柔性生产（精选十篇）
柔性生产 篇1
水泥是一种水硬性的胶凝材料, 加水拌合成塑性浆体, 能胶结砂、石等材料, 并能在空气中或水中硬化变成坚固的石状体, 水泥是一种常见的和重要的建筑材料。水泥的生产历史非常悠久, 随着社会的进步, 其生产技术也在发生着深刻的变化, 但不管怎么变化, 水泥生产工艺都可以简单的概括为“两磨一烧”, 即:生料制备、熟料煅烧和水泥制成三个阶段。水泥生产系统是由多个相互依赖、相互联系的生产子系统所组成的, 水泥生产的组织, 讲究的是“平衡、可控、准确”, 目的是实现产质量最优、成本最小、利润最大。总结起来, 水泥生产系统具有整体性、相关性、目的性和适应性等特性。如图1所示。
1.1 水泥生产系统的整体性
水泥生产系统的整体性是指从系统全局层面看, 整个生产系统是由决策、调控、反馈、监督等环节组成的。决策环节决定生产什么、怎样生产, 调控环节对生产和决策进行调控, 反馈环节把生产和调控反馈给决策, 监督环节监督各环节的运行, 各环节组成一个整体, 并可进行统一协调。
1.2 水泥生产系统的相关性
水泥生产系统的相关性主要表现为系统内各环节是相互作用、相互联系的, 主要表现在系统的内容循环和过程循环。水泥生产系统的内容循环是指生产产品的循环, 水泥生产系统过程循环一般是由生产预测、生产决策、生产组织、生产控制、生产分析5个具体环节顺次构成, 每个环节也都是由这5个部分组成, 各个环节又构成了生产系统的整体。
1.3 水泥生产系统的目的性
水泥生产系统的目的很明确, 即生产出质量最好、产量最优的产品, 并且使用的成本最低, 产生的利润最大。
1.4 水泥生产系统的适应性
水泥生产系统的适应性主要体现在内部的控制调整和外部的协调适应上, 内部控制是系统的自我调整和更新, 它可以使系统通过自我的调整和控制来达到一个好的状态, 是系统随环境变化的自我适应。外部的协调适应表现在系统对外部环境的适应, 我们知道, 系统与外部的交流时刻发生, 产生的冲突矛盾需要系统协调, 只有协调适应了外部环境的变化, 系统才能够达到理想状态。适应性是系统的固有特性。
2 水泥生产系统柔性及其分类
柔性的概念最早源于柔性制造系统 (Flexibleproductioncapacity, FMS) , 柔性制造系统是1967年由英国莫林斯 (molins) 公司提出的, 至今已有30多年。Mandelbaum将柔性解释为生产系统适应变化的环境或环境带来的不稳定的能力。邓明然教授认为柔性是快速而经济地处理系统活动中环境变化或由环境变化引起的不确定性的能力。目前, 柔性运用最多的有2个方面, 一方面是柔性生产, 另一方面是柔性管理。柔性生产是针对大规模生产的弊端而提出的新型生产模式, 所谓柔性生产即通过系统结构、人员组织、运作方式和市场营销等方面的改革, 使生产系统能对市场需求变化作出快速的适应, 同时消除冗余无用的损耗, 力求企业获得更大的效益。计算机技术及自动化技术是柔性生产的物质技术基础。柔性生产是全面的, 不仅是设备的柔性, 还包括管理、人员和软件的综合柔性。与柔性生产相适应, 当前国际上柔性管理也开始出现。柔性管理 (Soft Management) 从本质上说是1种对“稳定和变化”进行管理的新方略, 柔性管理理念主要表现为:组织边界网络化、管理层级扁平化、组织结构柔性化和组织环境全球化。柔性管理强调感情管理、塑造企业文化、推行民主管理、重视人才培训、人才资源开发;
柔性生产主要包括:
(1) 设备柔性:是生产一系列不同类型的产品时, 生产设备随产品变化调整而调整的难易程度。
(2) 工艺柔性:生产系统工艺柔性表现在:一是工艺流程不变时工艺系统自身适应产品或原材料变化的能力;二是生产系统内为适应产品或原材料变化而改变相应工艺的难易程度。
(3) 产品柔性:表现在:一是产品更新或完全转向后, 系统能够非常经济和迅速地生产出新产品的能力;二是产品更新后对老产品特性的继承能力和兼容能力。
(4) 维护柔性:即采用多种方式检查、处理故障, 保障生产正常进行的能力。
(5) 生产能力柔性:当产品的生产量要求改变时, 生产系统随生产量改变而自我调节运行的能力。
(6) 扩展柔性:当生产需要的时, 系统可以扩展结构、增加模块, 进而构成一个更大系统的能力。
(7) 运行柔性:利用不同的机器、材料、工艺流程来生产产品的能力或同样的产品换用不同工序生产的能力。
(8) 供需柔性:对企业来说, 一方面为了在市场上站稳脚跟, 要及时快速的满足顾客需求;另一方面, 要根据市场发展的趋势以及竞争对手的情况, 及时调整自己的生产计划。这种供需柔性已成为影响企业决策的重要因素。
(9) 人员柔性:这种柔性是指工人快速有效地处理多种任务和工作的能力。工作人员技术水平的高低、智慧的高低、责任心德强弱以及协调配合的好坏都是人的柔性的表现形式。素质高、动态性强的工作人员可以减少操作时间, 并且能及时解决生产上发生的现场问题, 产品更新时也无需太多的培训就可以适应生产任务的变化。
(10) 组织柔性:随着市场竞争的加剧, 一个企业的生产组织也要有很大的柔性。解决好这种柔性可以保证组织系统、生产计划、人员技能、人员安排等适应各种变化, 从而使生产计划能够顺利实施。
除此之外, 还有物流柔性、交货期柔性、财务柔性等, 这些柔性对生产都有一定的影响。
3 水泥生产系统柔性能力及其基本原理
我们认为, 柔性是指1个系统快速而经济地处理系统活动中外部环境或内部情况变化引起的不确定性的“能力”。水泥生产系统是1个开放的系统, 由于宏观环境、微观环境以及信息变化的影响, 它自身的变化以及与外界的交流时刻发生, 导致系统活动的不确定性普遍存在, 这些不确定既有时间上的, 也有空间上的。在时间上, 由于水泥生产是1个连续的生产过程, 生产系统处于动态之中, 不确定性随时发生, 并且这种不确定性也处于动态之中, 当产生不确定的因素所起作用的条件消失或超过一定的时间界限时, 旧的不确定性就会消失, 同时又会产生新的不确定性, 有些不确定性只是在短期内存在, 而另一些却是长期存在的。在空间上, 企业的人、财、物、信息等微观因素和产、供、销等生产经营环节都在不同程度地影响水泥生产系统的工作。所以, 水泥生产系统柔性就是为处理水泥生产活动中引起的不确定性而设置的, 是处理不确定性的一种“能力”, 这种能力体现为由低级到高级的缓冲能力、适应能力、创新能力和协调能力。
3.1 水泥生产系统的“能力”
3.1.1 缓冲能力
缓冲能力是系统抵御各种风险和不确定性因素的1种手段, 是1种“以不变应变”的能力。水泥生产系统之所以具有缓冲能力, 在于该生产系统储备了缓冲变化的各种资源, 可以对系统发生的变化进行缓冲调节。缓冲通常分为实物缓冲、能力缓冲和时间缓冲。缓冲能力的增强, 要以牺牲库存、增加浪费为代价, 因而是1种处理不确定性的消极方法。缓冲是柔性的一种形式, 但不是柔性的主要形式。
3.1.2 适应能力
适应能力是当风险和不确定性因素开始对水泥生产系统产生影响时, 系统在不改变其基本特征的前提下, 作出相应的调整, 主动适应变化的一种能力, 它是1种“以变应变”的能力, 也是水泥生产系统在生产时的1种必要手段。适应能力的大小取决于“以变应变”这种“变”的速度和范围。在实际生产经营中, 这种适应不应该只是被动的适应环境变化, 而应该是主动的、创新性的适应内外环境的变化。
3.1.3 创新能力
创新能力是水泥生产系统采用新行为、新举措来影响外部环境和改变内部环境的1种能力, 是1种“主动求变”的能力。创新的出发点是求变, 只有不断创新, 水泥企业才能不断适应市场变化, 生产经营才有足够的动力。也才有利于水泥企业及时发现问题, 解决问题。创新是1种积极主动地处理不确定性的方法, 是水泥企业长期健康发展的保证, 水泥企业生产经营活力的源泉是技术创新、管理创新和制度创新,
总的来说, 反映水泥生产系统柔性能力从低级到高级划分为:缓冲能力、适应能力、创新能力。缓冲能力是水泥生产系统具有的吸收或减少环境变化对系统影响的能力;适应能力是水泥生产系统具有的随环境变化而快速适应变化的能力;创新能力是水泥生产系统具有的积极影响企业内、外部环境的能力。
水泥企业应从各方面加强对生产系统缓冲能力、适应能力和创新能力的培育, 提高水泥生产系统的柔性, 尽量把风险和不确定因素消除在对系统产生影响之前。
3.2 水泥生产系统柔性的基本原理
从系统论的角度看, 水泥生产系统柔性是各生产子系统柔性的有机结合, 各子系统柔性以不同方式、不同程序作用于水泥生产系统, 进而影响水泥生产系统的整体柔性。水泥生产系统柔性不仅与各子系统柔性有关, 而且与各子系统柔性之间的匹配程度有关。
3.2.1 水泥生产系统柔性的整体性原理
要提高系统的整体柔性, 必须克服柔性瓶颈, 可以通过以下途径进行:
(1) 在合理匹配条件下提高所有子系统柔性;
(2) 保持各子系统柔性之间的适当平衡;
(3) 提高有效柔性, 减少柔性冗余。
3.2.2 水泥生产系统柔性和刚性相互渗透、互补原理
