并行生产线的批量分割和调度优化

第１０卷第１１期２００４年１１月

计算机集成制造系统

ＣｏｍｐｕｔｅｒＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＳｙｓｔｅｍｓ

Ｖ０１．１０Ｎｏ．１１

ＮＯＶ．２００４

文章编号：１００６—５９１１（２００４）１１—１４０８一０８

并行生产线的批量分割和调度优化

张晓东，严洪森

（东南大学自动化研究所，江苏南京２１００９６）

摘要：研究了一类并行生产线上生产调度和批量分割的同时优化问题。给出了产品在生产线上连续加工时产品批量的完工时间计算公式，并证明了该公式的正确性。考虑相邻批次在生产线上加工会产生重叠，给出了产品批量开工时间的一个下界。证明了批量连续发交时保证缓冲区总是可用的充分条件，并在此基础上提出了一个求解批量开工时间的迭代算法，该算法计算复杂度与批量大小无关。最后通过建立的批次发交模型和提出的批量分割启发算法，构造了一种基于遗传进化的启发式方法以求解该类问题。计算实验表明，该方法通过批量分割可以有效地平衡生产线上的负荷。

关键词：并行生产线；调度；批量分割；发交；遗传进化

中图分类号：ＴＰｌ０文献标识码：Ａ

Ｏ引言

目前对并行生产线机器调度问题的研究已比较成熟Ｅ１￣４１，文献Ｅｑ给出一种启发式算法求解并行机调度问题；文献［２］提出了一种基于组合规则的遗传算法求解最小化完工时间并行多机调度问题。但对并行生产线批量确定和调度问题的研究却很少；文献Ｅ５］虽然用启发式方法结合门槛接受法（Ｔｈｒｅｓｈ—ｏｌｄＡｃｃｅｐｔｉｎｇ，ＴＡ）和模拟退火法（ＳｉｍｕｌａｔｅｄＡｎ—ｎｅａｌｉｎｇ，ＳＡ）给出了一种解决该类问题的方法，但将一条生产线等同于一台机器，而对于生产线的批量生产，批量的完工时间和单件工时之间并不象单台机器一样呈简单的正比关系，因此该方法不能描述生产线的真实过程；文献［６］针对作业车间调度问题给出一种批量分割算法，在优化调度的同时对批量进行调整，从而得到了一个更好的调度解。

本文给出一种并行生产线的生产调度和批量分割问题，在安排产品生产顺序的同时，需要确定每种产品的发交批次和各批次的批量大小。该并行生产线发交的产品将作为下一级生产单元的输入，因此不同批次不能同时发交。所有待生产产品按照准备工作的不同可以划分为几个不同的产品族（准备工作相同的划为一个产品族）。如果相邻发交批次产品属于相同产品族时，在下一级生产单元生产时将不需要进行准备工作，否则需要考虑准备工作占用设备的时间，另外还需要考虑产品在生产线上的分配以保证生产线生产节拍的平衡。由于不同的批量分割方案对应不同的调度性能，而批量分割本身是一个动态未定的过程，显然无法用常规线性规划模型进行求解。本文对此类情况进行了分析，针对并行生产线上批次发交问题给出了优化模型，而批量分割问题则使用提出的次优批量分割算法进行分割，但由于批次发交模型仍然十分复杂，无法用常规线性或非线性规划方法进行求解。鉴于目前生物送化算法在求解大型复杂问题中表现出的优越性能‘７’８］，本文利用遗传算法解决批次发交问题，最后通过一个算例验证了该算法的有效性。

收稿日期：２００３—１２—１７；修订日期：２００４—０１—１６。

基金项目：国家自然科学基金资助项目（６０４４３００１）。

作者简介：张晓东（１９７４一），男，山东临沂人，东南大学自动化研究所博士研究生，主要从事敏捷制造、生产计划与调度等研究。

Ｅ－－ｍａｉｌ：ｚｗａｎｇ＠ｓｅｕ．ｅｄｕ．ｃｎ。

第１１期张晓东等：并行生产线的批量分割和调度优化

１并行生产线批次发交模型

１．１问题描述

设生产车间有ｚ７条功能相同的并行生产线，有他７种产品需要加工，并分属于不同的产品族，每种产品的需求为ｄ；（ｉ一１，２，…，规７），所有产品将分为ｋ７批进行发交，发交有先后顺序，且不同批次产品不能同时发交，如果相邻两个批次产品属于同一产品族，则这两个批次的产品在后续车间中的生产可以连续进行，无需准备工作，否则需要进行额外的准备工作才能开始后一批次产品的生产（这里设准备时间与要加工的产品无关）。另外，每一生产线的生产单元（机器）之间无缓冲区，其终端有一容量有限的缓冲区，用来临时存放等待发交的产品。如何将产品合理地分配到各生产线上进行加工，并确定发交批次，以平衡各生产线的生产节拍，减少下一级生产单元准备工作的次数，使生产得以顺利进行，是一个值得研究的问题。

１．２批次发交模型

在建立批次发交模型之前，首先对生产线上的产品生产给出５个假设：

假设１任一产品加工所需设备一旦空闲，该产品即开始加工。

假设２任一产品一旦加工完毕，即可进入缓冲区等待发交，且忽略产品进入缓冲区所需要的时间和从缓冲区发交到下一级生产单元的时间。

假设３任一批量的发交都是连续的，即同一批量中任一产品的发交时间等于前一产品在下一级生产单元的加工完成时间。

假设４任一批次从开始加工到完成只能在同一条生产线上进行。

假设５并行生产线功能相同，即任一产品可在任一生产线上加工。

定理１假设产品ｉ的加工批量为ｉ７，该产品共有ｍ７道工序，需在ｍ７台串行机器上加工；同一个产品的不同工序不能同时加工，必须等前一工序完成后才能开始下一道工序；一台机器只能加工一道工序，不能同时加工多道不同的工序；任意两台串行机器之间无缓冲区，在最后一台机器后面设置一缓冲区，容量为无限且忽略产品进入缓冲区所需要的时间。则一批中第九个产品的完工时间ｃ矶可以由式（１）确定：

Ｃ。ｎ＇ｎ—ｒｆｌ，＋∑Ｐ。＋（行一１）￥每Ｐ。，

Ｊ一１

Ｊ一１

挖一１，２，…，ｉ７。（１）式中，Ｐ口为产品ｉ的第歹道工序的加工时间，ｒ４。为产品ｉ的加工批量中第１＂／个产品第歹道工序的开始加工时间，ｒ｛１。为初始条件，已知。

证明：首先，该产品顺利加工完成需要满足以下两个必要条件：

（１）工序约束，即同一个产品的不同工序不能同时加工，必须等前一工序完成后才能开始下一道工序：

～。≥ｒｉ（ｊ－１）。＋Ｐｉ（卜１），Ｊ一２，３，…，ｍ７；，ｚ一１，２，…，ｉ７。（２）（２）机器约束，即产品在某台机器上只能一个一个地加工，不能一起加工。因此，对某道工序上的一批待加工产品，有机器约束：

