（服装设计与工程专业论文）基于MTM生产形态的女装多品种、小批量生产快速反应缝制系统研究[服装设计与工程专业优秀论文].pdf

东华大学硕士研究牛学付论文 的先后顺序关系，给出了女装生产流水线有向网络任务图。然 后，依据这些模型和任务图，经过特殊的编码和译码设计，运 用遗传算法中的选择、交叉、变异操作，实现了女装模块式吊 挂生产流水线的负荷均衡设计。其巾参考了贪婪设计的思想， 成功的将作业上序进行了拆分设计，解决了作业l 序的可拆分 性所增加的平衡设计难度问题。 本研究使用c 语言编制了遗传算法程序，实现了女装模块 式吊挂乍产流水线的平衡设计，并通过实例验证及l j 其它相关 文献资料进行比较，证实了本平衡设计算法的止确性和先进件。 所取得的结果是令人满意的，较之传统的方法在解决女装生产 流水线平衡问题的客观性、有效件和实用性方面有了很大的改 善和提高。 关键词：模块式吊挂生产，流水线平衡，平衡模型，均衡指数， 遗传算泫 东华大学碘士研究4 学付论文 s t u d yo fq u i c kr e s p o n s es e w i n gs y s t e mo f t h em u 工j 1 t y p ea n ds m a l ，lb a t c hd r e s s p r o i d u c t i o n0 na m 嗄p r o d l u c t i o nf o i u 讧 a b s t r a c t t oa d a p tt ot h ed r e s sd e v e l o p m e n t a ln e e d so fm u l t i - t y p e ，s m a l l b a t c h , s h o r tp e r i o d sa n dh i g hq u a l i t y , a p p a r e le n t e r p r i s e sm u s th a v e t h em t m ( m a d et om e a s u r ea n db a t c hp r o d u c t i o n ) m o d e m p r o d u c t i o nf o r m t h e r e f o r e , t h i sp a p e rs t u d i e st h eq u i c kr e s p o n s e s e w i n gs y s t e mo ft h em u l t i - t y p ea n ds m a l lb a t c hd r e s sp r o d u c t i o n o nm t m p r o d u c t i o nf o r ma n da p p l i e s an e w - s t y l es t r e a m l i n e m o d u l ea n dh a n g e rs e w i n gs t r e a m l i n e t h es t r e a m l i n e - b a l a n c i n gp r o b l e mi so n eo ft h ei m p o r t a n t a s p e c t si nd e s i g n i n ga p p a r e ls t r e a m l i n ea n d a l s oi sav e r yi m p o r t a n t a s p e c ti nt h i sp a p e r t r a d i t i o n a ls t r e a m l i n eb a l a n c i n gp r o b l e mo n l y o p t i m i z e st h es i n g l e o b j e c t i v en e g l e c t i n gt h er e l a t i o n s h i pw i t ho t h e r o b j e c t i v e s ，a n do f t e nd e t e r i o r a t e so t h e ro b j e c t i v ev a l u e f r o mt h e a n g l eo f p r o d u c t i o nm a n a g e m e n ts y s t e m ，t h i sp a p e rc o n s i d e r st h e r e l a t i o n s l l i po f t h eo b j e c t i v e sa n ds t u d i e st h eb a l a n c i n gp r o b l e mo f d r e s sm o d u l ea n dh a n g e rs e w i n gs t r e a m l i n eb yu s i n gt h em e t h o do f m u l t i p l e - o b j e c t i v es t r e a m l i n eb a l a n c i n g t h es o l v i n go ft h es t r e a m l i n eb a l a n c i n gp