致分为 三 大类：数学分析法即最优化方法、启发式法 、 工业工程方法 。 生产线平衡是企业实现“一个流”的生 产前提 ,实现生产线平衡不仅减少了在制品数 ,降低企业成本还 能提 高企业生产效率 ,保证产品质量与稳定性。 据相关数据统计，即使在美国这样的工业发达国家，在工业装配生产中也有5%10%的生产时间是浪费在平衡的延迟上。目前我国大量的生产线是手工和半自动化为主的生产线， 特别是在资源日益缺乏的今天， 进行生产线平衡就显得更为迫切了。 本文针对生产线平衡问题，探索了大量有关论述与研究生产线平衡 方法的文献以及结合自身所学的工业工程专业知识与自身实践得来的个人观点，综述一下国内外学者对这一问题的研究以及个人的观点。 平衡方法 学方法 数学 分析 方法是通过建立数学模型， 经过 大量的数学计算来寻找问题最优解的方法。 数学模型在运筹学课本内都有所介绍， 主要包括线性规划 模型 、整数线性规划模型 、动态规划模型、 网络模型等。 文献综述 2 在生产实践当中常常遇到两类优化问题：如何运用 现有的资源（如人力、机器、原材料）安排生产，使产值最大或利润提高；对于给定的任务如何统筹安排以便消耗最少的资源；线性规划就是解决这类问题。 在建立线性规划模型时主要经过以下三个步骤：1假设变量，确 定合适的决策变量是能否成功 地建立数学模型的关键； 2根据假设变量给出的约束条件，约束条件是用来描述决策变量受到各种限制的等式或不等式； 3建立目标函数，目标函数是根据假设的变量而实现目标的函数表达式。 整数规划是线性规划的一种特殊情况，其要求最优解必须是整数，求解整数规划问题一般采用分支定界法 。分支定界法的基本思想是，设有最大化的整数规划的问题 A，与它相应的线性规划问题 B，从解问题 B 开始，若其最优解不符合 A 的整数条件，那么 的最优目标函数 Z*的上界，记为 Z ；而 *的一个下界，记为Z，分枝定界法就是要将 B 的可行域分成子区域，称为分枝。逐步减少 Z 和增 大终求得 Z*。其关键在于分枝和定界。 0 1整数规划是整数规划的一种特殊情况，其变量仅能 赋予 0或 1，其求解过程如下： 先由变量的数目考虑可能解的个数，再一个一个地分析可能解，看其是 否能成为可行解，并通过不断 地改进过滤条件，最终找到最优解。在试探 过程中，一旦满足 不了过滤条件即可删除，没必要看其是否满足约束条件。故这种方法也称为 举枚法。 动态规划是一种 解决多阶段决策问题的方法， 是现代企业管理中的一种重要决策方法，可用于解决最优路径问题、资源分配问题、生产调试问题、库存问题、排序问题及设备更新问题等等。许多问题用动态规划方法求解常比线性规划或非线性规划更有效，特别 是对于那些变量为离散型的问题。它针对多阶段决策问题 的特点，提出了解决 这类问题的最优化原理，把比较复杂的问题划分若干阶段，并且逐阶段解决而最终达到全局最优。 在应用于生产线平衡上，一般是通过定义一个合理的任务集来实现，该集合中如果一个任务优于这个集合中的另一个任务，则这个任务应在这个集合中。 发式法 启发式方法比数学分析方法要简单且易懂， 求解速度快， 因而备受研究人员的关注，其求解的基本思路为首先 将可分配作业与不可分配作业分开，然后在可分配作业中，从第一个工位开始寻找工序的组合，并使这个工位的闲置时间最短。再进入下一个工位 ，并把已选的工序删去。重复进行，直到作业分配完毕。主要的方法有分级位置加权法和最大设定准则法，以及在此基础上相应而成的古尔布里奇 维斯特 启发式法和穆迪 杨法，这两种方法与前两种方法的区别在于所考虑的参数，前两种方法是采用加权值，而后 两种方法是采用 工 序的加工时间。在运用这两种方法时，一般都 采用三角形矩阵 或 优先图工具。 