具有资源约束的单件制造企业生产过程优化

摘要

目前,复杂多变的市场需求,使得多品种单件小批量生产成为生产的主流方式。单件制造模式(One-of-a-kind production,简称OKP),是一种按客户要求的定制型生产方式,这类生产方式能满足市场的多样化需求,但生产周期较长、生产变更频繁、生产过程不确定性高。实际的生产进度常因原材料供应延迟、设备故障、员工临时缺岗等不确定性因素偏离最初的生产计划,发生交货延迟。如何灵活应对这些不可控的干扰因素,是单件制造企业在激烈的市场竞争中想要得以生存和发展必须解决的关键问题。本文针对具有资源约束的单件制造企业订单生产安排中的不确定性和多变性问题,进行生产过程优化,降低生产过程中可能发生的干扰因素对整个生产进度的影响,可以在一定程度上预防干扰因素引起的生产滞后。
　　 首先提出单件制造企业生产进度计划对不可控因素适应能力的衡量标准,即生产进度计划稳定性(robustness),明确界定生产进度计划稳定性的概念及其度量方式。单订单情况下,提出具有资源约束的单订单生产过程优化模型,采用遗传算法求解。第一阶段得到了生产周期优化的工序排序方案,第二阶段在多个工期优化方案中对稳定性进行寻优,得出了生产周期和稳定性双重优化的生产进度计划方案。
　　 多订单情况下,由于资源容量限制,不能同时保证每个订单均能在交货期内交货,追求交货延迟尽可能小,应用目标规划的方法建立具有资源约束的多订单生产过程优化模型,同样采用遗传算法求解。第一阶段得到了生产拖期优化的工序排序方案,第二阶段在多个拖期优化方案中对稳定性进行寻优,得出了生产拖期和稳定性双重优化的生产进度计划方案。
　　 最后,通过仿真算例验证了模型及算法的有效性。
　　 本文引入生产进度计划稳定性这一概念,在单件制造企业制定生产计划的阶段就进行生产工期和稳定性双重优化,并构建了相应的优化模型,对单件制造企业在资源约束下如何安排生产以提高市场响应速度,且较好地适应生产过程中的不确定性,具有一定的理论意义和实际应用价值。