r o b l e mh a st h e n p h a r dc h a r a c t e ra n dt h e r ei s1 1 0 h i g h e f f i c i e n t a n de x a c t 东华大学碗士研究4 学伊论文 m a t h e m a t i c sm o d e l st ot h e s e l a r g e s c a l eb a l a n c i n gp r o b l e m s ， f u r t h e rm o r e ，t h eo p e r a t i o n a lr e s e a r c ha n dt h eo p t i m i z e dt h e o r ya r e h a r dt og e te x c e l l e n tr e s u l t s s ot h i sp a p e ra d o p t sg e n e t i ca l g o r i t h m t os t u d yt h ed r e s ss t r e a m l i n eb a l a n c i n gp r o b l e ma n dg e t st h eb e s t r e s u l t s b a s e do nd i f f e r e n tb a l a n c i n gt a r g e t s ，t h e s t u d yb u i l d st h r e e k i n d so fm a t h e m a t i c sm o d e l sa b o u tt h es t r e a m l i n e b a l a n c i n g p r o b l e ma n dg i v e sb i r t ht ot h eb a l a n c i n gm o d e lw h e r ey o uc a ng e t w o r kp r o p e r t y ，w o r kt i m e s ，e q u i p m e n t so fe a c hw o r k i n gp r o c e d u r e ， a l s oy o uc a ng e tt h eh e i g h t , t h ei n d e g r e ea n dt h eu s h e ro fe a c h w o r k i n gp r o c e d u r e ；i no r d e rt oe x p r e s st h eo r d e ra m o n gt h e s e w o r k i n gp r o c e d u r e sc l e a r l y ，t h i sp a p e ra l s og i v e sd i r e c t i o n a lt a s k p i c t u r eo f t h ed r e s ss t r e a m l i n e a f t e r w a r d s ，b a s e do nt h e s em o d e l s a n dt a s kp i c t u r e ，t h es t u d yd e s i g n sw i t h s p e c i a lc o d i n ga n d d e c o d i n g ，a d o p t s t h e o p e r a t i o n s o fs e l e c t i o n , c r o s s o v e ra n d m u t a t i o ni ng e n e t i ca l g o r i t h m , a n dr e a l i z e st h el o a ds m o o t h n e s so f d r e s sm o d u l ea n dh a n g e rp r o d u c t i o ns t r e a m l i n e t h e r e i n t o ，t h e p a p e rc o n s u l t st h et h o u g h to fg r e e dd e s i g n , s p l i t st h ew o r k i n g p r o c e d u r es u c c e s s f u l l y , a n df i g u r e so u tt h ed i f f i c u l t yo fb a l a n c i n g d e s i g nc a u s e db yt h es p i r i n gp r o p e r t yo f t h ew o r k i n gp r o c e d u r e b yu s i n gt h ecl a n g u a g e ，t h es t u d yc o m p i l e sp r o g r a ma n d r e a l i z e st h eb a l a n c i n gd e s i g no ft h e d r e s sm o d u l ea n dh a n g e r s t r e a m l i n e