～。≥ｒｉｊ（，ｒ１）＋Ｐ＃，ｊ一１，２，…，ｍ７；咒一２，３，…，ｉ７。（３）首先证明第咒个产品第ｍ道工序的完工时间Ｃ抽。满足：

‰≥ｒｆｌ，＋蚤ｐ。＋（咒＿１）蠹如

ｍ一１，２，…，ｍ７；咒一１，２，…，ｉ７。（４）用数学归纳法证明：

（ｉ）咒一１；ｍ一１，２，…，ｍ７

．ｆｍ≥ｒｉｌｌ＋ｎｐ

ｎ，结论成立。

（ｉｉｉ）竹一２，３，…，ｉ７；优一２，３，…，ｍ７

．设ｎ＝ｌ，ｍ＝ｋ＋ｌ和ｎ＝ｌ＋ｌ，ｍ＝ｋ（ｋ≥ｌ，Ｚ≥１）时，结论成立，即：

三竺抖１

％抖。）。≥ｒｎ。＋∑Ｐ口＋（ｚ一１）面承Ｐ口，

嘶㈣≥ｒｎ。＋壹夕“＋ｚ去户口。

则有

ｃｉ（抖１）（外１）≥ｍａｘ｛ｃ谴（斗１）＋Ｐｆ（抖１），ｃｌ（抖１）ｚ＋Ｐｉ（抖１））≥ｍａｘ｛ｒｎ。＋∑九＋ｚ耐每夕ｄ＋ｐ船㈨，ｒｉｌ。＋∑ｐｄ＋

＾。抖１（ｚ＿１）替＃＋㈣）邓。，＋∑ｋ＋－Ｉ口＋ｍａｘＰＰＰｍａｘ㈨一（ｚ一１）毋ａ≯＃＋ｆ（抖１））一ｒｎｌ＋∑口＋｛（ｚ—Ｊ—ｌ。ｉ二１

１）ｍａｘｐｆｉ＋ｍａｘｐ＃，（Ｚ一１）ｍａｘｐｉ＋Ｐｆ（抖１））一ｔｌｌ，一ｌｔ＝ｌ，＝ｌ

＋萎夕。＋ｚ嵩如

立

成

沦

结

如

。∑闩

＋

司

‰

彬

≥

‰

广

２

ｌ

一

扎

ａ

计算机集成制造系统第１０卷

所以，式（４）成立。

再由式（４）可得：

嗡ｎ≥ｒｎ?＋州Ｅ

ｐ“怕＿１）叠如

挖一１，２，…，ｉ７。（５）

ｍ，

如果取ｍａｘ户ｄ作为所有工序的工时，则可以得

Ｊ一１

到第札个产品完工时间的一个上界：

‰一≤“ｔ＋蚤夕“＋（咒＿１）叠蚧

咒一１，２，…，ｉ７；（６）由式（５）和式（６）可以得到：

，ｎ，，

Ｃｉｍ＇ｎ—ｒｉｌｌ＋∑ｐ。＋（咒一１）罩每ｐ。，

Ｊ＝１Ｊ一１

，ｚ一１，２，…，ｉ７；（７）证毕。

下面给出并行生产线批次发交调度模型。假设：

ｚ。一第忌批发交的产品数量，ｋ一１，２，…，ｋ７；

力（忌）一第ｋ批发交的产品号；

９（忌）一第ｋ批生产占用的生产线；

ｐ。一第ｉ种产品第歹道工序生产所需单件工时，ｉ一１，２，…，挖７，－『一１，２，…，ｍ７；

“一第ｋ批产品的开工时间；

ｎ。一第ｋ批产品的发交时间；

玩一第１条生产线的终端缓冲区容量，单位为产品个数，ｚ＝１，２，…，Ｚ７；

ｅｉ一第ｉ种产品在下一级生产单元上的单件工时；

ｄｉ一第ｉ种产品的需求量；

ｙ。一第ｉ种产品所属产品类别号；

ｍ（ｚ）一第ｚ条生产线上需要加工的产品批数；

矗（１，托）一第ｚ条生产线上第Ⅳ批加工的批次号，彤＝１，２，…，撒（Ｚ）；

气一第ｚ条生产线上第Ⅳ批加工任务的完工时间；

＆一第忌批产品在下一级生产单元生产时所需要的准备时间；

ｓ：一第ｉ种产品在下一级生产单元加工时所需要的准备时间；

＾一运算符。如果Ｃｔ—ｂ，则口＾６—１，否则口＾ｂ一０。

目标函数：

这里利用最小化并行生产线最大完工时间来平

衡生产节拍，并考虑到减少下一级生产单元准备工作的次数，则目标函数为：

＾’

Ｊ—ｍｉｎ｛ｍａｘ‰）＋∑＆）。（８）

ｌ≤￡≤Ｌ，ｌ≤Ｋ≤ｍ（Ｄｋ—＝—ｌ

由定理１，生产线ｚ上第彤批的批次完工时间可以由式（９）得出：

ｍ，

％７－－－－‰。）＋∑Ｐｍ（ｆ’蛐＋

』一１

ｍ，

（ｚ＾（ｆ。。）一１）ｍａｘ夕Ｄ（＾（￡，。））ｉ。（９）考虑假设１和假设３，批量开工时间主要由以下两个因素决定：

（１）任一批次中第一个产品的任一工序，需要等其紧前批最后一个产品相应工序占用的机器转入空闲时，才能开始加工。

定理２定理１在推导时假定了批量中第一个产品的各道工序为连续加工并且线端缓冲区容量为无限（即缓冲区总是可用），因此在确定各批开工时间时也必须保证这个条件。在该条件下，第ｚ条生产线第Ⅳ＋１批开工时间为：

ｒ＾。，．井。，一孟≯｛ｃ。一∑声。。川∽Ⅵ一∑Ｐｐ。川，。。ｍ，），

”‘‘

』＝肺＋１ｊ＝１

七一１，２，…，ｒｅ（１）一１；ｌ一１，２，…，１７；（１０）

ｒｈ（ｍ）一０，Ｚ一１，２，…，Ｚ７。（１１）证明：第１条生产线第彤批中最后一个产品各道工序加工完毕、各相应机器转入空闲的最迟时间为：

ｍ，

ｒ细＝％一∑ｐ鲫（ｆ＇龇，，ｍ＝１，２，…，ｍ７。（１２）ｊ＝，，斗１

当第ｍ台机器转入空闲时，第Ⅳ＋１批第一个产品的第仇道工序即可开始加工；当开工时间为：

ｈ（ｆ．井。，一孟≯｛ｒ枷一∑夕口。Ⅷ。井ｍ，Ｊ），

１’…

ｉ一１

石一１，２，…，ｒｅ（１）一１；Ｚ一１，２，…，Ｚ７（１３）时，第Ⅳ＋１批第一个产品各道工序的加工可以保证为连续的，因此式（１３）中的“（ｆ．。＋１）可以作为第Ⅳ＋１批的开工时间，将式（１２）代入式（１３）即可得到式（１０）。

另外，任一生产线上第一批产品的开工时间都为０，即式（１１）。证毕。

（２）由于定理１推导的一个条件是缓冲区无限（缓冲区总是可用），而本文中的缓冲区为有限，为此定理３给出缓冲区总是可用的一个充分条件。

定理３如果批量中任意一个产品的完工时间

第１１期张晓东等：并行生产线的批量分割和调度优化

不小于其前在相同生产线Ｚ上进行生产的第ｂ，个产品的发交时间，则可以保证缓冲区总是可用的。

证明：因为缓冲区容量有限，所以批次的开工时间必须考虑缓冲区现有容量的限制。本文中缓冲区的容量是以产品的个数来度量的。根据假设２，任一产品生产完毕即可进入缓冲区，缓冲区中产品发交时进入下一级生产单元的时间和生产线上产品进入缓冲区的时间可忽略不计。如果批量生产中任意一个产品的完工时间不小于其前在相同生产线ｚ上进行生产的第ｂ。个产品的发交时间，那么当该产品加工完成时，缓冲区剩余的容量已经允许该产品进入缓冲区，所以此时缓冲区总是可用的。证毕。

推论１批量生产连续的一个充分条件为批量大小不大于缓冲区容量。

证明：当批量大小不大于缓冲区容量时，由定理３可得，批量中第Ｘ个产品的完工时间只需不小于其前在相同生产线ｚ上进行生产的第ｂ。个产品的发交时间，即可保证缓冲区可用，即

．三∥

ｔ＇ｈ（ｔ∽、＋∑ｐ仍（Ⅲ，Ⅲ，Ｊ＋（ｚ一１）ｍａ，ｘｐｏ＜ｈ＜ｔ∞Ⅵ≥Ｊ＝１

’一‘

口ｋ（ｂＩ－升１），（１４）式中，口ｋ为第ｚ条生产线第Ⅳ批产品之前第Ｘ个产品的发交时间。

这样，当批量开工时间为

ｂｚ—ｍ—Ｉ

Ｙｈ（‰）＝ｍａ，ｘ｛ａｋ（ｂＩ－－升１）一∑Ｐｏ＜ｈ＜ｔ，枷。Ｊ一（ｚ一１）…

Ｊ一１

州，

ｍａｘｐｏ（＾（ｚ，。）），Ｊ）（１５）时，缓冲区总是可用的。因此当批量大小不大于缓冲区容量时，总是可以找到一个批量开工时间，使得批量生产为连续生产。证毕。

下面给出推论２，在推论２的基础上给出算法１，以求解当前批量的开工时间。

推论２假设生产线ｚ上第彤批产品的批量ｚ川∞不大于同一生产线上其紧前批的批量，则在推论１的前提下，满足定理３的批量开工时间可以由式（１６）和式（１７）给出：

ｍ，

ｒｈ（１，Ｄ＋∑夕鲫（ｆ’挑Ｊ≥ａｈ（ｔ，，１）＇（１６）

』兰１

ｍ，

Ｓ．ｔ．ｅｏ（ｈ（ｔ．，１））≤ｍａｘｐｏ（ｈ（／，。））。ｊ５

』一１

三。，

ｒｈ（１∽＋∑Ｐｏ（ｈ（ｔ。ＤⅥ＋（ｚ＾“，Ｄ一１）ｍａ，ｘｐｏ（ｈ＜ｚ，扪．ｊ≥ｊ＝１

Ｊ～

（１７）

ｍ’