所谓水泥生产系统刚性, 我们一般认为是指水泥企业在生产活动中必须严格遵守的国家法律、法规和制度, 是已经确定不能轻易改变的部分, 是该生产系统有序性和稳定性的表现。在生产实际中, 系统的刚性和柔性没有明显的界限, 他们是相互渗透、相互补充的。
3.2.3 水泥生产系统柔性与刚性的对立统一性原理
系统的柔性与刚性存在于对立统一的矛盾体中。一般来说, 以适应性为主要特征的柔性同以稳定性为主要特征的刚性之间就存在矛盾, 它们既是相互对立的, 同时又统一在一个系统中。
3.2.4 水泥生产系统柔性的时间运动原理
水泥生产系统柔性的时间运动原理, 是指系统面临的不确定性在时间上的运动变化规律, 包括水泥生产系统信息不确定性递减原理、水泥生产系统方案数量递减原理和水泥生产系统的不确定性传递原理。
4 提高水泥生产系统柔性的途径
由前述可知, 水泥生产系统柔性是处理水泥生产中不确定性的能力, 一般来讲, 我们把不确定性分为客观不确定性和主观不确定性, 由于水泥生产是一个连续的过程, 不确定性在生产过程中时刻发生, 如果不立即解决就会影响到整个系统, 所以, 提高系统的柔性就显得非常重要。提高系统柔性的方法很多, 我们可以做个归纳:
4.1 客观不确定性的处理
滚动计划方法是1种根据计划的执行情况和内外环境的变化, 及时调整和修订计划, 并逐期向前移动, 把近期计划和远期计划结合起来的一种方法。滚动计划方法的实质是用计划调整的“变”来适应系统内外环境的“变”, 即“以变应变”。同时, 在计划变动的过程中寻找稳定因素, 并保留稳定因素, 以计划的相对稳定来实现水泥生产活动的相对稳定。这样, 计划既具有灵、动的一面, 又具有稳、静的一面, 灵、稳兼备, 动、静结合。滚动计划方法是1种有效减少客观不确定性因素的方法, 能提高柔性的功能。
4.2 主观不确定性的处理
水泥生产系统主观不确定性的产生, 主要原因有两个方面, 一方面是信息的不完全性、不准确性及信息利用的不科学性;另一方面是水泥生产系统机制的陈旧性和呆板性。解决这2方面的问题, 一是要建立管理信息系统, 二是要进行水泥生产系统再造。
4.3 提高水泥生产系统柔性的途径
处理客观不确定性和主观不确定性方法的有效运用, 需要与提高水泥生产系统柔性的途径结合起来。水泥企业的筹资、投资、资金营运、利润分配等, 涉及到人、组织、管理和技术。提高水泥生产系统柔性, 需要高素质的人、动态灵活的组织机构、现代化的管理方法与手段、先进科学的技术以及它们的全面集成。也就是说, 提高水泥生产系统柔性的途径, 强调人、组织、管理、技术的高度集成。
4.3.1 人
人的因素是第一位的因素, 树立“以人为本”的思想, 是提高水泥生产系统柔性的根本。“以人为本”可以从以下两方面来认识。
一方面, 重视“外部环境的人”是基础。因此, 要重视“外部环境的人”的研究, 以针对不同的对象, 采取不同的工作方法和手段, 以利快速作出反映, 提高生产的效率和效益;
另一方面, 高素质的员工是核心。培养水泥生产操作人员成为有知识、精技能、善合作、能应变的高素质的员工, 使其逐渐成长为高智能型人才。水泥产业在生产经营过程中, 还应为职工创造来自企业内外的各种有利于培育核心竞争力的培训机会, 激励职工通过持续学习获得新知识和新经验, 营造企业全员参与的良好学习氛围, 以利于全面提高企业职工综合素质, 为企业培育核心竞争力提供智力源泉。
4.3.2 组织
组织形式是影响水泥生产系统柔性的关键因素之一。水泥生产面对的是一个动态多变、纷繁复杂的环境系统, 不确定因素时时、处处存在, 对此, 要提高水泥生产系统柔性, 需要建立一个学习型组织。所谓学习型组织, 是指通过培养弥漫于整个组织的学习气氛, 充分发挥员工的创造性思维能力而建立起来的一种有机的、高度柔性的、扁平化的、符合人性的、能持续发展的组织。
4.3.3 管理
提高水泥生产系统柔性, 要求企业管理者在企业系统柔性、信誉、品质上下功夫。最重要的就是健全和加强水泥企业内部控制制度的建设与执行。管理的最终目标是创新, 全球知名管理大师加里·哈默教授指出, 企业经营长期制胜的秘籍既不是卓越的运营, 也非新的商业模式, 正确的答案是管理创新—长期、持续性的管理创新, 也就是企业应不断拥有激活人才、配置资源和构建战略的新方式。
4.3.4 技术
提高水泥生产系统柔性离不开技术的支撑, 提高水泥生产系统柔性的过程中要采用的关键技术有:信息技术、网络技术、虚拟技术、数字化技术、预测技术和决策技术等。
5 结语
21世纪, 企业间竞争更加复杂, 互动更加激烈, 市场节奏趋快, 企业环境变得越来越不确定。企业是1个开放的系统, 其存在和发展必须要与各方面都发生物质、能量的交换, 因此形成了企业错综复杂的内外部利益链。水泥生产是1个系统化的生产过程, 水泥生产系统随时面临着很多的不确定性因素, 对这些不确定性因素的处理, 就是水泥生产系统的柔性, 柔性是客观存在的, 无法回避, 如何提高水泥生产系统的柔性是每一个水泥生产企业必须要解决的重要问题, 只有将系统的柔性提高了, 系统面临着的很多不确定性因素才能解决, 提高的方式及途径也是企业要研究的主要方向。水泥生产系统柔性是水泥企业柔性的1个方面, 要提高水泥企业柔性, 必须要提高生产系统柔性、经营系统柔性和技术系统柔性。
参考文献
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裕兴如何组织柔性生产 篇2
如何组织柔性生产，应对多种少量，快节奏，低损耗产品生产需求
（压力来自生产部门避免成为市场表现不佳的替罪羊）
一、多品种小批量生产的难点
1、动态工艺路径规划与虚拟单元线的部署：紧急插单、材料缺陷，瓶颈漂移。
2、瓶颈的识别与漂移：生产之前与生产过程中
3、多层次瓶颈：装配线瓶颈，材料的虚拟线的瓶颈，如何协调耦合。
4、库存缓冲大小：要么积压，要么服务满足性差。
5、生产排程：不能仅考虑瓶颈，也要考虑非瓶颈资源的影响。
（1）相互冲突的生产计划排程
a.满足客户交货期与生产成本之间的矛盾b.产能最大化与浪费最小化之间的矛盾c.库存成本最小化与客户需求的矛盾d.批量采购与库存最小化之间的矛盾
（2）复杂多约束的生产现场：有限的生产设备，物料，库存，人员，场地，时间的约束
（3）动态变动的生产环境
a.临时订单改变，紧急插单的需求 b.产品流程变化，不同产品生产工艺流程的不统一性c.机器设备故障检修，员工生病请假等
二、制造企业遇到的常见问题
1、无法如期交货，太多“救火式”加班：
a.销售计划不准确 b.材料库存不合理 c.供应商配合不到位，采购交期没法保证 d.物料准备不充分e.生产单撞车
2、生产优先顺序频繁改变，原定计划无法执行：无法坚持原计划
3、库存不断增加，却常常缺关键物料：配置差异，造成物料瓶颈 或客户需求无法预料
三、各部门要解决主要问题：
销售部门：如何更好的管理好预测;如何得到合理的交期;如何提高交货绩效。
工程部门：如何更好、更准的配置客户化的材料清单;如何更快的转化为电子材料清单;如何更有效的控制。
生产计划部门：面对的主要问题是如何面对保证交货期和物料短缺及资源瓶颈之间的冲突;资源瓶颈与物料瓶颈优化排程;插单变更的处理。
采购部门：物料延迟、缺料;供应商的管理;物料需求计划不准。
仓库部门:ERP系统的库存与实物不统一;物料不配套预警;如何提高库存的周转率，配货速度提升 车间部门：主要问题;工作流程化，标准化;可视化;产线布局与库存的布局优化。
产品部门：款式、质量、成本、速度的协调统一
四、解决措施、方案
1、销售计划预测要准确
a.销售计划数据的可靠性评审
b.接单评审:1)看看这个订单能否按客户的要求日期交付 2)如果不能交付，是什么瓶颈影响交付?如果不行，那什么时候可以交付 3)如果这个订单的优先级高，是否可以交付?如果插单，有个模拟过程。c.销售部商务每天安排下达客户的具体交货日期优先排序，生产计划部门给予明确的回复，回单时间控制一天内
2、以月销售计划、产品线为主要依据，合理储备材料；
a.主产品线确认b.销售计划（详尽的月，周计划,并对周计划作实施调整）c.材料储备计划（材料控制分类，安全存量）d.月计划准确率考核，并分解到每个车型e.制度化定期依据市场变化（2月），调整主产品线f.月新车型增加的限制g.将月度或季度产品材料需求趋势信息传递给供应商，建立合理缓存库存
存量管制的重点 ：
①个别定货生产方式原则上不备存量，以批次采购方式订料
②分批订货生产方式，有重复性生产相同产品者可依产业特性订定存量基准以缩短交期，避免紧急订单之欠料。
③运用ABC重点管理法，批次生产用料采取定期或定量订购方式
④常备的共用性料件，批次生产用料采用存量管制及订购方式
⑤实施存量管制的管理方式
⑥定期检讨库存周转率
⑦设定存量管制基准表
⑧实施存量管制制度，运用电脑使物流与资讯同步，实施同步生产与交货，并减少文书作业
⑨彻底实施盘点制度
⑩定期处理剩料与废料
物料分类控制A类累计影响度0~60%B类累计影响度60~85%C类累计影响度85~100%
A类（严密管制）：尽量采用订单订购法；预测精度要高；采保守策略，必要时与其呆存不如缺料；尽可能协助供料厂商压缩供料购备时间；原则上每月盘点一次；采购权限往上移原则。
