基于约束理论的混流生产调度研究

1、陈杰陈栋马义中南京理工大学 ,南京 ,210094摘要 :提出了一种基于离散系统建模仿真方法的 DB R ( 鼓 - 缓冲 - 绳子) 改进方法 ,通过建立仿真 模型并运行仿真模型来识别瓶颈资源 ,从而确定缓冲位置 ; 采用模拟退火算法优化和确定相应的 DB R 控制参数 ,进而确定瓶颈资源和非瓶颈资源排程 。实例计算表明 ,该方法能够有效优化和确定 DB R 生 产控制参数 ,提高系统效率 。关键词 :约束理论 ;生产调度 ;鼓 - 缓冲 - 绳子 (DB R) ;仿真 ;模拟退火算法中图分类号 : C93 ; O22文章编号 :1004 132 X (2007) 20 2433 07Stu

2、dy on Hybrid Production Schedul ing Ba sed on TOCChe n J ieChe n Do ngMa Yizho ngNa nji ng U niver sit y of Scie nce a nd Tech nolo gy ,Na nji ng ,210094Abstract : A n i mp ro ve d DB R scheduli ng met ho d a nd it s st ep s ba sed o n di scret e eve nt si mulatio n sy st e m wa s p ropo sed . B y m

3、ea n s of si mulatio n mo del a nd it s r u nni ng , t he co n st rai nt ca n be i de ntifie d mo re co r rect l y i n o r der to locat e t he buff e r s. Ta ki ng u se of a nneali ng al go rit h m e mbo died i n t he si mu2 latio n a nd op ti mizatio n sof t wa re ,t he op ti mize d p a ra met e r

4、s ,i ncl udi ng t he ti me buff e r co efficie nt , t ra n2 po rt atio n lo t - size , ca n be det er mi ned , a nd t he n t he t a sk ti me - t a ble o n co n st rai nt s a nd no n - co n2 st rai nt s re so urce s ca n be det er mi ned . A p ro ductio n scheduli ng e xa mp le i s give n ,w hic h p

5、ro ve s t he vali2 datio n a nd u sa bilit y of t he p ropo se d met ho d.Key words : TO C ( t heo r y of co n st rai n s) ;p ro ductio n sc he duli ng ; DB R ( dr u m - buff e r - rop e) ; si mu2latio n ;a nneali ng al go rit h mDB R 参数对整个系统性能的影响和优化 ,而其他的参数则采用经验值 ,没有将这些参数联系起来 综合、系统地考虑其对系统的影响以寻求在当前

6、任务环境下最佳的参数配置 ,通常情况下只是通过系统负荷产能比来识别瓶颈 225 ,而没有考虑实 际生产过程中瓶颈资源上的排程顺序 、转运批量、缓冲大小、系统的随机波动等因素可能引起的系统瓶颈漂移的现象。而在多品种小批量混流生产 条件下 ,由于制造系统的随机特征 ,系统瓶颈变得 难以识别 ,且随着产品或任务的不同组合而漂移。 这就使得在实际应用中 ,DB R 调度方法的参数包 括瓶颈位置 、缓冲位置 、缓冲大小、转运批量和生 产批量等参数更加难以确定 ,导致 DB R 方法在实 际中的可操作性较差 17 。本文针对多品种混流批量环境下如何实施基 于约束理论生产调度问题进行重点研究 ,在分析 现有

7、 DB R 方法调度存在的主要问题的基础上 ,针 对瓶颈漂移情况 ,研究如何识别瓶颈以及优化和 确定 DB R 控制参数 。引言Gol drat t 1 提出的约束理论 ( t heo r y of co n2 st rai n s , TO C) 认为 ,在一个独立的生产系统中 ,通 常存在一定数量的、至少一种稀缺资源 ,这些稀缺 资源被称为约束或瓶颈。换句话说 ,一个系统只 能生产出其稀缺资源所允许数量的产品。根据上 面的假设 ,可用鼓 - 缓冲器 - 绳子 ( dr u m - buff e r- rop e ,DB R) 系统来控制整个生产过程 ,以实现 系统与瓶颈的同步化生产。由于约