c o m p a r e dw i t h o t h e rl i t e r a t u r e sa n dv a l i d a t e db y e x a m p l e , i tc o n f i r m e dt h a tt h i sb a l a n c i n gd e s i g ni s c o r r e c ta n d a d v a n c e d t h eb a l a n c i n gr e s u l t sa r es a t i s f a c t o r y c o m p a r e dw i t ht h e t r a d i t i o n a lm e t h o d s ，t h e o b j e c t i v i t y ，t h ev a l i d i t y a n dt h e 4 东华大学硕士研究牛学何论文 p r a c t i c a b i l i t y i n s o l v i n gt h ed r e s ss t r e a m l i n e b a l a n c i n gp r o b l e m h a v em u c h i m p r o v e m e n t z h u a n gl - i u i ( f a s h i o nd e s i g na n de n g i n e e r i n 曲 s u p e r v i s e db y坠堑g 鳖迪垫g k e yw o r d s ：m o d u l ea n d h a n g e rp r o d u c t i o n , s t r e a m l i n e b a l a n c i n g ，b a l a n c i n gm o d e l ，s m o o t h n e s si n d e x , g e n e t i ca l g o r i t h m 5 附件一： 东华大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：我惰守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位沦文，是本人 在导师的指导下，独奇：进行研究下作所取得的成果。除文中已明确注叨和引用的内 容外本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。 论文为奉人亲自撰写，我对所写的内容负责，并完全意识到奉声明的法律结果由奉 入承担。 附件二： 学位论文作者签名： r 期：加6 年 东华大学学位论文版权使用授权书 学位论文作者完全r 解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并 向用家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅。木人 授权东华大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据席进行榆索，可以 采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属丁 学位论文作者签名 保密口，在年解密后适用本版权书。 小保密哲。 左癣 日期；伽悻伪7 h 坪， 乏月 凡 、孕 、争 钐制 1 乡 爿 名 年 签0 师 臼 教 ： 导 期 揩 h 东华大学硕士研究生学位论文 1 绪论 1 1 我国服装生产方式的发展和现状 “衣食住行”，衣是人类生活中最重要的一部分，已成为人们不可缺 少的物品。服装的作用，也从以往遮风避雨、保暖御寒的保护作用延伸为 社交礼仪、标识、美观、表达个人品格等诸多功能。那么，在服装漫长的 发展过程中，其生产方式是如何变迁的呢? 1 1 1 服装生产方式的演变 二十世纪以前，人类一直采用手工作业方式来生产整件服装。随着知 识的积累和技术的进步，使得缝制速度加快，服装款式更加复杂，工艺更 加精湛，从而有了一定规模的手工作坊。毕竟这还是一种手工作业方式， 虽有一定的分工和协作，但范围还不广泛，因而限制了服装生产规模的扩 大和生产效率的提高。 二十世纪二十年代，人类开始了生产方式的第一次大转变从手工 作业生产方式转变为工业化成衣生产，此属大批量生产方式。它以提高生 产效率、提高产品质量和降低成本为主，还专门配置了服装生产所专用的 流水线设备。这种生产方式适合物质产品还不很丰富的状况，在当时颇受 欢迎“。 随着数字化信息技术的发展，市场经济的不断完善，人民生活水平的 不断提高，那种不以市场和顾客为中心、快速反应能力差的生产方式已不 适应时代的要求，人们更加追求时效性和个性化，希望穿着的服装能够表 现自己的个人魅力与情感。定制生产能够满足消费者的这种需要，因此出 现了服装特定的生产方式，即单量单裁批量生产方式( m a d et om e a s u r e ， 简称m t m ) 。1 。它是一种完全以单个顾客为中心、一种高度自动化的工业化 生产方式，以高效生产、营销和服务为手段追求最低生产成本，用足够多 的交化和定制化为顾客实现了个性化，最终使企业快速、柔性地来实现企 业供应链间的竞争。 