B类（中度管制）：原则上采用存量订购方式，容许少量的库存与呆料风险；采取经济批量的观念决定订购量或生产批量。
C类（宽松管制）：采用存量订购方式；原则上采取“双堆法”不妨大量库存、大量订购以换取价格优惠。执行先进先出。
h.产品生产期确定（采购期，生产期，列表）
1）交货期=（采购周期+生产周期）*调整系数
2）对采购期长的材料，预测计划的按单冲消，对采购期短的(小于接单提前期)立刻计划。
3）月允许插单次数（例如：10次），周允许插单次数（例如：4次）
4）最小订单量确定，紧急订单之限制，订单变更之限制
订货式生产工厂在物料管理上常遭遇的问题：
①采购与验收效率过低②用料计划与管制不够,造成生产计划变更频繁、交期延误
③呆废料库存过多④库存量过多,积压资金颇巨
⑤用料损耗过多⑥停工待料之非生产性时间过长
⑦帐物不一致⑧仓储计划不周详,仓库十分凌乱,仓储作业不佳
订货式生产工厂在物料管理上常遭遇的问题：
① 处理物料管理问题,除了逐项检讨改进外② 从整体性物料管理系统去改进也很重要
② 多种少量订货式物料管理以批次式为重点,④加强协力厂商管理,缩短购备时间等也是实务运作的要点⑤多种少量订货式生产工厂以批次式物料管理为主,故物料计划手法及备料方式是实务运作的要点。
3、优化排程（对定单池的里所有定单进行优化排程，以达到服务最大化）
1）依据周计划订单优先备好，车架，塑件烤漆2）车架灯具提前预装3）做好制造部内部沟通会（生产前或生产中）4）生产中提前强调应该控制的对象5）加急订单，仅限常规颜色
影响生产日程安排的因素
①紧急订单的处理,在生产日程稳定实施期间如何适切安排或预留一定的生产能力,是产能负荷分析与管制的关健.②客户订单及顾客需求之稳定性③长短期生产订单之搭配 ④季节性的变化:订货式生产管理经常会有季节性变化,善用产能负荷分析及对策是生产管理成败的重点 ⑤制造途程之安排⑥生产状况之确实掌握⑦可用设备.工具.材料.人力之稳定性 ⑧存货调整之必要性
4、合理的产品设计
1）电器件设计通用（线束，灯具，功能开关）2）提前设计一些通用贴花，预防磕碰划伤3）车型选择品质认同度高 4）产品装配容易5）在新品车阶段提前发现装配，工艺等问题6)产品规格型号描述清楚唯一，方便理解7）新材料采购方便8）增加标准通用器件比率 8）新品上市具有较强计划性
5、区域规划
1）车间区域重新规划2）非通用物料按车型单独集中存放管理
3）存放、运输使用防护隔垫及使用带防护的运输车搬运，是否已经准备4）多线并行作业考虑5)预留异常存放区空间6)缩短工作路径（包括产品堆放，搬运，生产路径，人员走动距离，空间利用）a.通过搬运距离短，压缩转移批量b.通过改变为单元流水生产布局，创建各个工序的能力均衡和连续生产
7)3天内要发货车型，车间存放，区域确立，如何管理8）各作业区，工作区标识、标语清晰明了
6、现场处理
a.产品问题处理1）塑件断爪修复，掉漆处理2)在线更改3）同销售或客户协商，个别症状车辆（色差，划伤）特别放行
b.生产方式机动调配：个别车型几个人小组或个人散装生产
c.车型问题点归纳汇总:工程技术部门主导编制，及时传递生产及相关部门
d.生产计划单详细注明客户配置特殊要求:1)配置2）颜色3）包装4）附件等
e.首件确认不做错车:1)品质工程部有专人负责2）产品资料信息获得正确3）生产过程材料，品质跟踪确认4）形成记录
7、交期原则
1）缺货不影响销售为底线
a.销售和商务必须做好客户的配合协调工作b.客户周库存数据统计工作，以尽可能准确的数据为生产提供依据c.资材部门应将销售计划达成率，修改频次，插单总量作为考核指标加以重视
2）库存与生产平衡
a.操作方法：安全存量 = 日平均出货量 × 紧急生产周期×调整系数（月度调整）
依据：①.统计法：依历史资料同期比②.判断预估法： ● 消费习性● 产品在市场竞争力 ● 竞争对手产品 ● 客户需求状况
b、最高库存量=采购周期×平均日销售量+安全存量
受库房空间容量、质保期及市场风险等因素影响，由公司高层、销售集体确定调整系数（原则上考虑季调整）举例目前公司考虑：简易车70%销售量的车型（4-5款），每一款车前3种配色优先保证
豪华车70%销售量的车型（3-4款），每一款车前2种配色优先保证
3））生产均衡经济原则
a、拒绝接单或插单的一些原则条款b.部分成本大难操作车型的提前安排原则、条件
4）订单优先级设定
a.依交期前后；b.重点客户
c.产能平衡原则：（工序多、工时较长之产品，数量少，时间短的优先考虑等）d.工艺流程原则； e.公司目标原则f.配套出货原则
5）产线储备多面手
a.确定生产方式b.确定关键工位 c.人员储备数量d.培训计划e.建立奖励约束机制
6）设定生产排程到小时和半天的动态调整
a.通过分割制造订单b.通过工序的接续方法，缩小批量，使各工序的工作重叠分派c.通过有效的作业人员的排程，来提高生产力d.通过对瓶颈的优化排程，前工序向后推分配，将后工序前推分配，提高生产力
紧急订单可区分为可处理与不可处理两种：
不可处理者是指由客户造成的,除非不接此类客户所下的订单,否则不可避免,此种情形只能尽快处理,造成延误在所难免;
另一种紧急订单为工厂内部管理不严造成的,此种情形一般可尽量避免,处理紧急订单的原则为早期处理.紧急订单的处理
①检讨避免组织不协调造成的紧急订单(如业务区域由各人分项处理订单所造成的延误,应以业务代理制加以避免)。②确立“期间内生产计划不变更”之插单原则
③预留5%的产能以应付急需④利用半成品、成品修改⑤利用加班支援等内部协调方式处理⑥利用外包、调货等外部资源⑦采用分批交货、产品修改等客户协调方式
8、跟踪与执行交付
1）资材部生产前做好充分准备落实工作
a.工艺，品质，培训，信息沟通b.材料，设备，操作，人员,场地。
最常见的进度差异的原因
(1)途程计划不善或生产技术变更(2)日程计划不善(3)工作调派不善(4)材物料或工具不能按时供应
(5)机器设备故障(6)产品品质劣,不良率过高(7)存量不足发生停工待料之现象(8)工作场所纪律不良(9)员工离职率提高或出勤率过低
(10)意外事件的发生
2）随时掌握生产进度及监督异常快速处理
a.编制相应跟踪表单，单单落实到人b.随时做好客户沟通协调工作
消除交期延误必须先具有一些基本观念 ：
①发现交期延误现象，应及早采取对策，使延误时期不致加长
②因生产管理始与营业，故销售方面的检讨与改善是首要工作；
③生产准备工作系统化以缩短制程时间是基本对策；
④减少制程混乱现象，将有助于交期管理；
⑤部门间产销协调体系的建立是根本所在；
消除交期延误方面常用的手法：
① 加强产销配合②制定产品开发进度表，确实掌握产品开发设计与变更状况
③做好用料管理，确实掌握库存资料及供料状况，避免欠料发生
④建立品管制度,加强制程控制,预防问题的重复发生
⑤建立生产绩效管理制度
3)在货源紧张或时间冲突情况下，艺术处理各客户需求的平衡
9、协作厂、供应商的管理
①小批量、多频次②等间隔时间供货;③规格标准化，包装箱规格统一
④建立二级蓄水池⑤异常及时通报⑥把内准备变为外准备，消除浪费
举例：a.同对面焦总烤漆厂商谈如何保证质量，做好防护，确保交期，异常处理途径接口人，约束条款，签订合作协议
b：泰源，晨辉，袁磊，袁欣，光彩等如何合作双赢应一并考虑
c:郑州本地材料供应商，如何调配协商应对柔性生产需要，建立适应材料储备的二级库存功能
d:外地路途远的供应商建立控制分类：可以控制类，难控制类，如何跟踪处理，职责明确，责任到人 例如电机，控制器，车架等关键器件---必须谢总出面将规矩定好，其他人才好执行
10、其它支持
1）财务资金灵活支持 ：在生产紧急的特殊情况下，特事特办
2）延长工作时间 ：
a.在有计划有约束的条件下，适当增加员工作业时间，b.其它相关部门提前做好相应配合工作
3）调配其它人员：
a.非生产人员，要灵活的配合生产部门工作，作为一项本职工作和应尽义务
b.列举配合人员名单及信息传递途径
c.指挥人员及约束措施
红领：大数据下的柔性生产 篇3
我们董事长是一位非常保守的山东人，在转型的十多年，他不断进行工厂的改造和试验，但不允许我们拓展国内市场，因为在他的信念里“没有真正好质量的产品，这个市场拓展的快，实际上消亡的也非常快”。直到去年，我们才进行国内市场的尝试。
我们主要做酷特（Cotte）平台，服务海外客户，积累了一些有名的客户资源。服装制造业是竞争非常残酷的行业：劳动密集型产业，人工成本攀升；低价，低质、低附加值；供应链周期长，高库存；渠道费用高。在某种程度上说，服装行业是一片红海，可替代性比任何行业都要强，如果不能给客户提供有竞争力的产品，下一秒他就是其他品牌的客户了。所以要回归市场和客户需求的原点，真正围绕客户的需求，打造自己的核心竞争力，否则不是简单的提高效率，降低成本，就能够生存下来。
