考慮生產(chǎn)周期與產(chǎn)能約束的制造系統(tǒng)雙重資源優(yōu)化配置方法研究.pdf

1、針對(duì)多品種小批量生產(chǎn)模式、單元式流水化車間布局的制造系統(tǒng)已經(jīng)被普遍認(rèn)可。合理優(yōu)化配置這類制造系統(tǒng)的設(shè)備和人力資源可最大限度的為企業(yè)節(jié)約成本，并保證產(chǎn)能和交貨期，從而提高產(chǎn)品或部件的齊配套性，減少在制品庫存，縮短生產(chǎn)周期，從而降低生產(chǎn)成本，提高企業(yè)的競爭力和效益。
　　 本文的目標(biāo)是:針對(duì)多品種小批量生產(chǎn)模式、單元式流水化車間布局的制造系統(tǒng)，研究制造資源（包括設(shè)備和人力資源）優(yōu)化配置方法，即在同時(shí)滿足平均產(chǎn)能約束和平均生產(chǎn)周期約束

2、條件下，最小化制造系統(tǒng)的投資成本。
　　 由于平均產(chǎn)能和平均生產(chǎn)周期與這類制造系統(tǒng)的單元構(gòu)成模式、緩存區(qū)的大小、調(diào)度策略等要素都有關(guān)系，且無法用封閉形式描述，成為這類制造系統(tǒng)資源優(yōu)化配置的難點(diǎn)所在。本文采用了近似方法加以處理，用近似約束替代原有無法用封閉形式表示的約束構(gòu)成近似優(yōu)化問題。本文通過建立制造系統(tǒng)雙重資源配置仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，獲得仿真實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分別用線性回歸分析和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立原問題的近似優(yōu)化問題。前者將回歸模型替代原有約

3、束，從而獲得原問題的近似線性整數(shù)規(guī)劃數(shù)學(xué)模型，再用線性整數(shù)規(guī)劃求得此近似模型的最優(yōu)解;后者用神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)替代原有約束，從而獲得原問題的近似非線性整數(shù)規(guī)劃模型，再運(yùn)用分支定界算法求得此近似模型的最優(yōu)解。最后，在得到設(shè)備和人力資源總數(shù)量的基礎(chǔ)上，針對(duì)制造系統(tǒng)人力資源具有不同工作效率的多類人員，存在師徒約束的小組工作模式等特點(diǎn)，給出這類企業(yè)人力資源配置的優(yōu)化方案?；谏鲜鲅芯克悸?，本文的主要研究步驟概括如下:
　　 首先，針對(duì)多品種小批

4、量生產(chǎn)模式、單元式流水化車間布局的制造系統(tǒng)，描述了雙重資源優(yōu)化配置問題，并建立了數(shù)學(xué)模型，針對(duì)數(shù)學(xué)模型求解存在的困難，給出總的求解思路:用近似約束替代原有無法用封閉形式表示的約束構(gòu)成近似優(yōu)化問題，通過求解近似優(yōu)化問題得到最優(yōu)解，從而獲得原問題的近似最優(yōu)解。
　　 其次，建立制造系統(tǒng)雙重資源優(yōu)化配置仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。首先對(duì)仿真平臺(tái)進(jìn)行需求分析，明確要達(dá)到的目標(biāo)以及需要完成的一系列仿真實(shí)驗(yàn);接著根據(jù)多品種小批量單元式流水化車間的典型特征

5、進(jìn)行仿真平臺(tái)設(shè)計(jì)與開發(fā);然后建立仿真模型以及通過實(shí)驗(yàn)求解系統(tǒng)相關(guān)參數(shù):先通過建立和求解松弛約束后的資源配置數(shù)學(xué)模型，獲得仿真模型的設(shè)備與操作者初始配置參數(shù)，然后針對(duì)制造系統(tǒng)三個(gè)典型特征進(jìn)行系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)求解實(shí)驗(yàn);最后，進(jìn)行正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)與仿真實(shí)驗(yàn)，為問題求解提供實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
　　 第三，求解基于回歸統(tǒng)計(jì)的制造系統(tǒng)雙重資源近似優(yōu)化配置問題，獲得原問題的近似解?；诜抡鎸?shí)驗(yàn)部分?jǐn)?shù)據(jù)，利用逐步回歸分析分別獲得平均產(chǎn)能與平均生產(chǎn)周期約束的多元

6、線性回歸方程。然后通過用兩個(gè)回歸方程替換原有的兩個(gè)不能用封閉形式表示的約束條件，而獲得近似優(yōu)化配置數(shù)學(xué)模型。最后用線性整數(shù)規(guī)劃求解數(shù)學(xué)模型，得到近似優(yōu)化配置問題的最優(yōu)解，也就是原問題的次優(yōu)解。經(jīng)仿真實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)，是可行解。
　　 第四，用分支定界法求解制造系統(tǒng)雙重資源近似優(yōu)化配置問題。首先，建立并訓(xùn)練BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，得到平均產(chǎn)能和平均生產(chǎn)周期的網(wǎng)絡(luò)模型;接著用訓(xùn)練好的網(wǎng)絡(luò)模型替換原有兩個(gè)不能用封閉形式表示的約束條件，而獲得近似非線性整

7、數(shù)規(guī)劃數(shù)學(xué)模型。最后，針對(duì)制造系統(tǒng)系統(tǒng)性能指標(biāo)的偏序單調(diào)性，提出一種改進(jìn)分支定界算法快速、有效地求解出制造系統(tǒng)雙重資源近似優(yōu)化配置問題的最優(yōu)解，通過仿真實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)，是可行解。
　　 最后，研究了單元式流水化車間制造系統(tǒng)多類人員協(xié)同工作人力資源計(jì)劃問題。首先，分析了單元式流水化車間制造系統(tǒng)人力資源計(jì)劃問題的特點(diǎn);接著，建立基于工作組多類人員協(xié)同工作人力資源模型，考慮不同類型員工的工資、招聘和解聘費(fèi)用，通過建立動(dòng)態(tài)規(guī)劃模型反映操作人員

8、的聘任及工作模式，獲得人力資源配置的結(jié)果;最后，建立考慮合同期的多類人員協(xié)同工作人力資源模型，主要考慮在滿足各階段人力資源需求的前提下，使得人力總成本最小，在此基礎(chǔ)上，使得各階段中高級(jí)勞動(dòng)力的波動(dòng)最小，保證企業(yè)有一個(gè)較為穩(wěn)定的人力資源隊(duì)伍。通過建立制造系統(tǒng)人力資源計(jì)劃模型，給出這類企業(yè)人力資源配置的優(yōu)化方案。
　　 通過上述研究工作，為多品種小批量單元式流水化車間資源優(yōu)化配置提供了兩種通過仿真實(shí)驗(yàn)建立近似規(guī)劃模型的方法，并在此基