８?‘?Ｐ鲫（ｆ＇训）＞１警夕鲫（ｆ’川√ｏ

证明：由于批量连续生产时任意两个产品的完

仇，

工时间只差一个ｍａｘｐ鲫（ｆ＇Ｄ¨，因此当ｅ酗（ｆ＇。＿１））≤

Ｊ一１

一

ｍａｘｐ鳓∽枷，ｊ时，在满足推论１的前提下，只要第盯批中第一个产品的完工时间不小于其紧前批的发交时间，则第Ⅳ批中任一产品完工时，缓冲区都是可用

ｍ，

的。当８鲫（ｆ．。＿１））＞ｍａｘｐ鲫（２．∽，ｉ时，在满足推论１的前提下，只要第彤批中最后一个产品（第ｚ圳∞个产品）的完工时间不小于其紧前批中第ｚ枷，。，个产品的发交时间，则第Ⅳ批中任一产品完工时，缓冲区都是可用的。证毕。

考虑定理３、推论１和推论２，可以得到一个满足缓冲区容量限制且批次生产为连续生产的批次开工时间。但由于定理３和推论１无法用等式的形式给出，这里给出一个算法以求解满足定理３的当前批量开工时间，假定所有批量大小已经满足推论１。

算法１满足定理３的当前批量开工时间的求解算法

步骤１读取初始化参数，包括当前批次号ｃｕｒｂａｔｃｈ—ｎｏ、与当前批次位于同一生产线上且已加工完的批次集ｐｒｅｂａｔｃｈ—ｌｉｓｔ（存储各批次的批量、按加工先后次序排序、单件工时和发交时间）、当前批次批量ｃｕｒｂａｔｃｈ—ｈｕｍ、临时批量ｔｂａｔｃｈ—ｎｔｌｍ一０、缓冲区容量ｂ；、批次集中正在处理的批次号ｐｒｅ—ｎｏ、批次集中正在处理批次的批量ｐｒｅ—ｈｕｍ、当前批次开工时间ｓｔ—ｃｕｒｂａｔｃｈ一０和临时变量ｓｔ—ｔｅｍｐ一０（存储计算过程中得到的最早批量开工时间）。

步骤２设置ｔｂａｔｃｈ—ｎｕｍ—ｃｕｒｂａｔｃｈ—ｈｕｍ。

步骤３判断ｐｒｅｂａｔｃｈ—ｌｉｓｔ是否为空。如果为空，则转步骤５，否则从ｐｒｅｂａｔｃｈ＿ｌｉｓｔ的末尾取出一个批次将批次号赋值给ｐｒｅ—ｎｏ，其批量赋值给ｐｒｅ—ｈｕｍ并转步骤４。

步骤４如果ｐｒｅ—ｈｕｍ≥ｔｂａｔｃｈ—ｈｕｍ，则由推论２中的式（１６）和式（１７）可计算出ｔｂａｔｃｈ—ｈｕｍ个产品连续加工的最早开工时间ｓｔ—ｔｅｍｐ，取ｍａｘ｛ｓｔ—ｔｅｍｐ，Ｓｔ—ｃｕｒｂａｔｃｈ）作为当前批次的开工时间ｓｔ—ｃｕｒｂａｔｃｈ，并转步骤５；否则由推论２中的式（１６）和式（１７）计算ｐｒｅ—ｈｕｍ个产品连续加工的最早开工时间ｓｔ—ｔｅｍｐ，并取ｍａｘ｛ｓｔ—ｔｅｍｐ，ｓｔ—ｃｕｒｂａｔｃｈ）作为当前批次的开工时间ｓｔ—ｃｕｒｂａｔｃｈ，并设ｔｂａｔｃｈ—ｈｕｍ

计算机集成制造系统第１０卷

步骤５将得到的批次开工时间Ｓｔ—ｃｕｒｂａｔｃｈ与式（１０）和式（１１）决定的批次开工时间进行比较后，取较大的一个作为新的批次开工时间。

步骤６输出当前批次开工时间Ｓｔ—ｃｕｒｂａｔｃｈ。

批次发交顺序约束：

相邻批次产品发交时，后一批次必须等前一批次发交完成且下一级生产单元上的相应准备工作做完之后，才能开始发交：

ａ＾≥口卜１＋ｅＤ（卜１）ｚ（｝－１）＋轧，ｋ一２，…，ｋ７，（１８）口１≥ｓｌ。（１９）批次发交约束：

假设任一批次的发交是连续的，则任一批次的发交时间与开工时间必须满足如下关系

ｍ，

口＾＋ｅｏ（＾）（ｚ±一１）≥“＋∑ＰＤ（跏＋（ｚｔ一１）

Ｊ一１

仇，卅’

ｍａｘｐｏ（ｋ）Ｊ，ｅｏ（＾）＜ｍａｘｐｏ（＾）Ｊ；（２０）Ｊ＝ｌＪ＝ｌ

ｍ，，

口。≥ｔ＂ｋ＋∑Ｐｍ）Ｊｅｏ（ｋ）≥南Ｐ鳓小（２１）Ｊ＝１Ｊ一１

需求约束：

考虑产品生产必须满足需求，有：

＾’

∑［（ｉ＾ｐ（愚））ｚ。］一ｄ；。（２２）

ｋ‘。。。＝——ｌ

批次准备时间约束：

如果相邻两批次产品分属于不同产品族，则需要做准备工作：

Ｓｋ一（１一Ｙｏ（卜１）ＡＹｏ（＾））Ｓ。Ｏ（＾），ｋ一２，…，愚’，（２３）５１一ｓＤ（１）。（２４）上述变量需要满足非负约束：

以≥０，ｃｋ≥０，“≥０，ａ＾≥０，＆≥０，‰≥０。（２５）２基于遗传进化的启发式批量分割与调度集成优化算法

２．１问题的遗传表示

文献［８］在对平行机器提前／拖后调度问题的研究中提出一种表示方法，将特殊符（＊）引入染色体中与工作群组成一条染色体，（＊）作为分割符将工作群分成不等的几份，并将这些工作群指派到各个机器上，有效地解决了平行机器上的调度问题。由于本文中不仅有文献［８］中所提的机器指派问题，还有任务发交批次的问题，而且上述两个问题无法在一个染色体中表示，因此采用分段表示的方法，其中一段染色体利用产品号的排序来描述产品的发交批次，另外一段染色体用生产线号作为基因值，表示前一段染色体对应位置产品所指派的生产线，两段染色体的结合可以给出任一生产线上不同产品的加工顺序（同一生产线上排在前面的先加工）。这里给出一个染色体及其表示的调度解，染色体为［１，３，２，５，４］［１，２，２，１，１］，该染色体表示的产品发交顺序为１，３，２，５，４，其中产品１，４，５按照１，５，４的顺序在第一条生产线上生产，２，３按照３，２的顺序在第２条生产线上生产。