服装行业的定制有其特点：对经验的依赖性特别强。服装的量体，必须要懂版型，懂人体，懂工艺。所以做定制店都要先找一个量体师，高薪养在店里。国外版型师年薪甚至高达人民币3000万，即便在国内，20万年薪都很难找到优秀的版型师，而且即使有10年工作经验，也不一定入了版型师的门槛。有经验的版师，一天不休息，只能打两套版，我们现在一天生产两千套个性化定制服装，版师不休息也至少需要1000个版师，成本非常高，算上技工等工资，所以个性化定制只能变成少数人可以享受的奢侈品。但我们通过3D打印智能工厂能够解决这些痛点。
3D打印模式可以使得消费者自由输入自己的体型数据和个性化需求，支持全球客户DIY自主设计；款式、工艺、价格、交期、服务方式个性化自主决定，客户自己设计蓝图，可满足99.9%消费者个性化需求，七个工作日交付成品西服。
在我们的工厂，看到的产品不是一件件衣服，而是一个个灵魂。通过每一件独特的衣服，可以判断出这个消费者的性格、喜好、时尚品位、职业，甚至他是在什么日子穿的。
此外还能满足个性化的大规模生产。原因很简单，我们没有真正把个性化融入到工业化生产中。譬如在量体上，我们研发了一套量体方法，任何一个人，不需要懂服装，五个月的培训就可以进行量体，把经验判断变成了工具，量体的经验依赖大幅度降低。制版上，我们建立了庞大的数据库，当量体的数据输入时，瞬间可以找到符合他的版型。所以在我们公司是看不到白发苍苍的制版师，都是小姑娘、小伙子，而且一般都是中专毕业的。
我们用工业化的效率和手段来生产产品，工业化成本仅仅比一般传统的高出10%左右，而且易复制。我们有一套很简单的下单系统，客户在全球各地都可以通过系统设计衣服，直接连接工厂下单，所以在品牌运作上没有库存，个性而且能够快速响应市场。如果一件衣服在本地卖很好，我们只需要一天衣服就可以到本地门店，能够快速补货。
过去十多年我们一直服务海外市场，在Cotte平台上聚集了很多创业者。有一个21岁的小伙子，用一年的时间在我们平台上做个性化定制，成为了德国排名第一的个性化品牌，案例已经进入了剑桥商学院。一个美国客户跟了我们平台8年，每年通过平台中赚取5000多万人民币的利润，而他的团队才十多人，专注设计。
每一个案例都是不同的商业模式，但都是基于Cotte的供应链平台产生的。在运作模式上，Cotte和传统的服装企业有很大不同。传统模式是做了再卖，产品先生产出来，然后放到渠道上面销售，销售不了的是库存。而Cotte，是卖了再做。所以我们流水线上的产品都已经被买单了。传统的产品同质化严重，无论买手经济，还是设计师模式，都没有办法针对每个人进行研发、设计、生产。而Cotte是个性化，人人设计，一人一款，一人一版。
在价位上，传统的定价是层层加价，销售价一般是成本的5-10倍。Cotte打造的是个C2M的概念，客户直接对接工厂，所以在零售价仅仅是成本的2倍左右。
在客户的黏性上，因为传统的服装运作模式依赖设计师，以及消费者对设计师风格的认可，无法针对每个消费者进行独立的研发和设计，很难确保每年、每季都能买到合适的衣服，所以黏性就比较低。但Cotte的黏性非常的高，消费者把自己的需求完全融入到这个品牌里面，产品都是独一无二。
传统服装需要顾客定位，比如年龄35-40，职业是什么。而Cotte从3个月的baby到100岁的成人衣服都可以做。传统品牌有特定的风格，但Cotte不需要，要传统就做传统，要时尚就时尚，要另类就另类，完全针对每个人的需求进行定制，所以定制终端真正把情感融入到产品，需求性非常高。刚刚提到德国小伙子，跟着Cotte的平台走，经过几次经济危机客户也没有流失，因为客户的黏性高。
曾经有个数据专家说：“你的市场份额最多是30%。”我说不对。我认为只要所有穿成衣的，对西装和对衬衣有需求的都是我的顾客，以前他们没有选择。当有选择的时候，个性化和普通成衣价格差不多的时候，大家都会选择定制的东西。
浅析棉纺柔性生产线 篇4
1 柔性生产线的概念
柔性生产线是把多台可以调整的机台联结起来, 配以自动运送装置组成的生产线。它依靠计算机管理, 并将多种生产模式结合, 从而能够减少生产成本做到物尽其用。
2 柔性生产线的组成
就机械制造业的柔性生产线而言, 其基本组成有如下几个部分。
2.1 自动加工系统
指以成组技术为基础, 把外形尺寸 (形状不必完全一致) 、重量大致相似, 材料相同, 工艺相似的零件集中在一台或数台数控机床或专用机床等设备上加工的系统。
2.2 物流系统
指由多种运输装置构成, 如传送带、轨道—转盘以及机械手等, 完成工件、刀具等的供给与传送的系统, 它是柔性生产线主要的组成部分。
2.3 信息系统
指对加工和运输过程中所需各种信息收集、处理、反馈, 并通过电子计算机或其他控制装置 (液压、气压装置等) , 对机床或运输设备实行分级控制的系统。
2.4 软件系统
指保证柔性生产线用电子计算机进行有效管理的必不可少的组成部分。它包括设计、规划、生产控制和系统监督等软件。柔性生产线适合于年产量1000~100, 000件之间的中小批量生产。
3 棉纺柔性生产线
3.1 棉纺柔性生产线的组成
棉纺柔性生产线由数字纺机、数字纺机机前附机、数字纺机机后附机、数字纺机清洁系统四部分组成。
3.1.1 数字纺机
棉纺柔性生产线的数字纺机是纺纱系统中的一部分, 必须能和系统内有关的硬件和软件对接。
3.1.2 数字纺机机前附机
即通常所说的接头机器人或机前小机, 包括落桶换桶。
3.1.3 数字纺机机后附机
即机后换桶、接头的机器人。
3.1.4 数字纺机清洁系统
指排杂除尘系统和机台清洁系统。包括开清棉、梳棉排杂、除尘系统和细纱断头吸棉系统以及各种车面巡回装置的数字化, 以及绒辊花、皮辊花的清除和收集等清洁系统。
3.2 开清棉
数字开清棉设备是指配备有气流输棉及除尘排杂系统的开清棉机组。目前, 机组的一般产量为600~1000kg/h, 与万锭以上的生产线配套, 即相当于5条以上柔性生产线的供应量。如果有几条柔性生产线用的是同一配棉成分, 则可以调整生产线上各道设备的参数纺出不同线密度甚至不同品种的。对于一些特殊的小批量品种, 可以采用以下方案。
3.2.1 方案1
成份A:开清棉机组清棉机→输棉风机→混棉仓→吸棉、输棉机→称量给棉机;
成份B:开清棉机组清棉机→输棉风机→混棉仓→吸棉、输棉机→称量给棉机;
A+B→混棉帘子→给棉机→输棉风机→多通道配棉头→清梳联棉箱。
在混棉仓内储有由开清棉机组生产的一定数量的特殊成份, 可视需要, 细水长流随时取用。
3.2.2 方案2
采用小量混棉、气流输棉方案。即另行建立一条小量混棉开清棉机组, 专为小批量品种供棉。
两种方案中, 方案1占地面积较大, 方案2机组使用效率较低。但都能满足小批量柔性生产线的供棉要求。
3.3 梳棉
新型梳棉机的圈条机构由圆桶圈条改为矩形桶圈条, 基本适应柔性生产线的要求。梳棉机的后部, 不必再增加其他附属设备。未来梳棉机前机器人可以完成机前断头、接头工作。
3.4 并条
数字并条机具有了牵伸在线调控功能, 并可以完成机前不断头自动换筒、并条机后机器人机后接头、并条机前机器人完成机前断头、接头工作。
3.5 粗纱
数字粗纱机采用单排锭子, 单排锭子的喂入条桶使用单排矩形桶。粗纱机工艺可以进行在线调节, 粗纱机后机器人进行机后换桶、接头, 粗纱机前机器人进行机前接头, 自动落纱, 自动输桶, 自动换桶、换桶后自动添条接头。
3.6 细纱
全自动细纱机可以人机对话, 设定各项工艺参数并在机头屏幕上显示在线动态数据。其特点为:
矮机台, 有利于结构稳定和各种机械动作稳妥, 可以增加粗纱架层次;
二层单排粗纱架;
粗纱架左、右二边分开, 预备粗纱吊到左右粗纱架中间;
自动换纱装置及吊进装置安放在左右二边粗纱的中间位置, 把粗纱机运来的粗纱换到粗纱架上;
粗纱接头装置可以前后、上下移动;
机上粗纱用到还剩2圈时, 粗纱管智能电子标签发出信号, 自动换纱装置带着预备粗纱到达换纱位置;
将空管余纱和预备粗纱纱头放到粗纱接头器上完成粗纱接头;
自动换纱装置将空管转换进装置, 装置上预备粗纱转换到粗纱机的吊锭上;
自动换纱装置回到原位, 将空管吊到运输线, 再取一只预备粗纱, 待下一轮换粗纱;
换粗纱的接头纱尾由自动接头装置内接头器的吸管吸入吸棉管道。
4 棉纺柔性生产线的特点
4.1每条生产线可以按照纤维类别和所纺的纱线品种纺制并独立翻改在设定范围内的纱线。
4.2 每条柔性生产线的规模比较小, 这有利于适应市场变化翻改品种, 同时也能简化工序联接。
一套开清棉、一台梳棉机、一套单头并条机、一台单排粗纱机、二台千锭细纱机和二台自动络筒机组成基本的环锭柔性生产线。一套开清棉、一台梳棉机、一套单头并条机、二台百头转杯纺机组成基本的转杯纺柔性生产线。所有纺机均根据生产的纱线来选型, 精梳纱和混纺纱的柔性生产线也类此。
4.3 整个数字纺纱工场可有多条各种类型的柔性生产线。
根据信息管理系统的能力, 整个工场规模可以达到十万锭以上的规模, 而且规模愈大愈经济。如按每条柔性生产线平均每月翻改四次, 就可以生产多达200种产品及时供应市场。
5 结语
棉纺柔性生产线是一项大系统工程, 可以极大地提高劳动生产率, 降低纺纱厂万锭用工。它是未来纺织产业的发展方向, 虽然目前还有许多问题有待解决, 但却已经为我们展现了美好的纺织前景。