8、束理论调度算法的保密性 ,因此大多数约束理论调度方法研究尚处于浅表层 ,其中以 中国台湾学者对 DB R 计划与控制的研究较为深入。目前 ,约束理论调度方法的研究主要集中在 以下方面 : 针对 J o b - shop 型生产 ,以最短完工时间或最短流程时间为优化目标的 DB R 调度中转运批量 、瓶颈资源详细排程与缓冲大小等参数 的仿真和优化 2 针对 Flo w - shop 型生产环 境 ,采用 DB R 方法进行计划与控制 3 ,4 ; 瓶颈资 源的排序优化 527 ; 系统缓冲的位置和大小及其对系统性能的影响 8212 ; 约束理论中的批量问题 13 ,14 ; 按订单生产 ( ma

9、ke to o rder , M TO) 型企 业环境下基于约束理论的订单排序问题 15 ,16 。但是 ,绝大多数文献都是孤立地讨论不同的0DB R 生产调度系统11 . 1D BR 调度系统约束理论的计划与控制是通过 DBR 系统(图 1) 实现的。“鼓”是指生产系统中的瓶颈 ,它决定生 产的节奏和任务的引入时间 “, 鼓”反映了系统对2433 收稿日期 :2007 03 02基金项目 :国家自然科学基金资助项目( 70672088)中国机械工程第 18 卷第 20 期 2007 年 10 月下半月冲 、装配缓冲和出货缓冲。( 3) 瓶颈资源上的作业的详细排程 。瓶颈工 序上的作业的详细排

10、程的目的同样是使瓶颈资源 利用率最大化。但是 , 由于各个任务的工艺不同 , 各任务在瓶颈资源后的剩余加工时间不同 , 会遇 到瓶颈资源争用的问题 。因此 , 解决不同任务争用 瓶颈资源的问题也就是解决相互冲突的任务之间 的排序问题 。( 4) 非瓶颈资源的作业排序和投料时间的设 定 。根据约束理论 , 非瓶颈资源的作业计划应使其 与瓶颈资源同步 , 而不是使其利用率最大化 。基本 的做法就是前拉后推 , 即对于瓶颈之前的非瓶颈 工序 , 在设置一定的瓶颈缓冲前提下 , 利用绳子的 机制来控制投料拉动生产 , 针对随后的非瓶颈作 业则可以利用转运批量来推动其作业的执行。图 1 D BR 控制的

11、一般原理瓶颈资源的利用程度。约束理论认为 , 应该对系 统的瓶颈资源编制详细的生产作业计划 , 以确保 系统瓶颈资源的充分利用。“绳子”是瓶颈资源和 上游物料投入之间的沟通与反馈机制 , 它控制着 企业物料的投入 , 其作用是将瓶颈资源的生产情 况反馈到上游的物料投入点 , 使上游物料的投入 与瓶颈资源所需要的量相适应 。“缓冲”是瓶颈之 前的、用来保证瓶颈的高利用率、预防系统波动的 缓冲时间 。为了维持瓶颈资源的高利用率 , D BR 采用设置缓冲的方法来提高瓶颈资源的利用 率 1 。缓冲是一种保护 ,其目的是在某些相关的 事物发生中断时不致影响其执行计划 18 。因此 , 约束理论的缓冲不