东华大学硕士研究生学位论文 由于顾客需求的多样性和层次性，以及市场竞争的日益激烈，能灵活 适应市场需求、便于更新换代的基于m t m 生产形态的服装多品种、小批量 生产方式，逐步取代了大批量、单一品种的生产方式，成为提高企业生产 效率和增加竞争力的有效生产方式。这就是生产方式的第二次大转变 由大批量的流水线生产方式转换为多品种、小批量的快速反应生产方式。 这里所谓的快速反应，是指产品生产周期很短，对市场反应灵敏，能很快根 据市场需要更换产品品种。其适应性较强。具体的说，就是在合适的时间， 以合适的价格提供合适的产品，其中包括款式、面料、颜色、规格等。 1 1 2 基于m i m 生产形态的女装多品种、小批量生产方式 女装多品种、小批量生产方式是顺应市场和消费者需求而提出的新的 生产方式。消费者对女装的需求，主要表现在三个方面：一是要求款式新 颖、丰富，能体现自己的个性：二是要求女装产品更新快，满足自己对于 时尚潮流的追求 三是要求女装质量可靠而价格合适。 多品种、小批量生产方式与传统的单品种、大批量生产方式相比，有 明显的不同啪：第一，它是以销定产，追求的不是产量产值，而是市场销 售；第二，它是一种快速反应系统，要能满足款式多交、上市快速这两个 市场销售的基本需求。因此在研究此种生产方式时，更重要的是研究如何 通过实现女装的快速反应来应对市场的需求。 多品种、小批量的生产包括四个环节：市场、设计、生产和销售。它 们之间相互影响、相互制约，因此只有都采用先进技术和管理方式才能真 正实现多品种、小批量的快速反应。图l 一1 汇总了各行各业的人们在实现 多品种、小批量生产问题上的各种途径、成果及发展方向“删。本研究重 点讨论了女装生产在生产组织方面的快速反应。 2 姑嫂gk科嘲鞯，霉咯媳爵谦一_l函 戗窄掣貅割欲毒书龉扑k斟* 东华大学硕士研究生学位论文 1 2 女装多品种、小批量生产快速反应系统 1 2 1 提高女装生产快速反应能力的必要性 在激烈的全球化竞争环境下，女装生产企业要想生存和发展的前提是 具有快速反应能力。消费者对女装的需要已经基本脱离了生存需要这一基 本层次，考虑较多的是更高层次的精神需要。这就给女装生产企业提出了 靳的要求即在女装性能、质量和标准维持在较高水平的基础上，要不断 进行女装组成元素的变化，不仅能根据市场需要及时组织多品种的女装生 产，而且还要不断地推出新的产品来刺激消费。 因此，当前大部分女装企业都面临着提高生产快速反应能力的问题。 从目前的情况来看，女装生产流水线上的产品种类、产品产量、产品质量 r 和交货周期都处于不断变化之中，女装生产作业人员的流动性非常大，女 装设备的种类和功能不断增加。这就给女装生产企业提出了新的挑战它 们不仅要完成一些用传统的方法和设备不能完成的作业，还要能降低成 本、提高质量和降低对作业人员技能水平的要求。 所有这些都要求女装企业的生产能够及时对各种情况做出快速反应， 针对具体的款式、材料质量：、性能、生产周期等要素进行生产组织和调 控，以适应消费者的需求和市场竞争环境的需要。而缝制过程是女装生产 的中心环节，它决定了产品的输出，更需要先进的生产组织形式来快速生 成成衣。因而这就要求女装多品种、小批量的生产流水线应该是一种能快 速反应市场需求的流水线，即要求是一种能快速换产、快速出首件产品的 流水线，其突出的特点是快速反应。所以本研究的基点放在采用什么样的 女装流水线组织形式和什么样的先进流水线平衡方法来快速、高效地均衡 流水线上的生产m 。 1 2 2 女装生产快速反应缝制系统的实现 要实现女装缝制车间的生产快速反应，需要满足两个条件：一是有适 4 东华大学硕士研究生学位论文 应多品种、小批量生产特点的先进女装生产流水线组织系统；二是要具备 优良的女装生产管理方式，能使流水线均衡、高效、快速的生产。 为实现女装缝制生产的快速反应，本研究采用了女装模块式生产系统 和吊挂生产管理系统相结合的女装模块式吊挂生产快速反应缝制系统，并 运用遗传算法这种优化方法来均衡女装流水线上的生产，真正实现了由裁 片快速生成成衣的目标。 1 3 论文主要研究内容 1 3 i 研究内容 ( 1 ) 女装模块式吊挂生产流水线 为了适应基于m t m 生产形态的女装多品种、小批量生产的发展趋势， 本研究采用了新型的女装生产流水线组织形式女装模块式吊挂生产 流水线。第二章着重介绍了这种流水线组织形式的运行原理及优势，从而 说明了2 1 世纪的女装企业采用这种生产组织形式的必要性。 ( 2 ) 女装模块式吊挂生产流水线的平衡问题 在女装缝制生产过程中，流水线均衡问题一直是生产管理人员最为重 视也最为困难的问题。一线生产管理人员在安排女装生产时，往往是根据 多年的工作经验，结合女装生产工序的难易程度来安排缝纫设备和工作人 员的，根本没有现成的资料可以借鉴，更不用说什么高科技的手段。如果 管理人员安排的不当，则会出现各工序负荷不均、工作人员忙阑不一、半 成品堆积等现象，造成整条流水线的产量大大降低，从而导致了人力和物 力的浪费。特别是当出现瓶颈现象时，又通过调整人力和设备数量来补救， 有时为赶交货期，甚至采用加班或停止其它款式女装的生产来进行突击， 这样又会导致次品率上升，使企业生产形成恶性循环的状况。 鉴于此，本研究提出了一种有效的平衡方法来解决流水线平衡问题： 运用最优化算法中的遗传算法来高效、快速、均衡的平衡女装生产流水线。 