２．２评估和选择运算

对染色体进行评估，首先由任意一条染色体仇（愚一Ｉ，２，…，ｐｏｐ—ｓｉｚｅ；ｐｏｐ＿ｓｉｚｅ为种群规模）得到其对应的产品发交顺序和生产线指派情况，然后由式（８）～式（２４）给出该染色体对应调度解的目标函数值，（仇）。举例说明如下，给出染色体［１，３，２，５，４］［１，２，２，１，１］，先确定各生产线上第一批产品的开工时间，即由式（１１）得出产品１和产品３的批次开工时间，由式（１８）～式（２１）计算其发交时间，由式（２３）～式（２４）计算准备时间。然后，依次计算后续批次的开工时间，即由式（１０）和算法１获得产品５和产品２的批次开工时间，由式（１８）～式（２１）计算其发交时间，由式（２３）～式（２４）计算其准备时间，重复该过程可获得其他后续产品的批次开工时间、发交时间和准备时间。将各生产线上最后发交批次的开工时间带入式（９）可得到各生产线的最大完工时间，将各生产线最大完工时间和各批次准备时间带人式（８）即可获得目标函数值。最后根据适值函数ｅｖａｌ（仇）一Ｊ。；一Ｊ（仉）计算染色体的适值（Ｊ。。。为当前代中染色体对应解的最大目标函数值），对各染色体进行评估。染色体的选择运算采用经典的赌轮选择法，个体被选中的概率与其适值成正比，因此各染色

ｐＯｐｓｉｚｅ

体的选择概率为ｐ（ｖｋ）＝ｅｖａｌ（ｖｋ）／∑ｅｖａｌ（ｖｋ），然

＾＝ｌ

＾

后计算各染色体累积概率ｑ（ｖ。）一∑Ｐ（ｑ），通过与［ｏ，１］区间内均匀分布的随机数ｒ进行比较，如果ｒ≤ｑ。则选第一个染色体口。，否则选第ｋ个染色体ｕ。（２≤忌≤ｐｏｐ—ｓｉｚｅ），使得ｑ＾一１＜ｒ≤吼成立。

２．３交叉运算

交叉运算的作用是将父代染色体中的较优性能保留到子代中去，由于是分段编码，应该分别进行交叉，对于描述发交批次的一段染色体，由于与调度解的结构类似，采用部分映射交叉（ＰａｒｔｉａｌＭａｔｃｈｅｄＣｒｏｓｓｏｖｅｒ，ＰＭＸ）Ｌ７Ｊ，步骤如下：

步骤１随机选择父代染色体１中不同的两个

第１１期张晓东等：并行生产线的批量分割和调度优化

点，这两个点之间的部分即为参与交叉的基因块。

步骤２交换父代染色体１和２中选出的基因块，产生两个子代。

步骤３确定交叉部分的映射关系，找出增加、减少和重复的基因值。

步骤４根据映射关系修正两个子代染色体。

对描述产品线指派的一段染色体可直接采用两点交叉，由于产品可以使用任意一条生产线进行生产，交叉后得到的子染色体肯定是合法的，无须修正。

２．４变异运算

变异运算可以使得求解过程很容易地跳出局部最优点，保证算法的全局搜索性能。这里对第一段染色体（表示产品的发交顺序）采取两点变异，即在第一段染色体中随机选取两个基因值进行互换，同时在第二段染色体中相应位置的基因值也应该互换，以确保变异前的生产线指派；对第二段染色体采取单点变异，通过在值域内给变异点随机指定一个值来实现变异。

２．５批量分割启发算法

批量生产的优点是很明显的，产品成批加工可以减少准备工作的时间和次数，并可以简化调度，更容易得到较好的调度结果。因此，按照尽可能进行批量生产的原则，并且考虑定理３推论１的结论，给出一个次优的批量分割算法。

算法２次优的批量分割算法

步骤１读入批量大小ｂａｔｃｈ—ｎｕｍ，缓冲区容量ｂｕｆｆｅｒ—ｓｉｚｅ。

步骤２如果ｂａｔｃｈ—ｎｕｍ＞ｂｕｆｆｅｒ—ｓｉｚｅ，则从原批次中分出ｂｕｆｆｅｒ—ｓｉｚｅ个产品作为一个新的批量，更新批量大小ｂａｔｃｈ—ｎｕｍ—ｂａｔｃｈ—ｈｕｍ—ｂｕｆｆｅｒ—ｓｉｚｅ并转步骤２；否则转步骤３。

步骤３结束。

２．６基于遗传进化的启发式批量分割与调度集成优化算法

算法３基于遗传进化的启发式批量分割与调度集成优化算法

步骤１初始化算法参数，包括：种群规模ｐｏｐ—ｓｉｚｅ，最大遗传代数ｇａ—ｎｕｍ，交叉率Ｐ。，变异率Ｐ。，父代种群ｐｏｐ。一｛Ｄ），子代种群ｐｏｐ。一｛Ｄ），最佳染色体集ｃｈｒｏｍｏ—ｂｅｓｔ＋一｛仍），当前代最佳染色体集ｃｈｒｏｍｏ—ｂｅｓｔ＝｛Ｄ｝，全局最优适值ｆｉｔｎｅｓｓ—ｂｅｓｔ＋一Ｍａｘ＿ｔ，当前代最优适值ｆｉｔｎｅｓｓ—ｂｅｓｔ一０，当前代数

ｃｕｒ—ｈｕｍ，最优批量调度集ｏｐ—ｓｃｈｅｄｕｌｅ＝｛Ｄ）。

步骤２利用算法２对每个初始批量按照缓冲区大小进行分割，避免因缓冲区容量不够引起的生产阻塞，并将各批量归人相应产品族。

步骤３根据２．１节产生初始种群ｐｏｐ。。

步骤４根据２．２节中给出的评估方法，对父代种群ｐｏｐ。进行评估，计算各染色体的适值并将最佳染色体放入ｃｈｒｏｍｏ—ｂｅｓｔ，相应的最佳适值赋值给ｆｉｔｎｅｓｓｂｅｓｔ。如果ｆｉｔｎｅｓｓｂｅｓｔ＜ｆｉｔｎｅｓｓｂｅｓｔ＋，则更新全局最优适值ｆｉｔｎ．ｅｓｓ—ｂｅｓｔ。一ｆｉｔｎｅｓｓ—ｂｅｓｔ、当前代最佳染色体集ｃｈｒｏｍｏ—ｂｅｓｔ’?－－ｃｈｒｏｍｏ—ｂｅｓｔ和最优批量调度集ｏｐ—ｓｃｈｅｄｕｌｅ。

步骤５用２．２节中提到的赌轮选择法对父代种群ｐｏｐ。进行选择，产生子代种群ｐｏｐ。。

步骤６用２．３节和２．４节中的交叉变异方法对子代种群ｐｏｐｚ进行交叉和变异运算。

步骤７对子代种群ｐｏｐ。进行评估，计算各染色体的适值并将最佳染色体放人当前代最佳染色体集ｃｈｒｏｍｏ—ｂｅｓｔ，相应的最佳适值赋值给ｆｉｔｎｅｓｓ—ｂｅｓｔ。如果ｆｉｔｎｅｓｓ—ｂｅｓｔ≤ｆｉｔｎｅｓｓ—ｂｅｓｔ。，则更新全局最优适值ｆｉｔｎｅｓｓ—ｂｅｓｔ’＝ｆｉｔｎｅｓｓ—ｂｅｓｔ、当前代最佳染色体集ｃｈｒｏｍｏ—ｂｅｓｔ’＊－－ｃｈｒｏｍｏ—ｂｅｓｔ和最优批量调度集ｏｐ—ｓｃｈｅｄｕｌｅ；否则用ｃｈｒｏｍｏ—ｂｅｓｔ。替换子代ｐｏｐ，中的最差染色体。

步骤８更新父代种群ｐｏｐｏ—ｐｏｐｌ，设置ｃｕｒ—ｎｕｍ—ｃｕｒ—ｈｕｍ＋１。如果当前代数小于最大遗传代数，即ｃｕｒ—ｎｕｍ＜ｇａ—ｎｕｍ，则转步骤４；否则转步骤９。

步骤９输出最优批量调度集ｏｐ—ｓｃｈｅｄｕｌｅ。

算法中Ｍａｘ—ｔ为一个很大的常数。

３算例研究

例１算法３用ＶＣ＋＋６．０实现，计算环境为ＰｅｎｔｉｕｍＩｌｌ４５５ＭＨｚ，Ｗｉｎ２０００Ｐｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌ，２５６Ｍ内存。表１中给出一个生产计划及其相应的工艺参数，共有两条并行生产线，每条生产线的终端缓冲区容量为１０，在次级生产线上相邻两个批量属于不同产品族时，需要准备时间，这里准备时间都为１０ｍｉｎ。