12、是以在制品数量来表示的 ,而 是以这些在制品在此资源上加工所需的总时间来 表示的 ,因此称为时间缓冲 ( ti me b uff er) 18 ,19 。1 . 2 D BR 系统计划与控制的步骤DB R 调度的基本思路和步骤是 ,通过对瓶颈 进行识别与控制 ,然后通过缓冲保护瓶颈不受系 统随机波动的影响 ,运用绳子的机制控制物料的投入 , 使投料与瓶颈同步 , 从而达到提高系统产 出、降低库存和营运费用 ,最终提高系统产出率的目的。具体分为四大基本步骤 :(1) 确定系统的瓶颈 。根据现有文献 ,对于瓶 颈的识别 ,一般采用排程周期内平均产能负荷比最高者作为瓶颈资源 225 。(2) 设定缓

13、冲大小 。考虑到生产过程中的不 确定性 ,应在瓶颈资源前设置缓冲以确保瓶颈资 源的高利用率 ,而对于其大小设置 , Ra do vi sky 12 认为缓冲时间应包含加工时间与准备时间 、系统 不稳定缓冲时间与负荷高峰缓冲时间。一般可将 总缓冲时间与加工时间形成一种比例值 R , 计算 公式如下 :mDB R 计划与控制方法的改进22 . 1D BR 方法在实际应用中的问题分析瓶颈识别的问题2 . 1 . 1现有的瓶颈识别方法主要是通过负荷产能比方式来实现的 ,这是一种静态的识别方法 。采用此 方法没有考虑实际生产过程中机器设备在加工不 同的产品时所需要的生产准备时间 ( 如工装夹具 更换和设

14、备调整等) ,也没有考虑生产过程中在不 同的调度策略和优先顺序下设备出现等待的情 况 。这样得出的系统的瓶颈不一定就是实际生产 过程中的瓶颈 。加之 ,在当前多品种小批量的生产 方式下 ,产品品种计划的组合以及制造系统存在 随机性 17 ,造成生产系统的瓶颈资源动态漂移 , 使得上述瓶颈识别方法变得不可行。无法正确地 识别系统的瓶颈 ,就无法用 DB R 的生产计划与控 制方法来正确有效地指导生产的进行 , 无法对生 产过程进行计划与控制 。缓冲大小设置的问题2 . 1 . 2缓冲大小的设置对整个生产系统能否顺利运作有着重要的影响 8212 。研究表明 : 一定大小的缓 冲能够吸收各种波动对系

15、统性能的影响 , 提高产 出 ;增大缓冲带来的收益随着缓冲的增大而减小。 缓冲过大使得系统的提前期延长 ,库存增加 ,从而 抵消其带来的收益 ,降低系统产出 ;而缓冲过小则 可能会造成瓶颈机台的生产排程受到影响 , 出现 瓶颈长时间空闲、等待的状态进而影响如期出货 , 降低系统的产出率。目前 ,缓冲的大小主要是根据一定策略进行 经验估计。Sp e ncer 20 认为 ,可依照系统的波动因 素来决定其缓冲的大小 ,若波动因素变小 ,则可以= ( 1 + R) tijtB i( 1)j = 1式中 , tB i 为任务 i 在其瓶颈资源前的缓冲时间 ; R 为缓冲系数 , R 的值可按经验来设定

16、 ; tij 表示任务 i 在工序 j 上的 作业时间与生产准备时间之和 ; m 为该缓冲区的总加工数量 。在实际应用中 , 出于不同的管理目的和重点 ,又可以分别设置三种不同的保护缓冲 , 即瓶颈缓2434 基于约束理论的混流生产调度研究 陈 杰 陈 栋 马义中减小缓冲。Sc hra ge nhei n 等 18 则认为 , 缓冲时间长度可以是瓶颈资源平均前置时间长度的三倍 , 这样考虑是基于经验和提前期所服从的分布 , 假 设其提前期服从正态分布 , 则可将其平均流程时 间加上三倍标准差得到其缓冲时间 。另外也有许多实践认为时间缓冲应设置在瓶颈资源之前 , 并 且根据经验法则设定其大小为目