本文第三章通过查阅大量的国内外相关文献资料，并借鉴其它行业流水线 5 东华大学硕士研究生学位论文 平衡问题的处理方法，给出了女装模块式吊挂生产流水线平衡设计的具体 要求和内容，提出了应用遗传算法这种优化算法来进行流水线的平衡设 计；第四章首先给出女装生产流水线平衡的模型，然后根据遗传算法的原 理，以女衬衫为例进行了模块式吊挂生产流水线的均衡设计，并取得了相 当令人满意的结果；第五章在前一章的基础上，利用c 语言，开发了模块 式吊挂生产流水线负荷均衡设计系统，并通过几个实例验证，取得了不错 的平衡结果，说明了该负荷均衡设计系统的有效性和实用性。 1 3 2 内容结构框架 本研究的内容结构框架可用图l 一2 来表示，其中阴影部分表示本文 。 的重点研究内容。 图1 2 本研究的内容结构框架 6 东华大学硕士研究生学位论文 1 4 本章小结 本章通过介绍服装生产方式的演变历程，指出基于m r m 生产形态的 女装多品种、小批量生产方式是顺应市场和消费者需求而提出的新型生产 方式，这种生产方式要求女装企业必须具有快速反应的能力。 本研究将重点讨论女装企业在生产组织上的快速反应，本章给出了全 文的研究内容和结构框架。 东华大学碘士研究4 学付论文 2 服装生产流水线组织形式 2 常用服装生产流水线形式 根据车间布置形式，服裂缝纫车问有小同的流水线组织形式，按照芟 特点大致分类如下7 1 嗍： ( 1 ) 捆扎式缝纫生产流水线 捆扎式缝纫生产流水线是把制品或、卜成品以l o 件或1 2 件扎成一捆， 集中放置于容器( 筐、塑箱、集辩台等) 中，按服装各期 位的加t 顺序进 行缝制，如图2 1 所示，茛机器排列时一般把相同的机种放在一起。按 照制品的传输方式，可分为传统拥扎式缝纫生产流水线和传送带拥扎式缝 纫生产流水线。 囟冒 函冒因冒囟 口 3 昌函昌囟吕囟 图2 一j 捆扎式缝纫生产流水线 q 叼 c 3 凶 ( 2 ) 流水同步式缝纫生产流水线 流水同步式缝纫牛产流水线是以一件成品为单元，按照服装产品加工 工艺流程的顺序进行作业的方式，如图2 2 所示，其机器剞列完全按照 工艺顺序和各工序工作量的人小进行配置。这种流水线义分氲线式和支流 式两种。 东华大学硕士研究牛学付论文 厂謦 o k，l l 簪 l 。一 c 2 园。霹 图2 2 流水同步式缝纫生产流水线 ( 3 ) 捆扎i 一步式缝纫生产流水线 捆扎同步式缝纫生产流水线是由捆扎式和同步式相结合的一种作业 方式，既有较高的生产效率，又有适应品种变换的能力。如图2 3 所示， 它足将整个车缝工序按流程依次排列，工人领到成扎的制品后，负责自己 那部分的缝纫工作，该工序完工后。将制品重新捆扎，交给卜- 一个工序的 工人。在每个工序之间，设置一些储物设备，以储存在制品。当生产线小 甲衡时，可以用技术全面的车工进行办调。 鄹鄹蓟霾 图2 3 捆扎同步式缝纫生产流水线 ( 4 ) 集网式缝纫生产流水线 如图2 4 所示，集团式缝制生产流水线是将服装加工分解为不同部 件( 领、袖、衣身等) 的加工，每一个部件的加工设备和场地组成一个集 团，在每个集团巾配备生产该部件所需的各种设各和必需的工作人员。 这种生产线可以满足小批量生产的要求，产品的移动次数少，生产周 期也可以控制在较短的时间内，只有较强的产品适应性。 9 o 骚栅蜘 屠 霹g q 敞 东华大学硕士研究啦学付论文 图2 4 集团式缝纫牛产流水线 ( 5 ) 单元j 一步式缝纫生产流水线 如图2 5 所示。单元同步式缝纫生产流水线分为多个工作单元，以 达到牛产同步、甲衡牛产的目的，每个单元负责一组车缝工序，一般由2 名操作员组成。 这利一牛产线具有伙速反应的能力，特别适合于批量小、品剩t 变换伙、 交货期短的生产条件。 图2 - 5 单元口j 步式缝纫牛产流水线 l o 东华大学碗士研究斗学伊论文 ( 6 ) 服装吊挣生产流水线 如图2 6 所示嘲，服装吊挂生产流水线足一套悬空的运输系统，它将 待加工的服装部件放入特制的夹送装置( 如图2 7 ) 上，从一个工作站送 入运输系统巾开始运行，按指令运行到每个工作站，完工的成衣会送至卸 货站，移离吊挂系统。 图2 6 服装吊挂生产流水线 罔2 7 特制夹送裟骨 这种传输方式有效的改垒j ，服装行q k 传统的捆扎式作q p 方式，节约j ， 在制品的传输时问，降低了在制品的数量，缩短了生产周期，解决了质量 难以有序控制等i u j 题。其在制品传输路线和传输速度严格地受到流水线流 水节拍的制约，因而属于强制节拍流水线。 东华大学碗士研究斗学何论文 ( 7 ) 模块式快速反应流水线 如图2 8 所示“”，模块式快速反应流水线能够完成缝制的整个过程， 组织较少的工作地从裁片开始进行单件服装牛产。在此系统中，每个工作 地就是一个模块，一般由j 个作业人员和2 3 台加工设备或工作台组成。 图2 - 8 模块式快速反应流水线 这种流水线配管的设备具有多功能性，对作业人员的技能要求也比较 全面。流水线上，无论是设备还是作业人员都能够很快的适应品种的变化， 可以适应多品种，小批量的生产需求。而且由于采片j 单件生产模式，半成 品的流动速度极快，这在一定程度上缩短了生产周期。 以上设备布局幽中各符号表示的含义如图2 - - 9 所示。 