图１给出了当批量不按照ｂｕｆｆｅｒ—ｓｉｚｅ，而是按照一个给定的最大批量进行分割（即将算法２步骤２中的ｂｕｆｆｅｒ—ｓｉｚｅ替换为给定的最大批量然后进行分割，当最大批量为ｂｕｆｆｅｒ～ｓｉｚｅ时，即为算法２）时，

计算机集成制造系统第１０卷

随着给定最大批量的变化，最优目标值和最大完工时间的变化趋势。从图中可以看出，利用算法２得到的批量分割方案是一个较优方案。

表１生产计划表

单件工时／次级生产单元

产品号工序号需求数量产品族

ｒｉｌｌｌ２单件工时／ｒａｉｎ

１１２．６１

１２２１１２．１９９．００２

３１２．４１

１１２．６８

２２１６１２．１３９．００２

３１２．３２

１１２．１２

３２２６１２．９６９．ＯＯ１

３１２．５４

１１２．５２

４２２７１２．８６９．００１

３１２．５９

１１２．３４

５２１０１２．４３９．００２

３１２．２５

１１２．０３

６２１７１２．４６９．００２

３１２．７０

对例１，用算法３进行计算，遗传代数为１０００，种群规模为６０，交叉和变异概率都取０．６，经过１４．９６２ｓ得到最优目标函数值为９１１．８６，最大完工时间为８９１．８６ｍｉｎ，发交完成时间为１０９９．００ｍｉｎ，

厘

窖

Ｈ

假

＿Ｋ

堪

最大批量

调度甘特图如图２所示。

图２中相邻灰色长条的重迭部分为相邻加工批次同时在生产线上加工引起的，如果前面一个批次的前几道工序已经加工完毕，其占用的相应工位即转为空闲状态，此时如果下一批次已经到达，即可直接上线进行加工，即后一批次的开工时间可以比前一批次的完工时间早。这样可以充分利用生产线的加工能力，使生产节拍加快。

另外，从图２中可以看出，属于同一产品族的批次都安排在了相邻的发交批次中进行发交，且该算例中的调度结果已经是准备工作最少的一种情况（只需两次准备工作）。两条生产线上的负荷均衡，生产节拍也基本平衡。因此从计算结果可知文中提出的批次发交模型和算法３是有效的。

４结束语

本文针对一类并行生产线中的批量分割和调度问题给出了一种集成优化方法。考虑了车间中发交批次的确定和批量分割对生产线平衡的影响，建立了批量发交模型并给出了一个次优的批量分割算法，最后用遗传算法将两者有效地结合起来，给出了一种基于遗传进化的启发式方法，并通过算例验证了该方法的有效性。需要指出的是，本文中的批量分割规则只是一种次优的分割方法，是建立在定性分析和实验基础之上的，如何给出更好的分割规则，将是一个值得研究的问题。

ｊ型

塘

皿

ｇ

皿苷

图１最大分割批量与最优目标函数值和最大完工时间之间的关系

最大批量

第１１期张晓东等：并行生产线的批量分割和调度优化１４１５生产线

Ａ—Ｂ—ｃ表示第Ａ种产品属于Ｂ产品族批量大小为Ｃ

图２批次加工和发交顺序

参考文献：

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Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｂａｔｃｈｓｐｌｉｔｔｉｎｇａｎｄｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇｆｏｒｐａｒａｌｌｅｌｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｌｉｎｅｓ

ＺＨＡＮＧＸｉａｏ—ｄｏｎｇ，ＹＡＮＨｏｎｇ—ｓｅｎ

（Ｒｅｓ．Ｉｎｓｔ．ｏｆＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ，ＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖ．，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００９６，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｋｉｎｄｏｆｐｒｏｂｌｅｍｏｆｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｌｙｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇｂａｔｃｈｓｐｌｉｔｔｉｎｇａｎｄｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇｆｏｒｐａｒａｌｌｅｌｐｒｏｄｕｃ—ｔｉｏｎｌｉｎｅｓｗａｓｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ａｆｏｒｍｕｌａｗａｓｄｅｒｉｖｅｄｔｏｄｅｔｅｒｍｉｎｅｃｏｍｐｌｅｔｉｏｎｔｉｍｅｏｆａｂａｔｃｈ，ｗｈｉｃｈｗａｓｐｒｏｄｕｃｅｄｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙｏｎｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ１ｉｎｅ．Ｔｈｅｎａｌｏｗｅｒｂｏｕｎｄｗａｓｇｉｖｅｎｔｏｔｈｅｓｔａｒｔｉｎｇｔｉｍｅｏｆａｂａｔｃｈｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｔｉｍｅｏｆｗｈｉｃｈｏｖｅｒｌａｐｐｅｄｔｈａｔｏｆｔｈｅｉｍｍｅｄｉａｔｅｌｙｐｒｅｖｉｏｕｓｂａｔｃｈ．Ａｎｄａｓｕｆｆｉ—ｃｉｅｎｔｃｏｎｄｉｔｉｏｎｔｏｓｅｃｕｒｅａｎａｖａｉｌａｂｌｅｂｕｆｆｅｒｄｕｒｉｎｇａｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｂａｔｃｈｄｅｌｉｖｅｒｙｗａｓｐｒｏｖｅｄ．Ｂａｓｅｄｏｎｉｔ，ａｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄｔｏｏｂｔａｉｎｔｈｅｂａｔｃｈｓｔａｒｔｉｎｇｔｉｍｅ．Ｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙｏｆａｌｇｏｒｉｔｈｍｗａｓｎｏｔｒｅｌａｔｅｄｔｏｔｈｅｂａｔｃｈｓｉｚｅ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｗｉｔｈｔｈｅｂａｔｃｈｄｅｌｉｖｅｒｙｍｏｄｅｌａｎｄｐｒｏｐｏｓｅｄｂａｔｃｈｓｐｌｉｔｔｉｎｇｈｅｕｒｉｓｔｉｃａｌｇｏｒｉｔｈｍ，ａｇｅ—ｎｅｔｉｃｅｖｏｌｕｔｉｏｎｂａｓｅｄｈｅｕｒｉｓｔｉｃｍｅｔｈｏｄｗａｓｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄｔｏｓｏｌｖｅｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍ．Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｃａｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｂａｌａｎｃｅ１０ａｄｓｏｆｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ１ｉｎｅｓｗｉｔｈａｂａｔｃｈｓｐｌｉｔｔｉｎｇ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐａｒａｌｌｅｌｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｌｉｎｅｓ；ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ；ｂａｔｃｈｓｐｌｉｔｔｉｎｇ；ｄｅｌｉｖｅｒｙ；ｇｅｎｅｔｉｃｅｖｏｌｕｔｉｏｎ

Ｒｅｃｅｉｖｅｄ１７Ｄｅｃ．２００３；ａｃｃｅｐｔｅｄ１６Ｊａｎ．２００４．

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并行生产线的批量分割和调度优化

作者：张晓东， 严洪森

作者单位：东南大学,自动化研究所,江苏,南京,210096

刊名：

计算机集成制造系统

英文刊名：COMPUTER INTEGRATED MANUFACTURING SYSTEMS

年，卷(期)：2004，10(11)

被引用次数：4次

参考文献(8条)

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相似文献(8条)

1.期刊论文方叶祥.钱存华.蒋南云.郑宝龙.崔志勇.Fang Ye-xiang.Qian Cun-hua.Jiang Nan-yun.Zheng Bao-

long.Cui Zhi-yong基于遗传禁忌算法的双资源约束下并行生产线调度研究-运筹与管理2007,16(5)

并行生产线调度问题兼有并行机器和流程车间调度问题的特点,是一类新型的调度问题.在考虑遗传算法早熟收敛特性和禁忌搜索法自适应优点的基础上,将遗传算法和禁忌搜索法结合起来,提出了基于遗传算法和禁忌搜索算法的双资源并行作业车间的调度优化问题算法,即考虑到了产品的调度受到机器、工人等资源制约的影响,对算法中种群的构造,适应度计算,遗传操作等方面进行了研究,最后给出了实例仿真和结论.