摘要：介绍了柔性生产线的概念, 详细阐述了棉纺柔性生产线的组成、各工序的数字化设备, 最后概括了棉纺柔性生产线的几个特点。
关键词：柔性生产线,棉纺,纺纱,自动化,机器人
参考文献
柔性生产线集成规划系统 篇5
柔性生产线集成规划系统-BITPLANT
一．简介柔性生产线对企业提高制造环节的效率和柔性，适应持续多变的市场竞争环境具有重要意义。北京理工大学CAD/CAM实验室，结合国防需求和国内外相关研究状况，在“211工程”相关支持下，对柔性生产线的规划设计技术开展了深入研究，建立了柔性生产线集成规划设计系统。目前，我国兵工厂正准备实施军民品分线的建制，该系统的开发和应用对于保证我国武器装备发展战略目标的顺利实现、缩短新一代武器装备的研制周期与生产定型周期、提高产品质量与生产柔性，实现武器装备的快速研制与变批量生产，都具有极为重要的现实意义。二．系统功能及特点该系统在生产线统一模型框架下，对生产线规划的三个主要阶段，即系统设计、计划调度和仿真运行阶段，进行并行、集成的设计规划。各个设计阶段共享整个系统的产品需求、设计目标和约束条件，并在完成各阶段的工作后，进行相应的评估计算。同时与其它模块进行信息交换，提出优化方案，在满足优化目标和评价指标的情况下，节省设计费用和时间，提高设计成功率，从而实现系统的快速规划。三．系统的主要功能 l柔性生产线系统设计：确定加工设备与物流设备、辅助服务区，以基于可重构单元的生产线构建形式，进行可视化的布局设计。l计划调度：利用任务分批、资源选择与匹配、静态调度、动态调度等，产生静态调度方案，并能够根据生产环境的资源动态数据实时调整生产调度方案。l运行控制：利用eM-Plant与基于Agent的控制方法相结合，实现系统的仿真运行控制。l评估优化：采用层次分析法建立综合评估指标体系，并利用模糊分析法在多层次上对规划方案进行全面地分析评估。四．应用前景可广泛应用于各类企业高新工程技术改造与规划设计。“十五”期间将重点与兵器装备研究院、296所以及547厂开展应用研究合作，在进一步完善的基础上，解决相关单位的实际问题。;;
柔性生产 篇6
受中国航天科技集团公司委托，中国乐凯集团有限公司组织召开柔性树脂版生产线和PCB胶片生产线项目竣工验收会，乐凯集团工程管理部、审计室、安监部、战略部的负责人和由河南省化工研究所，中国印刷技术协会柔印分会、中国印制电路行业协会，郑州大学化工与能源学院、河南省化工学会、南阳师范学院等单位组成的验收专家组成员出席了会议，乐凯华光副总工程师牛良智到会并讲话。
柔性树脂版生产线项目一期工程是2009年6月举行开工典礼，8月正式开工建设，2010年2月完成设备安装并开始调试，2010年3月全线联动试车，2010年4月开始化工试车并生产出柔性树脂版，比原计划工期提前2个多月。经实际运行考核，目前生产线运行稳定、产品性能质量指标达到设计要求，具备交付正常生产条件。柔性树脂版生产线续建工程利用一期工程厂房，在不超出总投资、不改变原厂房结构，不增加建筑面积的前提下进行建设。续建工程于2011年11月开始设备安装，2012年2月完成安装并开始单机调试。经试生产表明：该项目技术先进，工艺成熟，生产效率高，产品质量稳定，能够大规模连续生产，产品综合质量指标接近、部分指标超出国际知名公司的技术水平，在国内外都处于领先水平，其产品已形成系列化，并在国内市场大批量销售，部分产品走进了国际市场。
重氮盐（PCB）胶片生产线于2010年3月开工建设，2011年3月开始联动调试，当年7月进行72小时连续化工试生产运行考核。经过多次试车整改和调试，该生产线运行稳定，产品性能和质量达到了设计要求，具备了正常生产条件，目前已经开始承担生产任务。据介绍。PCB胶片生产配方和生产技术是乐凯华光自主研究和开发的专有技术，具有国内首创和完全的自主知识产权，技术水平、产品性能已经达到国内领先，国际先进水平。生产线装备目前在国内处于较高水平，产品综合技术质量指标达到了国际先进、国内一流水平。公司在PCB胶片项目关键技术的突破，对加快我国电子信息产业技术升级、带动行业又好又快发展、提升行业国际竞争力具有重要意义。尤其是重氮盐印制线路板（PCB）胶片生产技术属国内首创，填补了国内空白，打破了国际巨头的技术封锁、进口依赖度高和价格居高不下的局面，进一步降低了行业综合成本，促进国内消费需求较快增长。
专家认为，柔性树脂版项目是乐凯华光自主研发，拥有独立自主知识产权的新产品，其生产线的产业化、规模化对打破国外技术垄断，提高企业竞争力、加快实现企业战略规划目标具有重要的推进作用；项目的产业关联广泛，拉动效果显著，促进行业向更加环保、更加科学的方向发展，拉动国内消费需求和产品出口的较快增长。重氦盐（PcB）胶片生产线投产后，能够推动重氦盐胶片在中国的普及，推出满足市场需求的合格产品，打破国际高昂价格垄断。乐凯华光已具有比较成熟的自主知识产权的重氮盐胶片配方技术，并生产出了合格产品供应市场。
验收专家组在审查了两个项目的竣工验收资料、考察生产现场和讨论后认为，两条生产线工艺设备运行正常，各项技术指标稳定，产品质量优良，达到了设计要求，具备了工业化生产能力，可交付正常运行管理；项目竣工财务决算符合验收条件，环保、消防，安全、职业卫生及档案归集等单项已经相关部门验收，符合竣工验收要求，同意通过项目竣工验收。
牛良智副总工程师在讲话中指出，柔性树脂版生产线和PCB胶片生产线是目前国内独一无二的项目，起到了引领行业发展的作用。同时，公司将进一步规范项目建设管理，全力以赴做好新项目建设工作，为中国印刷影像信息材料事业发展作出新贡献。
柔性石墨板轧制生产线研制 篇7
应某公司要求,承接了柔性石墨板轧制生产线的研发制造总承包任务,要求设备精度寿命按20年设计,其中原材料的彭化制备(如图1)由对方负责。
技术人员参考了一条进口的辊轧生产线。研制过程中,图纸设计、调研及毛坯预投试制穿插进行。经过一年的努力,车间全套轧制设备调试完毕,成功投入使用。
此生产线的开发成功,填补了石墨板轧制设备的国内空白,甲乙双方领导在用户现场终验收时到场祝贺,对该项研制工作给予了充分肯定。
1石墨板的轧制工艺流程及设备组成
1.1工艺流程
成袋的鳞片状柔性石墨粉经膨化,成为絮状物,直接落入振动筛上部;振动筛边均化边向前输送絮状石墨至皮带铺装机,进行刺辊铺装和皮带压合输送;形成的粗密度石墨板先完成料头飞剪进入预辊轧,进行粗轧工序,石墨板进一步辊压变薄变宽;经过密度检测装置的在线跟踪检测,进入一次烘干炉边烘干边前移,出炉风冷后送入半精轧辊,石墨板经辊压使厚度尺寸达到设定值;继续前送,入二次烘干炉,完成加热风冷进入一次精轧辊,石墨板厚度尺寸接近成品值;接着进入二次精轧,使厚度表面粗糙度均达成品要求;经过厚度仪的在线检测同时完成废边剪切和回收,使石墨板的宽度达成品要求,进入成品料送进辊;经过切断装置进入可转位收卷机纸筒,实现成品石墨板的定长卷取,最后人工卸卷包装码垛。正常生产时每个班次需操作工三人,石墨粉入料、成品板卸卷、参数调整各一人。
1.2主要轧制路线
石墨粉膨化→絮状石墨铺装压合→粗轧→一次加热半精轧→二次加热一次精轧→二次精轧→石墨板成品。
1.3生产线组成
如图2所示,该生产线主要由主传动、石墨膨化机、挡料、刺辊、一次切边、预轧辊、密度检测、烘干炉、轧制、冷却、厚度检测、二次切边、废边回收、成品料送进、切断、收卷、护栏、电气、液压、气动、振动供料、托料、压料及料尾送进、支架、地基、液化气站等组成。
2生产线主要技术参数
表1所示为SMX-1000X1.5柔性石墨板轧制生产线主要技术参数。
3轧制生产线设计技术要点分析
(1)柔性石墨的絮状物有很强的导电性,在轧制运行过程中可四处飘移,要求整个电气系统的设计要充分考虑漏电保护和电气柜的防护等级要提高至IP55,如图3所示。石墨板连续轧制期间,有两次通过式烘干,因为材料的导电性,加热系统设计要求采用硅碳棒加热,不能用传统的电阻丝加热,如图4所示。
(2)要求主传动对轧辊的输出速度在规定范围内 连续可调,采用锥皮带轮气动控制联调的方式,如图5所示。
(3)根据膨化后棉絮状石墨为散状的特点,振动筛(图6)接料并为刺辊铺装皮带压合(图7)送料,振动筛的激振频率和速度可连续调整,解决了散物料的可调供应问题。
(4)粗轧精轧各辊设置单独的蓄能器(图8),保证了轧制过程中轧制压力的灵活调整。半精轧、一次精轧、二次精轧的料仓张紧辊的张紧力由调试时移动平衡块来调节,上下位置由气动平衡缸通过凸轮控制气阀来自动调节(图9)。
(5)生产线前端的密度在线检测、后端的厚度在线检测、前端的料头飞剪及后端的废边切断回收均为轧制工作的连续可靠运行和成品质量提供了有力的保证。可转位收卷机的设计为成品料的人工下卷上筒留出了足够的时间。全线PLC闭环控制,有危险的操作互相联锁制约,大大提升了设备运行的安全性指标。
4轧制生产线制造调试技术难点、关键点