口囫画匿虱q - 1 7 缝讥特种机手烫作弛 放霞 嚣一业人员 图2 9 缝制设备图示 2 2 女装模块式吊挂生产快速反应缝制系统 女装模块式吊挂生产快速反应缝棚系统足适应多品种、小批量生产方 式的需求而提出的一种新型快速反应缝制系统。它是服装模块式牛产系统 和服装吊挂生产管理系统的有机结合，其流水线是一利t 能伙选换产、伙速 东华大学硕士研究斗学付论文 出酋件产品的流水线。 2 2 1 模块式吊挂生产快速反应缝制系统的原理 所谓模块式吊挂生产快速反虑缝制系统是指从c a m 系统送米的载片开 始，以较少的工位( 一般10 个工付庀右) 设置起来进行单件服装缝制的系 统，每一个t 位称为一个模块，每个模块通常由2 3 台加t 机台组成( 根 据服装款式、加工工序不同也有的多至5 6 台机器) ，一个模块由一个工 人以站立或坐式操作，多模块按单循环方式成u 字形布皆，这种生产形式 具有很大的柔性，生产时工人的互助式协作可得剑充分发挥；本系统卜方 配置一套悬空的i 节挂传输系统，通过电脑编制软件来控制带有不同编码的 吊架在1 i 同模块之间传输，从而完成农片或半成品的传输“”“。 由于模块式吊挂生产伙速反应缝制系统的特殊性，具对所选用的设备 和人员都有严格的要求： ( 1 ) 设备要求 在女装模块式吊挂生产缝制系统的设备配置上，所选的设备必须具有 一定的生产灵活性和可扩充性。尽管女装款式不同，但每个系统的缝制设 备大同小异。所以通常每一个模块的2 3 台机种，多数为平缝机、包缝机 或烫台。由于要求该系统能随着女装款式的变化，通过快速调整少数机台 的 寺置或种类，i 形成适应新款式的牛产系统，因此每个模块的机台均要 有滚轮机架来方便移动，或者使用平缝机的各种配什，做到一机多能，以 减少流水线总体的人变动。 另外，一个t 人一般夏操纵两台以上的设备，这种多t 序操作要求t 人站立劳动才能快速变换工作机台，所以工作台面岛低、作q k 活动范嗣、 台嘲结构形状等设计应符合人机t 程学原则，使t 人操作最舒适。 名虑到每一个模块内，一个作业人员需要| 一时操纵两台以上的机器， 所以机器的排列应以方便作业人员操作为原则。由手机器的排列方式是影 响传递速度的一个重要斟素，所以，如架排列方式科学合理，不但可以缩 短传递路线，面目能减少倒流、交叉等现象。图2 - 1 0 给出了几种常见的机 器排列方式“1 ： 东华大学瑚士研艽，+ 学付论文 a b 田 f c 厂- 、j 厂 g 萨胃 h d 图2 - 1 0 女装模块式牛产系统机器排列方式 作业人员同时操纵两台机器时，通常采片j b 、d 排列方式；同时操作i 台机器时，通常采用e ，f 排列方式。当模块中有使用次数较少的专用机川 现时，可以考虑采用a 、c 、g 型的机器排列方式，因为以此种形式排列的 专用机可以为相邻两个模块共同使用，从而减少j ，所需机器设备的数量。 ( 2 ) 人员要求 女装模块式吊挂生产缝制系统对作业人员的技能提出了很高的要求， 每个人都要求能熟练操纵各种机器，可以从事多种内容的作业，除_ r 能够 进行本模块的数种操作任务外，还必须熟悉前后模块的作业内容，以便当 生产出现不平衡时，可以及时调整各模块的作业内容，调整工序，甚至可 以进行跨模块操作，从而表现了很好的可i 助合作性。此外，每一个作业人 员在完成规定任务的同时，还承担者质量检验的任务，可以及时发现质量 问题，有效的降低了返修率。 目前在应用模块式吊挂生产缝制系统时，有关工序组织、工时定额的 确定、流水作、f p 的安排等工作，均南生产组长凭经验确定。冈而征许多情 况下，由于受组长本身经验的局限和交货期的紧迫，使整个系统的作业安 排4 i 其合理，造成多模块问的生产负街小均衡，生产线的效率降低。南此 可见，生产工序的设计和分配需要建立在计钎机生产工序设计系统或相应 的智能化系统的基础上，只有这样彳能充分发挥模块式吊挂生产缝制系统 的优越性“”。这也正是本文将要研究的内容。 1 4 扩 目叫e 尹刍口e餐 东华大学碘士研究斗学何论文 2 2 2 模块式吊挂生产快速反应缝制系统的优点 模块式吊挂生产快速反应缝制系统与其它缝制系统丰甘比，具有不可比 拟的优越性1 n ”： ( i ) 系统具有快速反应和高效、优质、均衡牛产的能力，最适宜多 品种，小批量的女装生产。 由十模块式吊择牛产快速反应缝制系统中采用单件成衣牛产方式， 没有必要给裁片作标记，可以进行小批量的女装生产，所以更换产品快而 方便； 由于在模块式吊挂生产快速反应缝制系统巾采用多下序操作泫，作 啦工人住一个模块内从第一个工序开始剑最后一个工序加工完成的过程 巾，省去了取活放活的辅助时问，凶而大大减少了浮余时间； 模块式吊挂生产快速反应缝制系统各模块之间在制品少( 一般2 3 件) ，降低了，卜产线存制品的负荷量，简化了叶：产管理工作： 由于每个模块有两台以上的机器，亓要求作业人员能熟练掌握全 面制衣技术，因而存工时定额方面人人平等，这就调动了工人钻研技术和 努力工作的热情，使产量大幅度提妻l ! 镪) 模块式吊挂生产快速反廊缝嗣系统的工时平衡与传统的流水线半 衡最大的不同之处是有关工序可穿插、拆分安排，这种安排可使工位时问 利用率人人提岛。 ( 2 ) 系统只有产品质量保证因素。 由于模块式吊挂生产快速反应缝制系统中省去了裁片的捆扎，农片采 用吊架运输，保证了农片的质量。