2.期刊论文庞哈利.万珊珊并行流程式生产线调度问题的概率分析求解算法-东北大学学报(自然科学版)

2003,24(4)

并行生产线调度问题兼有并行机器和流程车间调度问题的特点,是一类新型的调度问题.针对工件在各工序具有任意加工时间的一般并行生产线调度问题,构造了整数规划模型,设计了基于概率分析的求解算法.对随机生成的测试问题进行求解的实验结果表明了算法的有效性.

3.学位论文郭课生产过程的智能调度方法及其应用2009

实施CIMS的关键环节之一是生产调度，因此，无论是生产调度理论的研究还是应用系统的开发都受到学术界和企业界的关注。生产调度问题通常是多约束、多目标、随机不确定优化问题，已被证明是属于NP问题。很多研究表明，寻找调度问题的最优解是非常困难的，最有工程意义的求解算法是放弃寻找最优解的目标，转而试图在合理、有限的时间内寻找到一个近似的、有用的解。

本文系统研究了生产调度问题的遗传算法、神经网络、模糊理论等智能求解方法，并对以上方法进行了一些改进，成功的应用于工程实际。本文取得的主要研究成果如下：

1．系统的研究了多品种、小批量生产调度问题的基于统一时间离散化表示和非一时间离散化表示的两种建模方法，探讨了两种建模方法的关系及其转化方法，并将批处理过程优化模型扩展到批处理过程和连续过程共存的过程。研究了连续并行生产线多产品循环调度模型的建立方法，以及非线性生产调度模型的线性化方法。

2．系统的研究了运用遗传算法求解柔性车间生产调度问题的方法，详细讨论了柔性车间生产调度问题遗传算法求解的相关技术。针对实际生产调度问题中广泛存在的不确定性因素，讨论了模糊柔性车间调度问题的遗传算法求解方法。给出了用遗传算法求解某汽车发动机厂金工车间柔性调度问题的实例。

3．改进了基于Hopfield神经网络求解作业车间调度问题的方法。为了避免Hopfield神经网络可能收敛到局部极小的问题，把模拟退火算法应用于Hopfield神经网络求解，提出了随即神经网络生产调度方法。与已有的算法相比，本文提出的方法能保证神经网络的稳态输出可调。

4．研究了基于遗传算法的多品种、小批量生产调度方法，给出了具有离散变量和连续变量的多品种、小批量生产调度问题的遗传编码方法。针对企业生产过程中收到订单的时间一般不是预期的情况，提出了由订单变化引起的具有模糊交货期的连续生产过程动态调度方法，能够依据收到的订单实现动态调度。

4.期刊论文杨蕾.应保胜.瞿小冀.唐子谋.YANG Lei.YING Bao-sheng.QU Xiao-ji.TANG Zi-mou水钢并行棒材生产

为了解决水钢并行棒材生产线的批次调度问题,建立了并行棒材生产线短期调度优化数学模型,该模型以最小化轧制单元拖延完成时间为目标,将企业的生产能力、现有订单状况、设备状况以及不同规格产品间的工艺调整时间作为优化求解的约束.实例分析结果验证了该模型的有效性和实用性.

5.期刊论文丁慧强.李之岱.东明.DING Hui-qiang.LI Zi-dai.DONG Ming包装钢带并行生产线排产优化问题研究

-冶金经济与管理2006,""(4)

并行生产线的排产是一类复杂的调度问题.文章分析了某包装钢带企业的生产过程,针对并行生产线生产效率及模具调整时间的不同,在一个生产周期内,对整个问题进行分解排产,分别建立了高强度产品和普通强度产品的排产优化模型,并用LINGO语言进行了编程求解.计算实例表明该类排产模型适用于大规模并行线的排产问题,给企业制定生产计划提供了理论依据.

6.期刊论文陈昌领.袁德成.邵惠鹤多产品批处理过程调度的MILP建模-上海交通大学学报2002,36(8)

基于时间间隙的概念和连续时间描述,将设备、产品分配给时间间隙分别表达为两类0-1变量.采用一个时间轴,建立了具有并行生产线的单阶段多产品批处理过程的调度数学模型.模型表达为一个混合整数规划(Mixed Integer Linear Programming, MILP)问题.相对于已有的基于时间间隙描述的调度模型,该模型0-1变量少,且能处理顺序相关建立时间.求解采用分支定界法(BAB).计算表明,该模型求解速度快,松弛线性规划和MILP的最优解之差(Integrality Gap)小,尤其对包含多个相同批次的调度问题求解效果更为显著.

7.期刊论文陈昌领.刘长龄.袁德成.邵惠鹤单阶段多产品批处理过程的短期调度1.基本模型的建立-信息与控制

2002,31(2)

具有并行设备的多产品单阶段批处理过程短期调度问题需考虑订单发布时间、交货期,订单生产的顺序相关建立时间、禁止生产子序列,及设备的准备时间等生产约束.本文在考虑上述约束的基础的上,利用时间间隙的概念和连续时间表达,将设备、订单分配给时间间隙分别表达为两类0-1变量,建立了具有并行生产线的多产品单阶段批处理过程的短期调度数学模型.模型表达为一个混合整数规划(MILP)问题.该模型不但比已有的基于时间间隙描述的调度模型0-1变量少\,而且能优化多种目标函数.本文的第二部分将引入一些适当的启发性规则,减小了模型的规模,并应用大量的计算实例说明该模型的有效性和适用性.

8.学位论文张晓东生产计划与调度的集成优化2004

目前在解决生产计划问题时常常使用递阶优化算法进行求解，然而这些算法都存在着明显的不足，如生成的生产计划不能保证得到一个可行的调度解。因此本文针对几种情形提出了新的求解方法以避免上述算法的不足之处。首先针对递阶生产计划分解问题进行了研究，给出了求解该问题的两种算法，并通过大量算例对这两种算法的性能进行了评估。然后针对递阶生产计划分解方法的不足，重点研究了几类车间生产计划和调度的集成优化问题。并在与相应递阶分解方法比较的基础上，通过大量算例验证了本文提出的集成优化方法的有效性。

1.研究了一类典型jobshop车间的递阶生产计划分解问题，建立了五种生产计划分解模型，以满足不同生产目标的需要。由于上述模型为非线性规划模型，文中给出了线性化过程，将上述模型转化为线性规划模型，并利用常规的线性规划算法(文中利用卡马卡算法)进行了求解。但是当问题规模很火时，上述模型已不能使用常规的线性规划算法进行求解了，因此文中提出一种基于卡马卡算法的关联预测法米求解大规模问题。算例研究表明对于目标函数极大化问题，关联预测法平均比卡马卡算法快4.62倍，但是得到的最优目标值平均比卡马卡算法小0.06％。

2.针对一类零件加工有准备时间且为成批生产的jobshop车间，建立了生产计划与调度的整体优化模型，并提出了一种混合遗传算法(HGA)对其进行求解。文中分析了批量开工时间与批量和在制品存储量之间的关系，证明了批量开工时间的计算公式，该公式的计算复杂度与批量大小无关，因此极大地简化了模型的复杂程度。递阶生产计划模型中一般只给出设备的粗能力负荷，无法保证得到一个可行的调度解，因此本文建立了详细的调度约束，在此基础上进而给出设备的准确负荷，从而可以保证调度解的可行性。由于问题解的结构十分复杂，本文扩展了普通遗传算法染色体的表达方式，提出一种分段编码策略并对交叉和变异算子进行了相应修改，算法中引入了启发式调度规则来改善初始群体，可以有效地提高算法的计算效率。文中还提出了一种递阶生产计划和调度方法(HPPSA)对该问题进行求解，计算实验表明对于目标函数极小化问题，HGA获得的最优目标值平均比HPPSA小1

3.69％，但是HGA的计算时间平均比HPPSA多1.48倍。

3.研究了一类并行生产线上生产调度和批量分割的同时优化问题。给出了产品在生产线上连续加工时产品批量的完工时间计算公式，并证明了该公式的正确性。考虑相邻批次在生产线上加工会产生重叠，给出了产品批量开工时间的一个下界。然后证明了批量连续发交时保证缓冲区总是可用的充分条件，并在此基础上提出了一个求解批量开工时间的迭代算法，其特点是计算复杂度与批量火小无关。最后通过建立的批次发交模型和提出的批量分割启发算法，构造了一种基于遗传进化的启发式方法以求解该类问题。计算实验表明，该方法通过批量分割可以有效地平衡生产线上的负荷。