17、前提前期总和的 四分之一 ,而提前期可由机器总加工时间求和而 获得 12 ,21 。这些方法均是根据经验估计各类缓冲 的大小 ,然后根据实际生产执行情况进行调整。图 2 基于离散系统仿真的 D BR 调度步骤艺流程数据和特定的任务组合建立系统的仿真模 型 , 并引入制造系统随机参数 , 如任务到达方式、执行时间、生产准备时间等 , 从而为瓶颈识别建立 基础。(2) 仿真运行以确定瓶颈和缓冲位置。通过 仿真运行 ,计算各个资源的负荷 、忙闲率 , 以确定 系统在当前任务组合下的瓶颈资源。由于仿真模型中考虑了系统的随机性特征 , 因而可使瓶颈识 别更符合实际 。(3) 选择瓶颈资源的策略和优化目标

18、。瓶颈 资源的排程在 DB R 调度中起着至关重要的作用。 在实际生产过程中 ,由于任务的特征和属性不同 ,具体调度优化目标和排序策略都是不一样的 。优 化的目标可以是总加工时间最小、平均流程时间 最小、平均订单延迟最小 、最大订单延迟最小 、平 均交付时间差异最小、总成本最小和利用率最大 等 。常见排序策略有先进先出 (fi r st co me fi r stser ve , FC F S) 原则、最早交货期 (ea rlie st due - dat e , EDD) 原 则、 最 小 加 工 时 间 ( sho r t e st p roce ssi ng ti me , SP T)

19、原 则、最 小 松 弛 时 间 ( mi ni mum slack ti me , SL A C K) 原则、关键比率 (critical ratio ,CR) 原则 、最小剩余时间 ( sho r t e stre mai ni ng p roce ssi ng ti me , SR) 原则、提前和延 误成本 (co st o ver ti me ,CO V ER T) 原则等。不同 的优化目标对调度参数优化有很大影响。本步骤 中 ,以缓冲大小 、瓶颈资源的生产批量、工序间的 转运批量等为变量 , 根据实际情况确定系统优化 目标和策略 ,并构建目标函数 。(4) 运用模拟退火算法优化上述 D

20、B R 参数 , 寻求最优的解决方案。以 (3) 中确定的优化目标 和变量 ,根据实际情况确定各种参数的选择范围 和约束条件 ,采用模拟退火算法寻求最优解 ,即确 定缓冲大小 、批量和瓶颈资源排程。(5) 确定非瓶颈资源排程。根据瓶颈资源排 程的结果 ,采用前拉后推的原则 ,确定任务的投料 顺序和各个非瓶颈资源的调度 。瓶颈资源之前的2435 瓶颈资源排程问题2 . 1 . 3常见的排程方法有多种 , 学者们也提出了根据系统的情况动态地改变任务的优先级的方法 。 但在实际企业调度中 , 由于不同情况下调度的目 标和准则往往不同 , 如何在对瓶颈资源上的作业进行排程时 ,根据实际生产的情况来选择

21、最适合 当前生产实际的排序法则 ,是需要解决的问题。生产批量与转运批量的设置2 . 1 . 4生产批量是指经过一次生产准备所加工同种零件的数量。根据约束理论九大原则中的第七条 原则 ,转运批量可以不等于 (在许多时候应该不等 于) 生产批量 。适当设置转运批量可以提高生产 过程的连续性、均衡性 , 减少工序间的等待 , 降低 在制品的库存 ,从而缩短提前期 ,提高系统的产出 率。确定生产批量应考虑资源的合理利用 (减少设 备的调整次数) 和合理的在制品库存 ( 减少资金 占用和在制品库存费用) , 因此 , 为使瓶颈上的产 出率达到最大 ,瓶颈上的生产批量必须大 ,非瓶颈 上的生产批量必须小

