中小型企业生产调度.docx
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1、密级:公开某中小企业车间生产调度问题研究Research on Production Scheduling Problem of Workshop of the Small and Medium-sized Enterprises学 院:机械工程学院专 业 班 级:学 号:学 生 姓 名:指 导 教 师: 年 月摘 要生产调度在任何企业中都是重要的,肩负着企业的日常生产运转,起着组织、协调、检查、考核的职能。目前,制造业的竞争日益激烈,在企业的日常运作过程中,会经常遇到各种各样的复杂的调度问题,车间生产调度问题解决的好坏直接影响着企业的运作效率和最终客户满意程度。因此,调度问题已经成为运营管理
2、领域的一大研究特点。对其进行深入的研究具有重要的理论意义和实际意义。本文首先论述本文研究内容的目的和意义,介绍了生产调度问题在国内外的研究现状,分析了该领域中存在的问题及发展趋势。其次结合我国中小型企业的特点,研究了有关车间调度的基本理论,并总结了车间生产调度的优化方法和策略,分析和比较了各种生产调度算法的优缺点,对车间调度问题进行了描述,做出了生产调度问题的改善。在几种求解车间调度的方法中,着重介绍了启发式方法中的palmer算法和彼得罗夫-哈姆算法。通过对沈阳亚中机械设备有限公司的车间调度问题进行分析和研究,运用palmer算法和彼得罗夫-哈姆算法,对现有的排产顺序进行改善,生产效率提高了
3、28%,提高了企业的竞争力。并对这两种算法进行了比较与选优,来说明生产调度方法的采用必须依具体车间的生产情况来确定。关键词:中小企业;生产调度;彼得罗夫-哈姆算法 ;帕姆算法II AbstractProduction scheduling is important in any enterprise, shouldering the day-to-day production operation of the enterprise, playing the organization, coordination, inspection, evaluation functions. With th
4、e increasingly fierce competition in the manufacturing sector, we inevitably encounter a variety of complex scheduling problem in the daily operation of the process, thus shop scheduling problem solving lends a direct impact on the operational efficiency of the enterprise and the ultimate customer s
5、atisfaction level, ultimately affecting the ability to respond to business-to-market and competitiveness. Therefore, the scheduling problem has become one of the major study characteristics of the operations management field. Its in-depth study has important theoretical and practical significance.Ba
6、sed on the small and medium-sized enterprises in the workshop investigation, at first the purpose and meaning of this project are discussed, and the importance of shop production scheduling is presented, the trend of the domestic and overseas research of shop produce and the existent problems in thi
7、s domain are analyzed. Secondly the basic theories about shop scheduling are studied, and the optimizing means and the strategy of shop production scheduling are summarized, then the interrelated problems of shop scheduling are described, and several heuristic methods to solve shop scheduling are su
8、mmarized here, and emphatically introduced the heuristic method includes palmer algorithm and Petrov-Ham algorithm, and through the two algorithms for Shenyang ya zhong automatic control potential manufacturing workshop scheduling problem and research, finally to these two algorithms are compared wi