(1)整线设计方案确定。主要参数不变的前提下,课题组首先安排了十根锻坯辊轧和刺辊的投产;提前编写了加热炉和振动筛的技术要求,并与装配图设计同步确定供应商采购合同。然而在发货前预验收时发现轧辊表面硬铬层脱落现象,课题组认为这是关重件的重要质量问题,于是重新联系供应商,进行了解铬、镀前磨削、电镀铬层、镀后磨削的补救措施,技术人员全程跟踪指导,修复十根辊子耗时二十多天。
(2)在设备单机部装之初,技术人员亲自带队到用户现场查验地基质量,完成了设备地基板的安装调平工作(框式水平0.02以内),并用膨胀水泥进行二次灌浆,为后期设备就位和精度调整奠定了基础(图10)。课题组在设备制造过程中,为甲方膨化设备的制作提供了有力的理论技术支持。
(3) 在用户现场调试的主要难点是平衡缸凸轮的圆弧半径尺寸和安装位置确定,如图11所示。
(4)另一难点是成品板料定尺测量计数轮的齿数设计,需要在现场调试确定实际值,如图12所示。
5结语
该线的研制涉及机械、电气、液压、气动、测量、热力、环保等综合技术的应用。该线的投入使用,加快了国产石墨板轧制设备替代进口的步伐,充分说明进口设备国产化研发方向是技术进步的有效途径。
摘要：介绍了石墨板轧制生产线研发制造过程,阐述了轧制工艺流程和主要技术参数,描述了生产线设备组成,分析了生产线设计技术要点和制造调试关键点。该线的投入使用,加快了国产石墨板轧制设备替代进口的步伐。
柔性化焊装生产线的应用 篇8
柔性化焊装生产线具有适用范围广、产品适应能力强、设备利用率高等优点,在汽车行业的应用越来越广泛。与其它焊装生产线相比,柔性化焊装生产线通常具备以下几个方面的优势。
a.能够实现投入与产出比的最大化。在汽车冲压、焊装、涂装、总装四大工艺中,焊装工艺对车型之间的差异化是最敏感的。一般情况下,不同车型对应不同的工艺及工装设备。柔性化焊装生产线可以对工装、设备、人员、场地等进行充分利用,在一条焊装生产线上实现多款车型的焊接,实现焊装生产线搭建的投入与产出的最大化。
b.能够满足多款车型同时混线生产。焊装生产线所生产的车型须与营销系统的需求相匹配,单日的生产计划中可能会出现多款车型混线生产的情况。柔性化焊装生产线可以满足不同车型在单个生产班次内灵活切换,使生产系统更好地匹配销售终端。
c.能适应快速改型换代的需要。当前汽车市场消费者对汽车的个性化需求增多,围绕新产品的市场竞争日益激烈,企业为了生存和发展必须不断开发适应市场需求的新产品。一款新车型的投产必然伴随着新焊装生产线的建立或者对原有焊装生产线进行改造,一条成功的柔性化焊装生产线,可以把这种改造的潜力更好地发挥出来,在最短的时间内完成对生产线的搭建。
与普通焊装生产线一样,柔性化焊装生产线由焊接设备、输送系统、定位工装三个主要组成部分,而且三个部分都满足柔性化设计的需要。
2 焊接设备
传统的焊装生产线通常以人工工位为主,辅以少量的机器人自动化工位来承担人工操作困难或无法完成的工作。近年来,这一焊装生产线构建形式已逐渐被主流汽车厂商抛弃,转而采用自动化程度越来越高的焊装生产线。首先,汽车车身的焊接强度对于整车的安全性至关重要,因此焊接生产过程中对生产一致性的要求非常高,在这一点机器人具有人力无法企及的优势;其次,人工成本的增加及技术快速发展带来的机器人成本降低,为汽车厂商在焊装生产线搭建中选择机器人提供更多的有利条件。
与普通焊装生产线相比,柔性化焊装生产线需要用到更多的机器人,国内汽车企业一些新型的柔性化焊装生产线构成中,自动化率可以达到80%以上。图1所示为江淮某车型柔性化焊装生产线,其自动化率达到了90%,人工仅负责送料及焊接过程的监控,基本实现了无人化生产。
柔性化焊装生产线采用大量机器人进行工作,与其柔性化生产的特点是息息相关的。首先,不同车型的生产其焊接工艺是不相同的,包括焊接参数、焊点数量、焊接位置、操作姿态等复杂内容,焊接机器人可以通过程序的切换轻松兼容多款车型的焊接工作,人工工位无法实现;其次,不同车型的生产需要会应用到不同型号的焊接设备及定位工装,机器人可以通过端头的快换系统快速切换抓具、焊枪等工具,而且在节拍满足需要的情况下,同一台机器人可以切换多种不同形式的工作端,例如可以先连接抓具抓件,然后脱离抓具更换焊枪进行焊接,机器人的这种高效及通用化是人工工位无法具备的;再次,柔性化焊装生产线负担多款车型生产,对生产节拍的要求非常高,一些先进的柔性化焊装生产线生产节拍可以达到单台车60 s甚至更快,因此柔性化焊装生产线更多地采用机器人上件及焊接。
3 输送系统
柔性化焊装生产线的输送系统须满足多款车型共用的要求,在输送方式的选择上既要保证输送过程的快速、稳定,还要满足多款车型的差异化要求,目前应用比较多的是辊床台车、EMS、链式输送等多种输送方式相结合。
3.1 辊床台车输送系统
柔性化焊装生产线主线输送系统首先要满足高速生产的要求,其次要具备柔性化共用的条件。以焊装生产线上应用较多的往复杆输送系统为例,由于往复杆输送系统安装在夹具平台上与夹具平台实现一体化,而夹具平台结构复杂无法满足柔性化要求,因此并不适用于柔性化焊装生产线。目前柔性化焊装生产线应用较多的是辊床输送系统,最先进的高速辊床在工位之间的输送速度可以达到6 s以下,最大负载约为2 000 kg甚至更高,采用闭环编码系统控制重复定位精度,具有高速、高效、高精度的优点,非常适合高节拍要求的柔性化焊装生产线应用。台车与辊床配套使用并用于车身定位,其上有不同车型的定位单元,通过定位单元的切换来满足不同车型的输送,可以满足柔性化焊装生产线的定位要求。江淮某焊装生产线的辊床台车输送系统见图2。
3.2 EMS输送系统
EMS输送系统通过输送小车在轨道内进行循环,实现工件在不同线体之间的输送,自动化程度高,且定位单元结构简单易于实现柔性化。在柔性化焊装生产线中,EMS输送系统主要应用于分线到主线间的输送,例如从发舱线将发舱总成输送到主线的下车体合拼工位,从侧围线将侧围总成输送到主线车身合拼工位等。由于输送小车的运行需要搭建环形轨道,占用空间比较大,因此通常布置于二层平台。图3所示为江淮焊装生产线上侧围总成的EMS输送系统,机器人在侧围总成工位将左/右侧围总成挂到EMS小车上,小车在轨道上流转到主线的车身预拼工位,机器将左/右侧围总成取下与下车体进行合拼。
3.3 链式输送机
链式输送机分为普通链式输送机和积放链式输送机,焊装车间应用较多的是积放链式输送机。链式输送系统具有自动化程度高、柔性化强、成本低、输送距离长、输送速度快等优点,可以进行总成的输送,也可以进行白车身的输送,在焊装车间应用较广泛。在柔性化焊装生产线上,采用链式输送较多的是侧围线,通常用于侧围线的序间输送。这是由于侧围线须布置多款车型的焊接夹具,每个工位占用区域远大于普通焊装生产线,序间距离被拉长,积放链式输送机可以根据实际需要来布置输送链的长度,且积放链式输送机最大的优点是具备储运功能,可以在积放链上布置多个挂件单元,每个挂件单元的运转彼此独立,不会因为输送距离延长而增加生产节拍。图4所示为江淮焊装生产线上的积放链式输送机,其挂件和取件都是通过机器人来实现。
4 定位工装
定位工装的作用是保证焊接过程中的尺寸精度,控制批量生产中的尺寸稳定性,是焊装生产线非常重要的一个组成部分。为了满足柔性化焊装生产线对于自动化、高节拍、高柔性化的要求,在定位工装中除了采用传统的装焊夹具,还会用到精定位抓具。
4.1 装焊夹具
装焊夹具可通过两种途径实现不同车型之间的柔性化共用。第1种是在同一夹具上布置不同车型的定位单元,通过气缸实现定位单元的伸缩、翻转等切换工序,从而满足不同车型的定位要求;第2种为开发与车型相对应的专用夹具,通过夹具的整体切换来适应不同车型的生产。第1种方式实现成本较低,但应用非常受限,必须保证不同车型间绝大多数的定位单元可以共用,通过少数定位单元的切换就能完成车型的切换,例如同一系列车型长轴、短轴车可以采用这样的柔性化夹具。第2种方式优点是不用考虑车型之间的差异化,缺点是成本高、占用区域大,因此在生产线上不能大量应用,主要应用于上件集中、定位精度要求高、定位单元需要密集布置的工位,如侧围总成焊接工位、下车体合拼工位、车身总拼工位等。
在采用第2种装焊夹具形式的焊装生产线上,焊接区域通常划分为存储区和工作位,夹具通过切换系统可在存储区和工作位之间任意切换。夹具切换系统是指将每种车型的专用夹具都置于台车上,台车安装于滑行轨道上,在切换的时候工作位夹具通过轨道移出工作位放到库区,同时需使用的夹具从存储区滑移到工作位。图5(a)所示为江淮柔性化焊装生产线上侧围线某工位的平面布局,从图中可以看出该工位共有6个存储位和1个工作位,最多可以满足6款车型的夹具存储及切换。图5(b)所示为现场的实物布局,规划中的6个存储位已使用4个,未来仍可满足两款新车型的投产。
4.2 精定位抓具
机器人抓具系统包括机器人、抓具、快换机构、抓具支架、电控系统等组成,通常用于工件的抓取上件,而精定位抓具就是在普通抓具基础上进行升级,将原来只用于抓取板件的粗定位单元变更为精定位单元,使之具有夹具的定位精度。在柔性化焊装生产线大量采用精定位抓具进行主焊线上附件的定位,如后围、A柱内板、顶盖横梁、前围上盖板等,适用于车型多、节拍要求高的柔性化焊装生产线。与装焊夹具相比,精定位抓具的特点如下。
a.占用空间少。不同车型的抓具可以纵向放置在抓具支架上,占用空间小,可以布置在主焊线边上的闲置空间。