22、, 以减少库存费用和加工费 用 13 ,21 。但是目前的研究和应用只提供了一般原 则 ,具体应该多大或多小并没有明确的确定方法 。在多品种小批量的生产环境中 , 对产品的需 求变化大 ,如何确定瓶颈资源和非瓶颈资源的生 产批量以及工序间的转运批量已成为影响系统产 销率的重要因素 ,而在以往的方法中均是以订单 订购的产品数量作为生产批量和转运批量 , 这无疑是不适用当前的需求和生产环境的。2 . 2 基于仿真的 D BR 计划与控制方法针对目前 DB R 方法应用中的问题 ,本文考虑 借助离散系统建模仿真的方法来解决上述问题 , 以改善 DB R 生产控制的有效实施。具体方案的流程如图 2 所

23、示。 该方法的基本步骤如下 :(1) 建立仿真模型。在混流加工情况下 ,对于 不同的任务组合和特定的产品工艺流程 , 实际的 生产瓶颈是变化的。根据生产系统的能力数据、工中国机械工程第 18 卷第 20 期 2007 年 10 月下半月工序采用拉式的生产方式 , 即以该项任务瓶颈资源的作业开始时间倒推来设定瓶颈资源前一道工 序的完工时间 ,从而得到各个作业在不同工序的 投料时间 。具体的做法是 ,求得瓶颈资源的作业计 划后 ,将任务的瓶颈资源的作业开始时间减去该任务的瓶颈缓冲时间和瓶颈前作业时间 ( 含生产 准备时间) ,即得到任务的投料时间 。如任务 i 的开始投料时间 t Si 可表示为m

24、第一个数值和第二个数值分别表示前后保险杠注塑所需的时间 ;检验工序的第一个数值和第二个 数值分别表示前后保险杠检验所需的时间。tSi = tCi - tB i - N i tij - tSTi( 2)j = 1图 3 保险杠生产工艺流程图表 1 保险杠生产时间式中 , tCi 为任务 i 在其瓶颈资源上的作业开始时间; N i 为m任务 i 的生产批量 ; N i tij 表示任务 i 在其瓶颈资源前 mj = 1道工序的累积加工时间 ; tSTi 为任务 i 的生产准备时间 。瓶颈后非瓶颈资源则可直接根据转运批量推 动其执行 ( 略) 。如果在总装前设置有装配缓冲 , 则可以进一步计算出任务

25、 i 的装配投料时间 t A i( 此处不考虑运输时间) , 即Ps表 2 当前生产任务表tA i = tCi + L i tCi + L i t jk + tB i( 3)k = 1式中 , L i 为任务 i 的转运批量 ; tCi 为任务 i 在其瓶颈资源P上的作业时间 ; L i tik 表示任务 i 的一个转运批量的产品k = 1在瓶颈作业和总装配作业间的累计加工时间 ; tB i 为任务 i在总装前的缓冲时间 。( 6) 按照优化的参数配置实施 DB R 计划与控 制。根据优化的控制参数和所制定的瓶颈资源的 作业排程以及任务的投料时间、总装配的投料时 间 ,就可以实施基于 DB R

26、 的生产控制了 。当然 , 在实际执行过程中还需要对各缓冲队列的实时长 度进行监控 , 并通过绳子来动态拉动和控制投料 , 而对于瓶颈资源后的作业则直接由瓶颈资源作业 推动其执行 , 在瓶颈缓冲和总装配缓冲间采用转 运批量来执行任务的批量。上述改进方法优点在于 : 考虑了制造系统 的随机性和不同任务组合 , 借助于仿真模型的运 行来识别瓶颈 , 较好地解决了静态瓶颈识别中存 在的问题 ; 参数的优化和确定综合考虑了缓冲 大小、转运批量和瓶颈资源排程之间的相互作用 关系; 仿真工具可针对不同优化策略进行试验 , 模拟实施效果 , 为不同任务和环境下的优化策略 的选择提供依据。2 . 3优化调度实