9、th excellent production scheduling method, to illustrate the production workshop in accordance with specific to determine.Through the analysis,we improve the job-shop scheduling problem by using the palmer and Petrov Hamm algorithm,enhancing the efficiency by 28%, which make the enterprise become st
10、ronger. By comparing these two algorithms, at the same time, we have not only understand them deeply, but realized choosing suited scheduling algorithm must depend on the job-shop environment.Keywords:Small and medium-sized enterprises;Production scheduling; Petrov-Ham algorithm; Palmer algorithm目 录
11、摘 要IIAbstractIII第1章 绪论11.1 课题研究的目的和意义11.1.1 本课题研究的目的11.1.2 本课题研究的意义21.2 国内外现状和发展趋势31.2.1 国内外研究现状31.2.2生产调度问题研究的发展趋势41.3 本课题的主要研究内容5第2章 中小型企业车间生产调度的基本理论62.1 车间调度的定义62.2车间调度问题的概述72.2.1 车间生产调度问题的含义72.2.2 车间生产调度的类型82.2.3 车间生产调度的特征92.3车间生产调度问题的研究策略102.4中小企业车间生产调度问题研究112.4.1中小企业的定义112.4.2 我国中小企业的特征132.4.3
12、中小企业生产调度的主要问题14第3章 车间生产的调度方法研究163.1 传统的优化理论与方法163.2 启发式方法173.3基于知识的调度方法243.4 车间生产调度方法的比较及其评价26第4章 案例分析294.1企业背景概述294.2车间生产调度的管理结构294.3机械加工车间的现状分析304.4生产调度排序改善的案例334.4.1梁板334.4.2 基于palmer算法零件排序问题求解374.4.3 基于彼得罗夫-哈姆算法零件排序问题求解384.5 总结41第5章 结论43参考文献44V *大学本科生毕业设计第1章 绪论调度问题来源于不同的领域,如柔性制造系统,生产计划,计算机设计,后勤及
13、通讯等。生产调度,即对生产过程进行计划,作为一个关键模块,是整个先进生产制造系统实现管理技术、运筹技术、优化技术、自动化与计算机技术发展的核心。有效的调度方法及其优化的研究与应用,是实现先进制造和提高生产效益的基础和关键,可大大提高生产效益和资源利用率,进而增强企业的竞争能力。生产调度问题是一个资源分配问题,只不过这里的资源是设备而己。其目的是使工件加工路径的组合优化,确定工件的加工路径和每一工序的加工开始时间,以确保所选定的生产目标最优,如总加工时间最短等.由于制造系统中每个零件的生产工艺不同,所需的加工设备、加工时间、要求的交货期和生产数量的不同,使得生产调度问题成为自动化制造系统研究中的
14、一个难点和热点。车间生产调度在企业生产经营活动中占有十分重要的地位,生产调度系统也是CIMS(Computer Integrated Manufacturing Systems), ERP(Enterprise Resource Planning)等系统中的重要组成部分,因此受到学术界和工业界的广泛关注,对它的研究具有很高的理论意义和实际意义1。1.1 课题研究的目的和意义1.1.1 本课题研究的目的调度决策水平的提高已经成为现代企业生产经营过程能否稳定高效运转的决定性因素之一,因此,对生产调度理论的研究、优化生产调度的算法研究及应用系统软件的开发,都受到学术界和企业界的深切关注。近年来,诸如
15、并行加工、精益生产、准时制生产、异地制造、动态联盟等新模式的不断提出,为信息技术的应用和管理方法的提高指出了更多的新方向。这些新的生产管理模式的出现则要求运用现代生产方式相适应的先进生产管理方法及调度技术。因此,改进型生产管理模式对提高生产效率有很大助益。有史以来 ,有限资源的合理配置和优化利用问题始终是人类社会所面临的最基本经济问题,这个问题贯穿于社会生活的各个方面。从一个国家、社会的宏观经济运行到具体企业的微观经济活动,都要受资源条件的限制。对企业来说,能否对现有资源进行合理配置和充分利用将直接影响到产品的制造成本,进而成为影响企业效益的重要因素。企业资源的合理配置和优化利用很大程度上体现
16、在车间一层的生产活动中,所以加强车间层的生产计划与控制一直在企业生产经营活动中占有十分重要的地位。车间生产调度是制造系统生产管理的核心,生产管理任务顺利实施与完成,最终要靠合理的生产调度来保证2。车间生产调度研究的是如何合理地配置加工过程的各种资源,减少零件的加工准备、等待与传送时间,从而提高设备利用率与生产效率,降低生产成本。因此,及时准确的生产调度对生产系统的高效运行有着重要的影响,主要表现在生产调度可以保证生产计划的有效实施:高效低耗地使用生产资源;均衡生产,减少在制品的资金占用等。1.1.2 本课题研究的意义生产计划与调度环节是企业生产管理的核心,也是整个企业管理最烦琐和最难管理的环节