另外，由于每个作业人员除负责完成分 t 的加下任务外，都负有质检任务，这样使产晶从部件力t 开始就得到了 质量保证，大大降低了产品返修牢，提高了产品质量。 ( 3 ) 模块式快速反应缝制系统具有可= 助牛产性。 这主要体现在系统作、i k 人员均足质检工人，都负有修理的义务；组艮 及工人均可视系统牛产情移6 相百辅助，及时调整工时甲衡或者穿插、拆分 安排t 序。而且作业人员可以跨越模块范围进行操作，这就要求t 人能熟 东华大学硕士研究斗学付论文 悉多工序的操作，特别是要熟悉上一模块的术工序和卜一模块的首工序的 操作，以笱合系统互助生产的要求。 2 3 ，本章小结 本章首先详细介绍了常用的服装乍产流水线组织形式，指出了本研究 所采用的流水线组织形式女装模块式吊挂生产流水线，并重点分析了 这种流水线组织彤式的原珲。最厉与其它流水线组织形式相比，总结了该 流水线组织形式的优越性。 东华大学磅士研究4 学付论文 3 女装模块式吊挂生产缝制系统流水线的平衡理论研究 3 1 服装生产流水线平衡分析 服装生产足在进行细分化之后的多工序流水化连续作q k 流水线，由于 分工作业，简化了作业难度，提高了作业效率。然i ，经过这样的作业细 分化之后，备工序的作q k 时间无论在理论卜还是在实际卜都f i 可能完全相 同，这就势必存在工序阿作业负衍不均衡的现象，严重的可能使流水线产 生中断。为了解决这个问题，就必须对各力t 模块的作业时问进行均衡化， 以使生产能力能够充分利用，这样流水线才能顺畅进行，即实现了生产的 平衡性“。 平衡性也叫节奏性，足指生产过程的各个阶段和各个作业工序都按照 j j i ! 定的节奏，存相同的时间间隔内牛产和交付等量的成品，使各模块负荷 保持相对稳定，避免发生时紧时松的现象，以均衡的进行生产。 流水线平衡( s t r e a m i n eb a l a n c i n g ) 就是对流水线的全部工序进行 甲均化，调整作业负荷，以使作业时间尽可能相近的一种技术手段和方法， 是生产浼程设计及作、k 标准化中最重要的内容。 3 2 服装生产流水线平衡问题的描述 服装生产流水线平衡问题足一个资源分配问题，只不过这里的资源指 缝纫设备。这个问题可描述为：一个服裂缝纫加工系统，有m 台缝纫设备， 分为m 个模块，服装部件串行地依次进入各模块。服装产品的装配作业可 以划分为若干个具有独立工时的单元工序，任一个模块的操作都是部分单 元作业工序的组合，其工时等于这些单元工序作业的时间之和。通常希望 各模块的作业时间尽可能相等，应避免由于作业时问相芳太大而造成某些 模块作业堆积，而另外一些模块作业时问流失的现象，以提高整条流水线 的效率。单元t 序是一个偏序集，即部分t 序之间存在时间的先后顺序关 系；同时各模块的作业时间又受到一定节拍时间的约束。如何在满足节拍 和工序日j 作业先后顺序关系的 f 提卜j ，组合并分配这些作业工序，以使各 7 东华大学硕士研究q - 学竹论文 模块作业时日j 尽可能相等的问题，就是服装十产流水线平衡问题。它的求 解目标足要找到一个将这些作业工序均衡地分配到各种缝纫设备上以使 作业可被“最优”完成的方案，其中每个工序必须由特定的设备来完成。 这种甲衡问题约束数目很大，使之成为一个非常难解的组合优化问题，即 ”( n o n l i n e a rp r o g r a m m i n g ) 完全问题。 n p 完全理论的基础是由库克( c o o k ) “确定的。他指出：决策问题( 答 案为“是”或“含”的一类问题) 中可住多项式时间内用非确定性计算机 解出的特定类型被称为n p 问题。n p 中的任一问题都可以被多项式约化为 冲中的一个特定决策| u j 题，即满意度i u j 题。 3 3 流水线平衡问题研究现状 自从b r y t o nb 于1 9 5 4 年在他的硕士论文巾提出流水线甲衡问题以来， 这一| 口j 题一直受到学术界与食业界的高度重视。各种新的研究成果不断闯 世，并在生产实践中得到广泛应用，极人的提高了流水生产型企业的生产 ) l 。 流水线平衡问题是一个与生产实际密切相艾的问题，经过众多学者的 不懈努力，使得人们对流水牛产组织方式有了一个较全面的认识与掌握。 目前对流水线平衡问题的研究主要分为以下几个方面： 3 3 1 服装生产流水线平衡目标的探索 流水线平衡j 题的目标有很多，它包括经济指标与技术指标。 s a l v c s o n 于1 9 5 5 年首先建立了单品种装配流水线的数学模型，并给出了模 型的解法。他的方法卡要解决了流水线平衡问题的建模与求翩! ，提出流水 线的作业均衡性评价指标，如流水线平滑度指标，这一具有丌创性的工作， 极大的推动了流水线平衡问题的研究。存服装年产流水线平衡方面，文献 1 6 结合服装生产巾的不同条件，分别以作业人员数、最小节拍及编制效 年为目标，提mj ，三种可行的缝纫生产流水线平衡的方法；文献 1 7 在进 行服装工序拆分、合并的基础上，仅仅以流水线甲衡为目标，运用遗传算 东华大学碗士研究4 学何论文 法建立了服装工序编排模型；f f 口文献 i8 是以流水线均衡指数为平衡目 标，也足运用遗传算法来求解服装缝纫流水线的优化调度问题。 以上流水线平衡问题均属单一目标流水线平衡问题，它们存优化一个 目标的同时，往往忽略了目标之问的联系，而劣化了另外一个目标。