27、例以某汽车配件公司的保险杠的生产调度为例 验证上述方法的有效性。保险杠生产工艺如图 3 所示 , 产品工艺数据和任务数据如表 1 、表 2 所 示。表中 , A1 为黑色帕萨特保险杠; A2 为银灰色帕萨特保险杠 ; A3 为白色帕萨特保险杠 ;B1 为 白色凯越保险杠 ; C1 为途安保险杠 ; 注塑工序的2436 借助离散事件系统进行建模并利用仿真软件 W I TN ESS 建立系统的仿真模型 ( 模型略) , 针 对瓶颈识别 , 仿真模型假设条件如下 : 考虑人 工加工工序 ( 如上件、下件 、检验和装配) 时间的 波动性 ,假定加工时间服从正态分布 ; 产品生 产过程中的转运批量和生产

28、订单均等于订单批 量 ; 不考虑生产转换时间 , 即 set up - ti me 为 零 ; 不设置系统的出货缓冲、瓶颈缓冲 。基于上述假设 , 仿真模型运行规则如下 : 生产过程按照固定的生产流程的顺序依次进行 ;订单的引入顺序按交货期优先原则 EDD 进行 排序。通过对仿真运行的数据进行分析可以发现 , 喷涂工位的负荷率最高为 851 7 % ( 由于系统的随 机性和计划安排原因 , 该工位有停工等待现象) ,事实上 ,由于喷涂质量原因也会导致一定比例的 返工 ,因此该喷涂工序可确定为瓶颈工序 。在确立了系统当前的瓶颈之后 , 根据约束理 论的九大基本原则的第四条原则 , 在该工序之前

29、设置缓冲以确保其高利用率。接下来就是在确定优化目标的前提下 ,如何确定合理的 DB R 生产控 制参数 (缓冲系数 、转运批量、引入顺序等) 。在本实例中 ,由于整车厂要求企业实施 J I T 供货方式 , 因此要求企业生产制造的目标是 , 在满足交货期 的前提下同时能够有效控制库存成本 。在此 ,优化目标为订单平均延迟 D 最小 ,目标函数为订单编号12345产品种类A1A2A3B1C1交货数量( 个)165353537020交货期( h)3236323232产品种类注塑上件清洗喷涂烘干下件检验装配A1115 ,125455065705030 ,9060A2115 ,125455065605

30、030 ,9060A3115 ,125455065605030 ,9060B1112 ,112455062555030 ,9045C1120 ,120505070955030 ,9030基于约束理论的混流生产调度研究 陈 杰陈栋马义中n产出时间却较大。根据约束理论的原则 ,系统应追求物流的平衡而非生产能力的平衡 。物流的平 衡使得产品能以最快的速度通过系统的瓶颈 ,从 而使系统产出率最大 ,同时系统在制品最少。在 本文的生产系统中 ,当转运批量为 9 时 ,系统的平均订单延迟时间和平均流程时间均达到最小 ,平 均流程时间短说明系统中的在制品水平低。这说 明系统此时各个工序间的物流顺畅 ,前后衔

31、接很 好 ,系统物流达到平衡状态 ,也证明了约束理论第 一条原则 (即追求系统物流平衡) 的正确性。mi n D = 1( tFi -tD i )( 4)n i = 1式中 , tFi 为任务 i 的完成时间 ; tD i 为任务 i 的交货期 。根据经验和现场情况进行如下设置 : 缓冲系 数 R 区间为 1 , 2 ; 生产批量等于订单批量 , 转运 批量的变化范围为 1 , 10 ( 转运批量为整数) ; 瓶 颈工序的排序规则为 EDD 策略 , 即瓶颈工序上的 订单引入顺序为 A1 B1 A3 C1 A2 。借助 仿真软件 W I TN ESS 的优化程序包 , 采用其中的 模拟退火算法

