系统仿真的新视角——生产系统组织行为研究 PPT课件

1 系统仿真的新视角 生产系统组织行为研究 张晓冬北京科技大学经济管理学院精益管理及系统仿真实验室 2 我们正在做什么 生产系统仿真 生产系统的组织行为 如何借助仿真研究生产组织 如何发现和解决新问题 3 生产系统仿真 数字化工厂能解决哪些问题 车间布局与物流通道设计制造与装配流程分析 瓶颈分析 作业计划与调度方案分析制造资源利用率分析人机界面分析 4 生产系统仿真中的 人 资源 机器 实体 代码 对象 5 生产系统中的 人 人与机器的区别 任务自治性工作主动性组织协同性 新型生产组织 多技能员工工作轮换培训团队工作学习型组织柔性 敏捷 组织 人的角色操作者维修者决策者监控者组织者 6 如何借助系统仿真研究组织行为 已有的相关研究 德国RWTH Aachen大学Schick团队德国Kalsruhe大学Zuelch团队英国Warwick大学的Robinson团队英国Granfield大学的Baines团队荷兰Groningen大学的Slomp团队美国PuertoRico大学的Cesani团队 7 德国RWTH Aachen大学Schick团队 模拟生产系统中人的任务集成性 工作效率人 机交互比例SRK任务结构失误水平废品数任职能力需求 8 德国Kalsruhe大学Zuelch团队 模拟生产系统中人力资源的分配 9 英国Warwick大学的Robinson团队 模拟生产系统中人的决策过程 1 决策者知识隐性 在已有仿真模型中难以描述 因此需要仿真与专家系统的结合 2 通过可视化交互仿真获取决策数据用于专家系统训练 3 对人机集成系统的模型描述更为准确 4 对系统中人的决策过程有更好的理解并评价 优化 10 英国Granfield大学的Baines团队 提出生产系统仿真中的人因框架 给出了如何在DEDS中加入人的参数 从而体现人在制造系统中的作用 人的因素包括个体因素 环境因素和组织因素 通过因素分析得到人的任务时间分布 人的依赖关系分布 人的可靠性分布 缺席率 周转率 事故率等参数 这些参数再输入DEDS系统仿真中 对系统进行分析和评价 思路很清晰 但是忽略了人的决策因素和系统组织性的表达 若用agent来建立人的模型和组织模型并与DEDS相结合会更有效 如组织结构和人的交互等行为用现在的模型无法表达 11 荷兰Groningen大学的Slomp团队 人力资源交叉培训方案研究 对双资源受限并行jobshop的交叉培训策略进行仿真研究 定义工人柔性包括 工人的多功能级别 技能重叠模式 一个工人培训部门的分布性 更改新产品引入频率 对不同的柔性组合进行em Plant仿真研究 以生产效率为指标 研究发现 不同的工人柔性下 学习与遗忘效应会导致指标绩效的差异 没有涉及任务分配的灵活性和协作因素 12 美国PuertoRico大学的Cesani团队 工人指派柔性研究 通过仿真来检验不同的工人任务指派柔性方式对生产单元性能的影响 三种指派方式包括 单技能指定任务 多技能指定任务 指定与自治混合 在案例中 包括二到三名工人的生产单元 用枚举法列出三种指派方式的所有指派组合 通过仿真进行对比 指标包括工人负荷均衡 瓶颈工序能力和产量 计算量太大 复杂生产单元无法使用该方法 且均为指定任务 无工作自治性体现 只有技能种类 无技能等级体现 模型仍为传统生产模型 没有描述人的协作性和灵活性 13 总结 生产系统组织仿真的三个层次 14 LMSS团队2006年至今相关科研项目 国家自然科学基金 先进生产单元的人机协同工作模型及组织柔性研究教育部新世纪优秀人才支持计划 基于协同仿真的生产单元智能决策支持技术及服务平台开发德国DFG基金项目 自治生产单元任务流仿真与评价企业合作 长安某生产车间数字化建模及仿真企业合作 攀枝花新钢钒股份有限公司轨梁万能生产线仿真及优化企业合作 隆鑫摩托车BMW发动机生产线仿真分析企业合作 三一重工装配车间数字化建模及仿真 15 应用研究背景 离散型自治生产单元 16 我们的研究思路 人机协同生产系统仿真模型 17 我们的研究思路 协同模型的运行过程 18 关键技术 一 工作者的智能主体模型 19 关键技术 二 基于交互仿真的主体学习技术 20 关键技术 三 组织行为评价及影响机理动态分析技术 21 三个典型的实验研究 1 生产单元人机合作策略仿真分析设计了换线发生时的四种人机合作策略 人机完全指定合作 操作者按照产品线部分自主合作 操作者按照加工工艺部分自主合作 在整个生产单元中可完全自主合作 22 四种合作方式下换线等待时间比较 23 四种合作方式下订单准时完成率比较 24 四种合作方式机器等待率比较 25 四种合作方式人员利用率比较 26 两个典型的实验研究 2 设备故障发生时不同组织模式实验方案1 自治生产团队 团队内每个操作者都是多能工 每个操作者对每台机床都有一定的维修技能 团队中没有专门的维修人员 当生产过程中设备发生故障时操作者自己维修或请求其他操作工协作维修 方案2 专业化生产团队 团队内的普通操作者和班长不具备维修技能 设备维修由专门的设备维修员负责 该组织模式中有一名设备维修人员 其维修由个人单独完成 维修过程中不存在合作和协作 27 两种组织模式下总维修时间比较 28 三个典型的实验研究 3 换线逐渐频繁时不同换线协作方式实验方案1 专业人员负责换线 方案2 操作工自治换线方案3 协作换线方案4 协作生产方案5 部分协作换线 部分协作生产 29 五种工作模式下订单完成时间对换线频率的敏感性分析 30 更多有趣的实验 动态环境下不同组织模式的绩效比较 换线次数及设备故障的变化 换线时不同协作效用函数的比较 技能匹配 任务优先级 主体偏好 协作经验 负荷均衡 自治工作模式下的学习 遗忘和人误行为不同组织模式下系统绩效与变化成本的平衡