所谓的分级位置加权法，其基本求解步骤如下： 1作装配 顺序图 （优先图） 2确定文献综述 3 装配线节拍，计算每个最小作业单元的加权值 ； 3将最小作业单元按加权值由大到小排列并制成表，并令代表工作站的编号的变量 K=0； 4令 K=K+1,； 5从顺序表中，按加权值从大到小选出满足 6将最小作业单元 ，并从顺序表中删除单元 i 并将 值减 顺序表空，则表明完成装配线平衡，否则转向步骤 5； 7若 ，则表明 所设定的节拍时间太短，无解，否则转向步骤 4。古尔布里奇 维斯特启发式法与其步骤一致，只是参数不是加权值，而是每个工序的操作时间。 所谓的最大设定准则法步骤如下： 1按各最小作业单元在 装配线上的先后顺序画出装配顺序图（优先图），并将相应装配的时间标在上方 ； 2确定装配线节拍 T，令 K=0， S 为包含所有最小作业单元的集合。 3令 K=k+1,； 4对于 出满足 若找不出转向 6，否则进入下一步； 5将单元 顺序在 k，并从 此时 明装配线已经平衡，否则转向步骤 4； 6若 ,则表明设定时间节拍太短，无解，平衡到此结束；若 ,则转向步骤 3。 穆迪 杨法 的 基本思路与 最大设定准则法一致，它分两个阶段进行，阶段一：利用最大选择准则：若两工序可分配到同一个工作站，则在不影响 工序加工顺序的情况下选择工序时间较长的那个。分配过程应用 示每个工序的紧前工 序）和 示每个要素的紧后工序） 。阶段二：试图通过交换手法和工位之间的工序转换（在遵守顺序约束的前提下），使所有工位的闲置时间趋于平衡。 随着计算机的发展，近期来出现了新型的启发式算法，如遗传算法、模拟退火算法、禁忌算法等等。 业工程法 工业工程是一门在 20 世纪起源于美国的正式学科。 美国工业工程师学会（ 955年提出后经修改把工业工程定义为“工业 工程是研究由人、物料、设备、能源和信息所组成的综合系统设计，改善和设置的工程技术 ，它应用数学、物理学等自然学科和社会科学方面的专门知识和技术 ，以及工程分析和设计的原理和方法来确定、预测和评价该系统可得到的 效果 ” 从定义上看，可以看出 工业工程是追 求高效与优质、快捷的统一，力求在不投资（不增加人、机、物）或少投资的情况下，一方面要为顾客创造有效的价值，另一方面要有效地为顾客创造价值。 挖掘内部潜力、消除浪费。浪费的存 在，要么转嫁到顾客身上 ，要么转嫁到自身；物质方面的直接浪费人们是可以看到和感觉到的，但由于人们不熟练、低效率或指挥不当而造成的浪费，人们既看不到、又摸不着。这就需要许多人员树立 识，具备 过持续改善以不断地减少浪费、降低文献综述 4 成本、 保障质量、减少时间消耗以及提高效率。提高生产率是工业工程的出发点和目标，也是 第一使命。 工作研究是工业工程体系中最重要的基础技术，主要包括方法研究和作业测定两大技术。概括地说工作研究的主要内容有： 1） 寻找有效的工作方法，减少过程的浪费：在制品在生产过程中的移动浪费、程序中的浪费如迟延和空间浪费、质量检验设计中的浪费，质量管理设计不当，检验方法与检验频数中的浪费、未使用先进方法。 2） 工作标准化：包括工作程序，操作方式，使用材料、工具、设备的标准化。制定上述的标准既是工作研究的内容之一，又是企业管理的 基本工作，没有标准，企业的计划与控制就缺乏依据。 3） 制定工作标准时间：标准时间是企业制定生产计划和生产作业计划的依据，是管理部门与职工的共同资产，也是进行企业管理改善的重要担保。 在进行工作研究当中， E 意识，所谓的 识是指成本、质量、效率意识，问题与改革意识，三化意识（工作简单化、工作专门化、工作标准化），全局与整体意识，以人为本意识 。 在工作研究当中，常用的工具、技术有看板管理、 5S 管理、 5 5问技术、 作经济原则以及方法研究所涉及的程序表等等。 从以上介绍的三大类方法可知，它们各有优缺点。数学分析方法能通过建立合理的数学模型得到最优解，但其运算量十分大。启发式法具有很强的搜索性，原理简单 、易懂， 可利用计算机计算能力来解决运算量问题，求解速度快，但得到的解是满意解。工业工程法具有很强的实操性，受限于管理人员自身 识与自身经验与沟通交流能力。 在解决线平衡问题上，要持有 持续改善精神，即要达到动态平衡