32、对决策变量 ( 缓冲系数和转运批量) 进行优化求解 , 得到优化解如下 : 缓冲系数 11 6 , 转运批量 9 。此时订单平均延迟最小 ( 01 226 h) ,订 单平均流程时间为 81 186 h 。依据所确定的优化参数 ( 即缓冲系数 R =11 6 , 转运批量为 9) , 在确定瓶颈资源排序的基础 上 , 按照 21 2 节步骤 ( 5) , 制定非瓶颈资源计划以 及任务的投料计划 ( 订单的投料顺序为 B1 A1 C1 A2 A3 , 并依照计划及其参数来实 施 DB R 生产过程的控制 。表 3 所示为在最优化参 数下 , 各个订单的生产执行过程的仿真数据。在该 示例中 , 我

33、们设置了两种类型的缓冲 , 即瓶颈缓冲 和出货缓冲 , 前者是考虑到系统的随机特征 , 为保 证瓶颈工序或资源的利用率最大化而设立的 , 后 者则是出于对其 J I T 供货的客户企业 ( 整车厂家) 的承诺而设立的安全设置。(a) 平均延迟时间随转运批量的变化( b) 平均流程时间随转运批量的变化表 3 最优参数下各个订单的生产过程h(c) 总产出时间随批量的变化图 4 转运批量对计划指标的影响在此系统中 ,生产批量采用的是订单批量 ,工 序间的转运批量则可以不等于订单批量。订单批 量的选择范围为 1 ,10 ,是受实际生产条件限制 的 。保险杠生产中一个转运箱最多放 10 个保险 杠 ,采

34、用叉车运输时一次只能运一箱。这印证了 约束理论的第七条原则 ,即确定转运批量应该综 合考虑提高生产过程的连续性、平衡性 ,减少工序 间的等待时间 ,减少转运工作量与转运费用 。3 . 2不同缓冲系数的比较分析图 5 所示为缓冲系数对系统三项性能指标的 影响的仿真结果。可以看出 ,随着缓冲系数的增 大 ,平均订单延迟时间不断减小 ,而系统的最优值 是在缓冲系数为 11 6 时取得的 ,其原因是 ,当缓冲 系数从 1 增加到 11 45 时 ,随着缓冲系数的增大 , 系统缓冲的大小逐渐符合系统的实际需要 ,能正 确指导系统的投料与生产 ,使得在不影响订单交 货期的基础上 ,在最合适的时间投入物料进

35、行生2437 分析与讨论3为了更好地了解不同的参数在 DB R 生产计划与控制方法中对系统性能的影响 ,我们对不同 参数的系统性能指标进行了比较 ,并对产生的原 因进行了分析 ,以期更好地了解各个参数之间的关系。下面主要考虑转运批量和缓冲系数对系统 的三个性能指标的影响。3 . 1 不同转运批量的比较分析图 4 所示为转运批量对系统平均订单延迟时 间、平均流程时间和任务总产出时间三项指标影 响的仿真结果。可以看出 ,当转运批量为 9 时 ,平均订单延迟时间和平均流程时间最小 ,而此时总产品种类A1A2A3B1C1出货缓冲16 . 33063 . 07843 . 0784310 . 42672

36、. 98941前杠瓶颈缓冲16 . 56625 . 57045 . 5704133 . 45874 . 38222后杠瓶颈缓冲17 . 23085 . 71135 . 7113833 . 45874 . 38222瓶颈加工时间4 . 479162 . 13192 . 131947 . 872221 . 88888结束时间15 . 669332 . 92128 . 921523 . 541530 . 8104开始时间11 . 190230 . 78926 . 789615 . 669328 . 9215前杠投料时间12 . 413343 . 00839 . 0085042 . 3287后杠投料时

37、间11 . 748742 . 86738 . 8676042 . 3287中国机械工程第 18 卷第 20 期 2007 年 10 月下半月参考文献 : 1 Goldrat t E M , Co x J . The Goal M . 2nd ed. GreatBar ri ngto n , MA : No rt h River Pre ss ,1992 .谌承正. 运用系统仿真与基因算法执行限制理论于 流线型 D . 台北 :国立台北科技大学 ,2001 .张乔龄. TOC 式扣件生产系统之仿真实例研究 D . 台南 :国立成功大学 ,2004 .陈建宇. 限制理论在印刷电路板排程之应用 D