b.切换速度快。装焊夹具在存储位和工作位的切换速度慢,通常需要上百秒,而精定位抓具可以通过连接在机器人上的快换机构与机器人快速连接和脱离,不同抓具的切换通常在十几秒内就可以完成。
c.适用于自动化线上附件的定位,板件一般结构简单,抓具上只需要简单的定位单元布置就可以实现定位焊接。
d.需配合精定位料架或上件滑台等具有精确定位功能的上件工装使用,确保工件在抓取位置的精确性及一致性,否则在抓具定位无法保证准确。精定位抓具及精定位料架见图6。
5 结束语
车身标准化柔性生产线的探讨 篇9
随着我国汽车生产规模的快速发展以及市场竞争全球化, 顾客和市场需求正朝多样化、个性化发展, 汽车业已由传统的单品种、大批量生产方式向多品种、中小批量及“变种变量”的生产方式过渡。为了加快产品上市速度、降低项目风险, 建设柔性化生产线已经成为共识, 而标准化的柔性生产线又将汽车焊装柔性生产线的技术向前推进了一步。
标准化柔性生产线的优势
柔性生产线应具备以下特征:可以满足车型的柔性, 即具备同平台多车型或跨平台车型共线生产的能力;可以满足生产方式的柔性, 即能满足任意混流生产或批量生产的生产方式;可以满足产能的柔性, 即能够较容易完成产能提升的需求。
标准化柔性生产线则是指不同的生产线使用了相同的解决方案, 配备了相同或相似的设备, 使用了相同的生产工艺。因此, 标准化柔性生产线具备以下优势:
(1) 由于配备相同的设备, 使用相同的生产工艺, 所以在生产设备、生产工艺流程和质量管理方面实现了三个标准的统一, 将产品的不合格率降低到了最低限度, 提高了产品质量, 提升了竞争力。
(2) 标准化的柔性生产系统能帮助汽车生产企业迅速应对市场变化, 跟上消费者的需求, 这是汽车企业提高竞争力的关键。
(3) 由于使用了标准化的配置, 生产线的开发和建设周期大大缩短, 使用周期大大延长, 降低了投资, 提高了效益。
(4) 标准化的配置使生产线的故障率降低, 维修保养变得更加简单。
支撑标准化柔性生产线的要素
要建设或开发一套标准化的柔性生产线, 需要众多的要素支撑, 其中车身结构和工艺是基础, 夹具的柔性技术是关键:车身的结构和生产工艺决定了生产流程, 具有相似车身结构和定位要求的车型, 其生产线较容易实现柔性共线, 反之车身结构差距较大或生产工艺区别太大的产品, 其共线生产的难度较大, 即使勉强共线生产, 经济性也不一定好;焊接生产线中刚性最强的设备是定位夹具, 是制约柔性化生产的关键, 定位夹具特别是关键定位设备结构的标准化和模块化, 带动了标准化柔性生产线技术的发展。
全球五大车企标准化柔性生产线的应用
1.丰田的全球车身生产线
丰田的“全球车身生产系统”, 是全球第一条标准化的柔性生产线, 是对汽车制造业的一大贡献, 开创了将生产线标准化的时代。有机构认为, 丰田竞争力强大很重要的因素就在于它的“全球车身生产系统”, 丰田全球标准化柔性线的主线部分有两套核心设备——总拼夹具系统和精定位台车 (GEO Pallet) 。
丰田标准化的内总拼夹具系统如图1所示, 内定位夹具从敞开式的车身上部落入车身内部, 并通过docking (夹具定位机构) 对夹具进行定位, 然后夹紧单元从内部对上车身定位, 焊接完成后夹具打开并被举升到安全高度, 车身向前输送。各车型的专用定位夹具放置于二层平台的夹具库, 通过水平及垂直输送系统搬运到docking上。丰田下车身定位的柔性是通过精定位台车即GEO Pallet实现, 通过在生产线的端头设置四台机器人切换pallet支撑, 满足不同车型的不同定位需求。
2.大众的标准化车身生产线
大众标准化生产线的核心设备是上车身定位使用康采恩框架结构的总拼, 下车身定位使用夹具翻转或分度器旋转的方式。
如图2所示, 定位对上车身定位的GATE (定位夹具) 分布在车身两侧, 定位GATE的docking由四根带定位功能的立柱组成, GATE库置于空中, 通过升降和水平输送机构将GATE送到docking上, docking把GATE锁紧后夹紧单元对上车身进行定位。
3.通用汽车的标准化柔性生产线
标准化柔性线在通用汽车的应用范围更广, 涵盖了机舱、前后地板、侧围、下部线和主焊线。通用分总成使用的标准化的small pallet (小型精定位台车) 柔性生产线 (见图3) , 机舱、前地板、后地板和侧围使用这种解决方案, 线体分上下两层, 上层是工作层, 车身通过小型精定位台车和精定位机器人抓手定位, 并通过切换台车和机器人抓手实现多车型的切换, 下层是返回层, 线体端头设置台车库, 用于储存不同车型的台车。一个标准工位的夹具系统构成由small pallet、small pallet docking、GEO抓手、抓手docking、搬运机器人、G E O抓手存放库构成 (见图4) 。small pallet为精定位随行夹具, 重复定位精度达±0.1mm, 输送线将small pallet及车身分总成输送至指定位置, 并对pallet进行精确定位, 搬运机器人使用GEO抓手抓取新上零件, 并通过docking对抓手进行精定位, 其他焊接机器人对车身分总成进行焊接。该生产线可满足4平台6车型65JPH的柔性生产需求。
主线和下部线工位的下车身定位使用large pallet (大型精定位台车) 定位, 通过pallet内部单元切换或pallet整体切换的方式, 实现多车型的切换, 主拼工位的上车身使用open gate (开放式总拼夹具) 定位 (见图5) , 其余工位使用机器人GEO抓手进行定位。
4.日产汽车的标准化柔性生产线
日产根据其车身的结构特点及定位系统开发了标准化的柔性主焊线, 其下车身有两套定位孔, 一套给精定位台车用, 满足包括机器人补焊在内的非GEO工位的工艺需求, 另一套定位孔用在精度要求更高的定点焊工位。在定点焊工位, 车身跟台车分离后, 使用夹具对车身重新进行定位, 台车和夹具通过单元的切换实现多车型的柔性;主拼工位根据车身结构特点, 将夹具分成前后两段, 对上车身进行定位, 不定位B柱, 自动化程度低的生产线使用人工吊具, 自动化程度高的就用机器人抓手 (见图6) 。
5.现代汽车的标准化柔性生产线
现代汽车同样将一级分总成以及下部线、主线都进行了柔性化和标准化设计, 地板总成及各一级分总成将所有的夹紧单元固定于可滑动的夹具上, 所有夹具放置于夹具库中, 根据车型的不同输送系统将对应夹具调出 (见图7) 。该方案的优点是对整套夹具的重复定位精度要求不高, 成本较低, 维护难度小;地板补焊线及车身总成线采用模块化的方式, 下车身使用带四面旋转夹紧单元机构的GEO Pallet定位。总拼工位上车身使用四面体夹具定位。四面体夹具的优点是适应面广, 不管车身是否有预装都可使用, 缺点是结构太大, 焊接接近性一般。
结语
柔性生产 篇10
近年来,学者们对柔性作业车间分批调度研究成果相对较少。Low等[2,3]通过仿真验证了工件分批调度可缩短机床等待时间,并提高机床利用率及缩短生产周期,但未提出分批方案。孙志峻等[4]针对固定路线的柔性作业车间调度问题,提出一种动态分批调度方法,但由于工件加工路线缺乏柔性,算法缺乏说服力。曾强等[5]针对作业车间提出了等量分批的方法,但该方法批量一旦确定,便无法改变,无法适应柔性作业车间灵活多变的生产环境。吴秀丽等[6]针对对多品种小批量的作业车间,采用多目标权重法求解该问题,但是该车间调度问题规模较小,不具有说服力。针对以上算法不足,本文提出柔性分批调度优化算法,同时解决子批和批量的分批。通过算法自动分批并把相应的子批进行排序来缩短制造周期。
1 柔性作业车间分批调度
1. 1 问题描述
柔性作业车间分批调度问题可概述为: 1个作业车间有M台机床,待加工工件N种,每种工件Q个,在确定总子批数n时,将每类工件随机分为N个子批,并且对应随机批量。每类工件有着确定的工艺次序,任一子批中的任一道工序可在任意机床上进行加工。调度目标是将给定的所有工件总子批随机分批,确定每类工件的子批数与对应的子批批量,并将所有子批排序为任一调度子批选取合适的加工路线,使得生产周期最小。在加工过程中须满足以下约束: 1在加工开始时,任一工件可选择任意机床进行加工。2若两个子批选择同一台机床进行加工,子批加工须有先后顺序,不能同时进行加工。3若同一子批的工件进行加工时,对于该子批的上道工序全部加工结束才能进行下工序。4任意工件一旦在选择加工的机床上加工,加工时间市确定的。
1. 2 数学模型
变量定义: N为待加工工件种类; Qi为第i种工件的数量; M为该作业车间所具有机床总数; K为从M台机床中选择K台机床; n为所有工件总的子批数; ni为第i种工件子批总数; Ji为第i中工件的子批; Li为Ji子批对应的批量; Oi为第i中工件的工序数; Fi为第i种工件的完工时间; Sijok为第i种工件的j子批的第o道工序在选定的设备k上开始加工的时间; Fijok为第i种工件的j子批的第o道工序在选定的设备k上结束加工的时间; tijok为第i种工件的j子批的第o道工序在选定的设备k上单件加工时间; C为所有工件的最后结束加工时间。