4.研究了一类多级制造系统中生产计划和调度的集成优化问题。对第一级车间，提出了零部件批量的完工时间计算公式，并证明了各设备上零部件加工应满足的加工顺序约束。对第二级车间，证明了当产品批量大于缓冲区容量时，产品批次连续生产的充要条件，然后利用提出的批量动态分割合并算法，对第二级车间的产品批量进行动态分割。文中将该算法与遗传算法相结合，提出了一种基于遗传进化的启发式算法(IGA)用于求解本文中的多级制造系统生产计划和调度集成优化问题。另外在IGA算法的基础上，按照递阶生产计划分解原理，提出了一种递阶分解算法(HPPGA)。计算结果表明对于目标函数极小化问题，HPPGA获得的最优目标值平均比IGA大13.58％。

最后将本文的研究成果应用于某汽车车身厂的汽车装配件制造执行系统中，开发了其中的生产计划与调度子系统。该子系统集成了文中的卡马卡算法与关联预测算法，通过计划自动编排使生产计划编制时间从原来的3人编2天缩短为40分钟，通过合理安排生产和优化资源(设备、工装、物料等)配置提高设备利用率10％，压缩在制品10％，提高了车间的现代化管理水平和员工的生产积极性。

引证文献(4条)

1.熊福力.严洪森.安玉伟一类新的混流装配线排产优化模型[期刊论文]-计算机集成制造系统 2009(12)

2.丁雷.王爱民.宁汝新Job Shop离散制造环境下的流水式调度技术[期刊论文]-中国机械工程 2009(24)

3.吴会江并行流水车间调度问题模型与算法研究[期刊论文]-科学技术与工程 2007(22)

4.张晓东.严洪森多级车间生产计划和调度的集成优化[期刊论文]-机械工程学报 2005(9)

本文链接：https://www.wendangku.net/doc/c917965903.html,/Periodical_jsjjczzxt200411015.aspx

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生产线平衡的改善-线的改善

生产线平衡的改善—”线”的改善 一、善于平衡的叙述: 1.管理是平衡的艺术; 2.生产部主管(经理)负责的是各车间之间的平衡; 3.生产车间主管(主任)负责的是各班组长之间的平衡; 4.生产组长(带线干部)负责的是各工序之间的平衡. 分级管理,在任何组织中都是最重要的管理实践! 二、生产线平衡的四个度量指标 1.平衡率=总标准工时÷(排线人数×瓶颈工时); 2.损失率=1-平衡率; 3.每线每小时产能=每小时秒数÷瓶颈工时秒数; 4.每人每小时产能=每线每小时产能÷排线人数. 建立量度指标是任何管理改善的基础! 三、生产线平衡四项指标演算(自然状态下) 平衡率=320÷12×60=44.44% 损失率=1-44.44%=55.56% 每线每小时产能=3600÷60=60(PCS/每线每小时) 每人每小时产能=60÷12=5(PCS/每人每小时) 四、生产线平衡四项指标演算(大线)

平衡率=320÷21×18=84.65% 损失率=1-84.65%=15.35% 每线每小时产能=3600÷18=200(PCS/每线每小时) 每人每小时产能=200÷21=9.5(PCS/每人每小时) 五、生产线平衡四项指标演算(小线) 平衡率=320÷5×74=86.48% 损失率=1-86.48%=13.52% 每线每小时产能=3600÷74=48.65(PCS/每线每小时) 每人每小时产能=48.65÷5=9.73(PCS/每人每小时) 六、产品订单与产线契合程度论证分析(1)

1.订单数量及瓶颈工时分布工时: 订单数量级分析,找出最具有代表意义的瓶颈工时是多少? 2.设定合理的假设条件做为计算基础: 4H换线一次?还是8H换线一次? 瓶颈工时以多少作为计算依据? 3.模拟分析与计算长/中/短线的最适当订单量: 长.中.短线的产能区间划分? 4.根据订单分布情况,计算所需的三种生产线数量: 长线多少条?中线多少条?短线多少条? 5.选择代表款产品进行长/中/短线预排: 只有经过实际预排才能论证长.中.短的可行性? 6.论证假设条件与模拟分析的正确性: 假设的论证条件与模拟分析的结果吻合吗? 7.生产线状态与订单形态配备论证结论: 方案可行性验状分析.

流水线与生产线

流水线与生产线

流水线与生产线 流水线 一、流水线技术的由来： 从前在英格兰北部的一个小镇里，有一个名叫艾薇的人开的鱼和油煎土豆片商店。在店里面，每位顾客需要排队才能点他（她）要的食物（比如油炸鳕鱼，油煎土豆片，豌豆糊，和一杯茶）。然后每个顾客等着盘子装满后坐下来进餐。 艾薇店里的油煎土豆片是小镇中最好的，在每个集市日中午的时候，长长的队伍都会排出商店。所以当隔壁的木器店关门的时候，艾薇就把它租了. 他们没办法再另外增加服务台了；艾薇的鳕鱼和伯特的油煎土豆片是店里面的主要卖点。但是后来他们想出了一个聪明的办法。他们把柜台加长，艾薇，伯特，狄俄尼索斯和玛丽站成一排。顾客进来的时候，艾薇先给他们一个盛着鱼的盘子，然后伯特给加上油煎土豆片，狄俄尼索斯再给盛上豌豆糊，最后玛丽倒茶并收钱。顾客们不停的走动；当一个顾客拿到豌豆糊的同时，他后面的已经拿到了油煎土豆片，再后面的一个已经

拿到了鱼。一些穷苦的村民不吃豌豆糊-但这没关系，这些顾客也能从狄俄尼索斯那里得个笑脸。 这样一来队伍变短了，不久以后，他们买下了对面的商店又增加了更多的餐位。这就是流水线。将那些具有重复性的工作分割成几个串行部分，使得工作能在工人们中间移动，每个熟练工人只需要依次的将他的那部分工作做好就可以了。虽然每个顾客等待服务的总时间没变，但是却有四个顾客能同时接受服务，这样在集市日的午餐时段里能够照顾过来的顾客数增加了三倍。 二、流水线定义：后道包装流水线 流水线是在一定的线路上连续输送货物搬运机械，又称输送线或者输送机。按照输送系列产品大体可以分为：皮带流水线、板链线、倍数链线、插件线、网带线、悬挂线及滚筒流水线这七类流水线。一般包括牵引件、承载构件、驱动装置、张紧装置、改向装置和支承件等。输送机可进行水平、倾斜和垂直输送，也可组成空间输送线路，输送线路一般是固定的。流水线输送能力大，运距长，还可在输送过程中同时完成若干

生产线平衡的计算及改善方法

生产线平衡的计算及改善方法 一、“节拍”、“瓶颈”、“空闲时间”、“工艺平衡”的定义 流程的“节拍”（Cycle time）是指连续完成相同的两个产品之间的间隔时间。换句话说，即指完成一个产品所需的平均时间。节拍通常只是用于定义一个流程中某一具体工序或环节的单位产出时间。如果产品必须是成批制作的，则节拍指两批产品之间的间隔时间。在流程设计中，如果预先给定了一个流程每天（或其它单位时间段）必须的产出，首先需要考虑的是流程的节拍。 而通常把一个流程中生产节拍最慢的环节叫做“瓶颈“（Bottleneck）。流程中存在的瓶颈不仅限制了一个流程的产出速度，而且影响了其它环节生产能力的发挥。更广义地讲，所谓瓶颈是指整个流程中制约产出的各种因素。例如，在有些情况下，可能利用的人力不足、原材料不能及时到位、某环节设备发生故障、信息流阻滞等，都有可能成为瓶颈。正如“瓶颈”的字面含义，一个瓶子瓶口大小决定着液体从中流出的速度，生产运作流程中的瓶颈则制约着整个流程的产出速度。瓶颈还有可能“漂移”，取决于在特定时间段内生产的产品或使用的人力和设备。因此在流程设计中和日后的日常生产运作中都需要引起足够的重视。 空闲时间是指工作时间内没有执行有效工作任务的那段时间，可以指设备或人的时间。当一个流程中各个工序的节拍不一致时，瓶颈工序以外的其它工序就会产生空闲时间。