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44、均流程时间随缓冲系数的变化 7 8 9 (c) 总产出时间随转运批量的变化图 5 缓冲系数对计划指标的影响 产。缓冲系数继续增大时 , 使得物料过早地被投 入生产 , 生产出来后形成成品库存 , 导致订单提前 时间增大 , 随着缓冲系数的增大 , 总体趋势上 , 平 均流程时间和总完工时间都不断增大 , 这与上述 道理是相同的 , 即时间缓冲也是一种库存 , 缓冲系 数的增大导致系统中在制品库存增大 , 从而导致 平均流程时间和总产出时间的增加。可以看到 ,系统参数对系统的性能有着重要 的影响 ,不同评价指标下最优参数的选择也不一 样。在多品种小批量混流生产中 ,生产的计划与 控制更趋复杂 ,

45、需要综合系统地考虑和选择各种 参数 ,才能提高系统的产出 ,降低成本。 10 11 12 13 14 结论本文分析了 DB R 方法的局限性 , 指出目前 DB R 研究中主要存在的问题 ,并针对这些问题提 出了基于离散系统仿真的 DB R 改进方法。通过 仿真模型的建立和运行来识别瓶颈资源 ,采用模 拟退火算法对缓冲系数、批量等控制参数进行优 化 ,进而确定瓶颈资源的排程和任务的投放顺序 。 以某企业生产过程和生产任务为例对所提出的方 法进行验证 ,证明了方法的有效性。最后对转运 批量和缓冲大小等系统参数对系统性能的影响的 仿真结果进行了分析和讨论 ,从而验证了约束理 论中的若干基本原则的有

46、效性 。4 15 16 17 18 2438 面向可配置产品设计的群体客户偏好配置特征融合技术 苏 艳 廖文和 郭 宇等面向可配置产品设计的群体客户偏好配置特征融合技术苏艳1廖文和1郭宇1施慧彬21 . 南京航空航天大学 ,南京 ,2100162 . 同济大学 ,上海 ,200092摘要 :为使可配置产品设计尽可能表达群体客户的需求 ,对群体客户配置偏好进行了研究。面向可配置产品设计定义了配置特征 、配置特征集、配置特征向量、偏好因子向量 ,并给出了相关概念的形式化 描述 ;在此基础上 ,提出了附加偏好因子的不对称距离的概念及相关定理 ,建立了附加偏好因子总体距 离最小的配置特征融合算法。以自

47、行车悬叉的客户偏好配置为实例 ,采用多项式拟合方法验证了偏好 配置特征融合方法的可行性。关键词 :可配置产品 ;配置特征 ;偏好因子 ;融合中图分类号 : T P391文章编号 :1004 132 X (2007) 20 2439 05Customer Group Pref erences Conf igurat ion Features Merging f or Conf igura ble Product DesignSu Ya n1 Liao We nhe1Guo Yu1Shi H ui bi n21 . Na nji ng U nive r sit y of Aero na utic

48、s a nd A st ro na utic s ,Na nji ng ,2100162 . To ngji U niver sit y , Sha nghai ,200092Abstract : In o r de r to ma ke co nfi gura ble p ro duct de si gn to meet cu sto mer gro up s requi re me nt s , cu sto me r gro up s co nfi guratio n p ref e re nce wa s st udied . Co nfi guratio n f eat ure , co nfi guratio n f eat ure set ,co nfi guratio n f eat ure vecto r ,a nd p ref e re nce f acto r vecto r were defi ned a nd releva nt co ncep t s we re de scri be d. A symmet r y - di st a nce wit h p ref ere nce f acto r wa s defi ned a nd relat e d t heo re ms we re p