根据上述柔性作业车间分批调度问题,建立符合实际的数学模型如下
式( 1) 表示通过不同的调度方案,比较所有工件最后结束加工时间,取出最小的结束加工时间对应的调度方案。式( 2) 表示将所有工件总子批随机分为N份; 式( 3) 表示在确定每类工件的子批数后对应随即批量的调度子批; 机式( 4) 当Xijok= 1时,表示第i种工件的j子批的第o道工序在选定的机床k上进行加工; 式( 5) 当Yjefgk= 1,表示第j子批的第e道工序和第f子批的第g道工序都在选定的机床k上进行加工,并且工序e先于工序g加工。式( 6)表示同一子批中的工件选择在同一台机床上进行加工,它的后一道工序需要前一道工序加工完成后才能进行加工; 式( 7) 表示同一子批中的工件选择在不同机床上进行加工,它的后一道工序需要前一道工序加工完成后才能进行加工; 式( 8) 表示同一台机床k不能同时加工两个工序。
2 遗传算法
2. 1 子批与批量柔性分批方法
在柔性作业车间分批调度问题需解决: 1给定所有工件总子批数n,将总子批随机分为N份,确定每类工件的总子批数Ni。2将每类工件的生产批量Qi随机分为Ni份,得出每类工件每个子批对应的批量是随机产生的。决策者给定所有工件总子批数n,每类工件的子批数和对应的随机批量是由算法自行产生。给定所有工件总子批n = 6,工件总数N = 4,只需在1 ~ 6内产生3个随机数,若这3个随机数为1,2,4,这样便得出( 1,2,1,2) 4种工件的子批数,第一种工件不分批,第二种工件分为2子批,以此类推; Qi均为8,以第四种工件为例在1 ~ 7内随机产生1个随机数,若这个随机数5,便得到第4种工件分为2个子批对应的批量为( 5,3) 。
2. 2 编码方法
柔性作业车间分批调度问题需确定每类工件子批数与对应的随机批量。因此将柔性作业车间柔性分批调度的编码分为2个部分: 一部分基于工序的编码,确定所有调度子批中工件加工的先后顺序; 另一部分是基于机床的编码,即为所有调度子批中工件的任一道工序确定加工机床。通过这两部分的编码,得出柔性作业车间调度分批调度问题的可行解。1个传统的单件FJSP调度问题,不涉及批量[7,8],如表1所示。在表1的基础上增加批量,假设每种工件有8个。具体描述染色体的编码方法以表1为例。
以2. 1章节中的子批与批量分批方案为例,文中引入虚子批,当子批分批方案为( 1,2,1,2) 时,以该子批分批方案中最大子批数,即n4= 2。此时总子批数为4×2 = 8。引入2个虚子批,使得基于机床的编码的合法化。假定一条染色体基于工序编码为1 - 2 - 3 - 4 - 5 - 6 - 7 - 8 - 8 - 6 - 7 - 4 - 3 - 2- 1 - 5 - 3 - 4 - 5 - 2 - 1 - 8 - 6 - 7。基于工序编码1 ~ 8具体意义,如表2所示。其中5,7为虚子批( 进行交叉操作与变异操作时可变的) 。
另一条基于机床的编码为[1 2 1; 1 1 3; 1 2 3; 34 1; 2 2 1; 5 2 3; 2 4 5; 1 2 1 ]( 基于机床的编码以matlab中的矩阵方式表达) ,矩阵中的行号对应表2中的数字号。工件批量矩阵为[8 0; 3 5; 8 0; 5 3]。工件批量矩阵中的行号代表对应每类工件批量分批方案。假设工件批量矩阵的第一行代表第一种工件只有1个子批,而对应的5,7为虚子批。取出基于机床编码的第一行[1 2 1],对应的机床为M1- M2- M1,加工时间为[2 3 1]×8 =[16 24 8]。后面的以此类推。
2. 3 初始解
由于遗传算法对初始解的质量依赖性较大。采用一种优化初始解产生策略: 随机产生基于工序的编码,即产生随机的工序加工顺序,对于小规模的作业车间调度问题可以对应每个工序的可选加工机床中任意选择两台,产生任意一个[0,1]随机数e,如果0 < e < 0. 8,选择加工时间较短的机床,反之,选择加工时间较长的机床[9]。若遇到中等规模的作业车间调度问题,可以从对应的每个工序可选加工机床中任意选择可选择机床总数的一半。产生任意[0,1]的随机数,如果0 < e < 0. 8,选择加工时间较短的机床,反之,选择加工时间较长的机床。( 文中的0. 8属于调试值)
2. 4 交叉操作
针对柔性作业车间分批调度问题不仅要确定所有子批中工件的先后加工顺序,而且还须确定所有子批中工件的工序所选择的机床。对于基于工序编码采用张超勇等[10]提出的POX交叉,对于基于机床编码采用双亲行交叉。
2. 4. 1 基于工序编码染色体的交叉操作
将所有的工件随机分为2个集合J1和J2。染色体子代1、子代2分别继承父代1、父代2中集合J1内的工件对应的基因,子代1、子代2的其余基因则分别由父代2、父代1删除已经继承的基因后所剩的基因按顺序填充。
2. 4. 2 基于机床编码染色体的交叉操作
取出初始种群( 种群个数为偶数) 中连续的2个染色体: 父代1、父代2,得到2个机床编码的矩阵。将任何一类工件的对应的所有子批,进行行互换。交叉操作: 随机[0,4]内产生一个整数,若该整数为2,则选中第二类。记录第二类工件的所有子批的行号。即父代1的第2行和第6行与父代2的第2行和第6行。
2. 5 变异操作
对于基于工序编码染色体采用均匀分布试验的变异操作; 而对于基于机器编码染色体采用单亲列变异分别设计如下。
2. 5. 1 基于工序编码染色体的变异操作
均匀分布试验变异操作: 在种群中的任取一个染色体作为父代,随机产生一个[0,1]的数f,若0 <f < 0. 5将染色体中的所有基因进行倒序处理得到子代,变异操作: 若0. 5 < f < 1随机选择染色体的任意一个基因插入到染色体的最前面。其余基因顺序保持不变,得到子代。若选择子代1的第10位基因插入到最前面,得到子代1。
2. 5. 2 基于机床编码染色体的变异操作
取出初始种群中任意取出父代,将任何一类工件的所有子批,任意两行进行与行的互换。随机产生一个[0,4]的整数,变异操作: 若该整数为2,记录第二类工件的所有子批行号,第二行与第六行,进行交换。( 若所有子批行号总数大于2,随机选择两行进行交换)
2. 6 选择操作
本文采用锦标赛选择方法。锦标赛选择就是从种群中随机选择2个个体,通过比较2个的适应度值,保留优胜个体,淘汰劣质个体,直至种群个数与父代种群个数相同,停止选择。在种群初期,采用锦标赛选择法,选择最优个体,而当连续几代的最优个体适应度仍未更新,产生一定比例的新个体,替换旧个群,避免过早收敛。
2. 7 算法流程
步骤1: 初始化参数,包括种群规模,迭代次数,交叉概率和变异概率;
步骤2: 产生初始种群,随机生成种群规模为N的初始种群;
步骤3: 交叉操作。将种群进行两两交叉,这样便得到N个子代,合并父代和子代的种群,得到一个种群规模为2N的新种群;
步骤4: 将新生成的种群进行变异操作;
步骤5: 选择新种群的优胜个体。将新种群采用锦标赛选择,选择出N个优胜个体;
步骤6: 判断算法是否到达终止条件,若满足终止条件,转步骤7,若不满足,将步骤5产生的N个个体作为初始种群,并转步骤3;
步骤7: 输出优化结果。
3 数值模拟
对一个4×6型( 4种工件,6台机床) 的柔性作业车间问题进行计算机仿真,参数使用文献[7]和文献[8]的实例数据,遗传算法参数设置: 交叉概率为0. 85,变异概率为0. 1。每种工件需要生产8个,比较整批调度和分批调度的生产周期,如表3所示。
( 1) 整批调度的调度方案及生产周期文献[7]与文献[8]中的实例数据,即文中的表1,文献[7]与文献[8]中得出的最优解均为17,但表1是单件调度,而现在每种工件需要生产8个。整批调度就是将每种工件当做是一个工件,实质就是单件调度,每道工序在可选择机床上的时间是原来单件调度的8倍,故整批调 度的最优 的Makespan为17×8 = 136。
( 2) 分批调度的调度方案及生产周期。调度方案: 11 - 6 - 5 - 5 - 10 - 2 - 7 - 10 - 4 - 8 - 9 - 9 - 3- 11 - 8 - 6 - 2 - 5 - 1 - 3 - 12 - 7 - 1 - 11 - 12 - 4- 7 - 2 - 10 - 6 - 9 - 12 - 8 - 1 - 4 - 3n = 8,工件1不分批,工件2不分批,工件3分为( 4,2,2) 3个子批,工件4分为( 5,2,1) 3个子批,其中表3中5,6,10,11为虚子批,故在实际调度中,时间为0。最优Makesapn为80对比整批调度和柔性分批调度,得出分批调度的Makespan为80,优于整批调度的136。
4 结 语
柔性作业车间柔性分批调度问题是在柔性作业车间调度问题上进行拓展与延伸,符合目前作业车间生产的实际情况。本文采用遗传算法解决柔性作业车间柔性分批调度问题,引入子批与批量柔性分批策略。对比整批调度方案和分批调度方案,仿真结果表明,分批调度能缩短生产周期,显示所提出方法的有效性。