因此， 侧重于综合考虑经济和技术各方面指标的流水线平衡模犁廊是今后主要 的研究方向。 3 | 3 2 服装生产流水线平衡算法的探索 从木质 ：考虑，流水线平衡问题足一个组合优化问题，寻找最优解比 较困难，i 耵且问题的求解具有n p 特性，所以，流水线甲衡问题的算法研究 是一项极具挑战的工作。总的米看，流水线平衡的算法可分为精确算法和 近似算泫两大类。 精确算法一般采用运筹学与组合优化理论进行，如线性规划法、整数 规划法、分支定界法和回朔法等。如在文献 1 9 中，通过分析服装生产流 水线的特点，针对服装生产实际的不i 列要求、不同条件，运片j 线性规划、 整数规划、目标规划的数学手段，从理论上建立了四个服装生产线优化运 行模型，为计算机辅助服装牛产管珲奠定了坪论基础；文献 2 0 通过分析 和研究工序合升与平衡算法，总结出了工序合开的规则，然后根据服装生 产流水线的特点也采用线性规划法，将流水线平衡问题转化为线性规划问 题。但足，当流水线的规模( 作业元素个数) 增大时，求解难度呈指数增 长，从而小能求出问题的最优解。 精确笄法一般受到问题的规模影响较大，同时对约束要求过于苛刻， 冈此就产生j ，近似算法。所谓“近似”，是指该算法得剑的结果4 i 是最优 解，而是一个比较好的近似最优解。典型的近似算法有基于启发式方法 ( h e u r i s l i cm e l h o d ) 的一系列方法，如启发式分支定界法、r a n ka n da s s i g n m e t h o d 等等。如文献 2 1 以肩发式分支定界法为基础，研究了服装缝纫流 水线最优设计的数学模型，提出了评价流水线设计方案的主要凼素及评价 值，并实现了用微机进行辅助设计。 近年束随着智能算法研究的展开，一些仿生模拟算法得以应用，如基 1 9 东华大学硕士研究斗学何论文 十遗传算法的流水线平衡方法和模拟退火的流水线平衡算法，这些算法存 大规模流水线平衡问题的求解方面表现山惊人的性能，大大提高了设计的 速度和准确性。特别是遗传算法的运用，它作为一种随机全局优化方法， 具有隐含并行搜索能力，效率极高，在静态调皮问题巾，已经有成功的应 用。如文献 1 8 利用遗传算法的编码技术和遗传操作比较简单、优化小受 限制性条件约束的优点，以流水线各工序的优先关系产生染色体，按轮盘 选种法进行复制，通过交义和变异算子进行计算，取得j ，比较满意的可行 解；文献 1 7 、文献 2 2 和文献 2 3 1 也是分别应用遗传算法的方法建立了 服装t 序编排模型。但是，遗传算法存在早熟收敛的i u j 题，应该合理地设 计各种参数以解决此问题。 3 3 3 本研究所设想的流水线平衡方法 上述研究服装生产流水线平衡| 廿j 题的义献中，一般从不同的角度单独 研究流水线平衡问题，忽视了目标之问的联系，而系统研究这些日标问联 系的义献很少，故本义试图从生产管理系统角度，探索多目标女装生产流 水线平衡的优化问题，建立了日标各不相同的三炎流水线平衡模型；借鉴 具它领域应用遗传算法平衡装配线的方法，提出了用遗传算法来求解多目 标女装生产流水线平衡问题的研究方法，用c 语言丌发了用于女装生产流 水线平衡的专门系统，并通过实例来验证本算法的有效性。 3 4 女装模块式吊挂生产流水线平衡设计 3 4 1 女装模块式吊挂生产流水线平衡设计的要求0 2 3 i 2 4 1 ( 1 ) 为避免裁片在生产过程中的交叉、逆流现象，应根据作业工序的 先后顺序，合理地把下作分配到每个模块； ( 2 ) 每个模块分配的工序总作业时问，应尽量接近节拍或者为节拍的 整数倍： ( 3 ) 确保组成流水线的模块个数尽可能少； ( 4 ) 为使各模块日j 负荷均衡，目使流水线上时间利用率高，应尽量减 东华大学硕士研究4 学何论文 小各模块的空闲时间： ( 5 ) 为便于流水线平衡，一个工序可以拆分在几个相邻模块上进行加 工，从皤体现了作业人员的百助合作性，佃注意不能将有利十连续加工的 工序拆开加工： ( 6 ) 工序合并时，虑考虑使合并的工序尽可能是生产流程卜，下工序 或是比较邻近的工序； ( 7 ) 一种发备只能同时加工一个加工工序，而且只有当前工序完成后， 才能开始后一个工序的加工； ( 8 ) 设备种类和数量足够多，且设备位管应便于调换； ( 9 ) 需预尤知道加工女装的种类、作业工序先后顺序、加工标准时间、 日t 作时间、力下所崩设备、预计日产量等信息。 3 4 2 女装模块式吊挂生产流水线平衡设计的内容 所谓女装模块式吊挂生产流水线平衡设计，就是住加工工艺顺序等约 束条件下，按流水线爷拍将所有力t t 序进行组合，合理调整，使每一个 模块分配的负荷量尽量充足和均衡。其目标是在一定数量的模块条件下， 使流水线能扶得最大的产量目牛产周期最短：或指能达到一定的日产量， 而流水线所设置的模块个数最少。所以设计的根本润题足要提高作业人员 的有效工时，减少无效工时，从i 酊使流水线连续、均衡、高效的牛产。”。 女装模块式吊挂生产流水线平衡设计的内容如下： ( 1 ) 根据流水线生产的人敛节拍，确定最小模块个数。此为第1 类 流水线甲衡问题； 以节拍为先决条件时，应以人员和机器设备最优为只标，即确定流水 线上最优模块的个数，从而可以降低人员和设备的费用，缩短生产流程， 提高生产效率。 所