17、。随着工业生产过程的日益复杂与规模的大型化,要求计算机系统不仅要完成直接面向过程的控制和优化,而且要在获取生产全部过程信息基础上,进行指挥调度和综合管理。生产调度的优化是先进制造技术和现代管理技术的核心技术。优化生产计划与调度成为增强企业竞争力、提高企业经济效益和社会效益的关键因素。因而研究制造行业大规模复杂生产过程的生产调度问题与方法对于提高企业的管理水平,增强企业的竞争力,促进整个行业的进步与发展具有十分重要的意义。目前,国内的大部分企业主要依靠经验丰富的调度员手工安排调度计划。对于调度问题比较简单的情况下这种办法还是可行的,然而,在调度任务规模较大且动态多变的环境中,单纯的手工调度就显得
18、低效甚至无能为力了,况且,对于企业来说,经验丰富的调度员本身就是一种稀缺资源。显然,充分利用目前己取得的理论研究成果,改善车间调度问题,帮助企业提高排产效率,对于我国的生产有着重要的现实意义。1.2 国内外现状和发展趋势1.2.1 国内外研究现状 随着科学技术的快速发展,尤其是网络技术、通讯技术、计算机技术等现代科技以及相关基础行业的技术进步,使传统意义上的时间和空间距离日益被拉近缩短,市场趋向全球一体化,市场竞争转型为异地、跨区域、甚至跨国竞争等,激烈的市场竞争使产品的更新代换日趋频繁、种类越来越复杂,因而要求制造系统既能有效地进行多品种、小批量的生产,又有较高的自动化程度和生产效率,以适应
19、多变的市场环境和客户需求。这就意味着相关企业在具有较高生产率、较好质量保障能力的同时,也要具有快速的响应市场变化和需求增长的能力,努力使制造单元具有刚性生产线的效率和工作车间的柔性,才能使企业适应激烈的市场竞争。为了加强和改善生产管理模式,提高加工单元(包括加工车间)的柔性及响应市场需求速度,在许多企业中生产调度(尤其是具体到车间调度)当前仍然采用本地化、单机实现模式,乃至人工方式进行。早在1954年,Johnson就对两台机床的Flow Shop型调度问题进行了研究,并提出了一个简便而又相当巧妙的算法。他的研究成果引起了学术界的浓厚兴趣。于是,学术界试图将他的结果推广到三台或是更多的机器上去
20、,但是都没有成功。直到1977年,才有研究证明三台以上机床的Flow Shop调度问题是一个NP完备问题。由于车间调度在调度问题中具有代表性,很多领域的学者都可以把各自领域的组合优化问题抽象为车间调度问题。因此,众多学者就车间调度问题展开了深入广泛的研究。国外对车间管理系统的研究主要着重于对FMS的应用研究,因为一些制造企业,如飞机或汽车制造公司,资金力量和科技力量较为雄厚,它们直接进行了有关FMS的研究与开发,并且取得了较为明显的效果例如美国底特律市郊的鲁奇工厂是汽车制造的传统中心之一,这家工厂一直是福特公司的总裁兼首席执行官、亨利的曾孙比尔福特的商业理念的实践场所。但现在它似乎发生着戏剧性
21、的变化:比尔福特已经斥资20亿元改造该公司慢慢老化的这个制造中心,他正设法建立精简灵活的生产线,并使其能够成为现代汽车的生产发展方向。日本的本田公司在灵活生产的道路上可能走得最远,不仅本田公司所有的汽车工厂都能生产几种车型的汽车,而且现在各个分厂还能迅速实现装配不同车型的转换。在底特律一家工厂要4到6周才能改变生产的汽车车型,重装自动机械装置和其它工具。而本田公司现在能一夜间完成这一项工作,它只需要简单地更换控制自动机械装置的有关软件。虽然,这是多方面因素的综合结果,例如全球供应链等因素,但如果本田公司没有采用灵活多变的FMS,就不可能有如此快的响应速度3。在对车间调度问题进行的研究中,有许多
22、方法在各种各样的有关决策的期刊中被报道,它们在不同程度上都获得了成功。这些方法无一例外地吸收了近35年来的一系列先进技术。这些技术包括数学规划(mathematical programming),专家系统(expertsy stems)、神经网络(neuralne tworks)、遗传算法(genetical gorithms)和模糊逻辑(fuzzy logic)等。不同学科的交叉,带来了车间调度领域众多的新兴理论和新方法。国内对车间管理软件的研究起步较晚,目前虽然大部分工厂都在实施ERP软件系统,由于技术上的制约,它们仍然没有找到好的车间作业调度方法,基本上是靠调度人员的经验进行车间作业分配
23、和调度。随着遗传算法在作业调度方面的应用,我国“八五”期间也有一些高校和研究机构,例如清华大学、上海交通大学、西安交通大学、北京机械工业自动化研究所等进行此类问题的研究,并已开发出相应的计算机辅助生产调度与管理系统,逐步从理论研究阶段走向应用阶段.随着各种特殊调度问题的攻克和新方法、新设备的出现,车间调度研究正在向动态、敏捷、多资源、智能化的方向发展4。1.2.2生产调度问题研究的发展趋势虽然对车间调度领域的研究已有几十年的历史,但至今尚未形成一套系统的方法与理论,并且多数研究忽略了很多重要的因素,建模时对真实环境进行了大量的简化,离应用尚有不小的差距。车间制造系统的建模与描述是研究调度问题的
24、出发点,由于制造过程的复杂性,且纯仿真模型、数学规划、控制论、图与网络的建模方法各有优缺点,所以目前尚难建立一个很有效的模型。且现行的研究大多只关心工件的调度问题,而对其他资源分配问题像刀具、物料储运系统的研究不多5。因此,未来的进一步研究,我们可以从生产调度的有关模型中得到启示(如异地生产调度问题的深入研究);此外一般来讲,调度方法的搜索效率和搜索效果是相互矛盾、相互制约的,通常根据实际情况,需要在两者之间做出折衷的选择。总之,对车问调度领域这一具有NP hard特性的研究,随着应用数学理论的进一步发展,必然朝着集成化、多目标化、动态实用化、高度次优化方向深入进行。1.3 本课题的主要研究内
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