这就需要对生产工艺进行平衡。制造业的生产线多半是在进行了细分之后的多工序流水化连续作业生产线，此时由于分工作业，简化了作业难度，使作业熟练度容易提高，从而提高了作业效率。然而经过了这样的作业细分化之后，各工序的作业时间在理论上，现实上都不能完全相同，这就势必存在工序间节拍不一致出现瓶颈的现象。除了造成的无谓的工时损失外，还造成大量的工序堆积即存滞品发生，严重的还会造成生产的中止。为了解决以上问题就必须对各工序的作业时间平均化，同时对作业进行标准化，以使生产线能顺畅活动。 “生产线工艺平衡”即是对生产的全部工序进行平均化，调整各作业负荷，以使各作业时间尽可能相近。是生产流程设计与作业标准化必须考虑的最重要的问题。生产线工艺平衡的目的是通过平衡生产线使用现场更加容易理解“一个流”的必要性及“小单元生产”（Cell production）的编制方法，它是一切新理论新方法的基础。 四、生产线工艺平衡的改善原则方法 1、首先应考虑对瓶颈工序进行作业改善，作业改善的方法，可参照程序分析的改善方法及动作分析、工装自动化等IE方法与手段； 2、将瓶颈工序的作业内容分担给其它工序； 3、增加各作业员，只要平衡率提高了，人均产量就等于提高了，单位产品成本也随之下降； 4、合并相关工序，重新排布生产工序，相对来讲在作业内容较多的

生产流水线的原理与设计

第三节流水生产组织 研究生产过程组织的目的，是为了在空间上和时间上合理地组织生产过程，提高劳动生产率和设备利用率，缩短生产周期，加速资金周转，降低产品成本。采用对象专业化的空间组织形式和平行移动的时间组织方式，是达到此目的的两个重要方法。而流水生产把高度的对象专业化的生产组织和劳动对象的平行移动方式有机地结合 起来，成为一种先进的生产过程组织形式。特别是在大量生产企业和成批生产企业中，流水生产占有十分重要的地位。 2.3.1流水生产的特征、形式和组织条件 一、流水生产的特征 流水生产是指劳动对象按一定的工艺路线和统一的生产速度，连续不断地通过各个工作地，顺序地进行加工并出产产品（零件）的一种生产过程组织形式。典型的流水生产线具有以下特点： 1、工作地专业化程度高，在流水线上固定生产一种或有限几种产品（零件），在每个工作地上固定地完成一道或几道工序。 2、生产具有明显的节奏性，即按照规定的节拍进行生产。 3、流水线上各工序之间的生产能力是平衡的，成比例的，即各道工序的工作地（设备）数同各道工序单件时间的比例相一致。设流水线上各道工序的工作地（设备）数分别为s1，s2，s3，…，s m，各道工序的单件时间分别为t1，t2，t3，…，t m，流水线节拍为r，为使流水线各工序之间保持平衡，必须有： （2.1） 4、工艺过程是封闭的，并且工作地（设备）按工艺顺序排列成链状，劳动对象在工序间作单向移动。 5、劳动对象流水般地在工序之间移动，生产过程具有高度的连续性。 将一定的设备、工具、传送装置和人员按照上述特征组织起来的生产线称为流水线。如果工作地（设备）是按工艺顺序排列，但不满足上述特征的要求，只能称为生产线。 二、流水线分类 1、按生产对象的移动方式 ①固定流水线。即生产对象固定不动，由不同工种的工人（组或队）携带工具按规定的节拍轮流到各个产品上去完成自己所担任的工序。这种生产组织形式适用于装配特别笨重、巨大的产品，以及在造船、建筑、工程施工等部门中采用。 ②移动流水线。即生产对象移动，工人和设备、位置固定，生产对象顺次经过各道工序的工作地进行加工或装配。这种生产组织形式在机械制造、服装等工业部门广泛采用。 2、按生产对象的数目 ①单一对象流水线。即一条流水线只固定生产一种产品。故又称为大量或不变流水线。 ②多对象流水线。即一条流水线上生产两种以上制品，并且按轮换方式不同，又可分为可变流水线、成组流水线和混合流水线。 3、按生产过程的连续程度

生产线平衡率

生产线平衡率的计算例子： 工位标准时间人数 1. 1 2. 1 3. 2 4. 1 5. 1 C/T:Cycle Time 一个作业中开始动作至下一个开始动作实施的总时间 Neck Time: 瓶颈工位时间，即最长的 CT 平衡率(LOB:Line Of Balance)=整个工程所需时间/ ( Neck Time*总人数) 一、若第 3 个工位是由两个人联合操作完成的，那是 二、平衡率 =++++/(6*=66% 三、CT(tact time or cycle time) 即节拍时间 = 四、标准产量 =3600/=215(PCS/H/LINE) 五、人均产量 =215/6=H 六、若第 3 个工位是由两个人并行操作完成的，那是 七、平衡率 =++++/(6*=81% 八、CT(tact time or cycle time) 即节拍时间 = 九、标准产量 =3600/=265(PCS/H/LINE) 十、人均产量 =265/6=44PCS/H 线平衡分析，这一基本技能与工作，工作与学习过的IE 朋友来讲都不会陌生，线平衡分析能做，但是大家又是如何利用线平衡分析来做改善的呢 线平衡分析是 IE 基础中的一项技能与工作，但这项工作只能反映现场一个状况而已，并不能在现场得到一个改善结果。线平衡分析，是效率提升改善的一个环节，那么也只能是改善环节中的统计与分析阶段。线平衡改善也就是效率提升工作，按照如下步骤制定工作进程表进行(一定要做好工作进程表) ： 一、选择改善对象 效率提升改善选择对象要有两个： 1、首先是要选择做效率提升改善产品型号，先利用P-Q图进行分析，用 ABC法进行选择几 个所要改善的产品型号备用。另外还要看看过去该产品的生产效率记录，初步估计其改善的效果有多大，然后再确定该产品。 2、选择所要改善的线体，线体的选择注重两个方面，一是要线体的人员必须要安定；二是要线体的组 长要有积极主动改善的思想，而且执行力要强，选择这一条是相当重要的，这必须要在平常工作中，长期观察，以及与产线组长沟通方可得到的，这也是改善中很关键的一个选择。 二、线平衡分析——统计分析阶段 线平衡分析也分为三个步骤： 1、线平衡统计：统计过程无非就是进行现场工时测量，没个工位时间测量至少10 组数据。 如果多数是设备作业，这个时候就要对设备进行时间测量。并记录下实际的产量。 2、线平衡分析：按照线平衡分析的方法进行。注意寻找瓶颈工位及时间，得到线平衡率是多少，这个 将作为改善的原始基础数据，以做改善过程中的对比用。 3、改善目标评估与确认：根据线平衡分析的数据，以及对各工位时间的掌握程度，初步估计需要提升

什么叫流水线生产

什么叫生产流水线 生产流水线是在一定的线路上连续输送货物搬运机械，又称输送线或者输送机。按照输送系列产品大体可以分为：皮带流水线、板链线、倍数链线、插件线、网带线、悬挂线及滚筒流水线这七类流水线。一般包括牵引件、承载构件、驱动装置、张紧装置、改向装置和支承件等。流水线输送能力大，运距长，还可在输送过程中同时完成若干工艺操作，所以应用十分广泛。 生产流水线的由来 从前在英格兰北部的一个小镇里，有一个名叫艾薇的人开的鱼和油煎土豆片商店。在店里面，每位顾客需要排队才能点他（她）要的食物（比如油炸鳕鱼，油煎土豆片，豌豆糊，和一杯茶）。 然后每个顾客等着盘子装满后坐下来进餐。 艾薇店里的油煎土豆片是小镇中最好的，在每 个集市日中午的时候，长长的队伍都会排出商 店。所以当隔壁的木器店关门的时候，艾薇就 把它租了. 他们没办法再另外增加服务台了； 艾薇的鳕鱼和伯特的油煎土豆片是店里面的 主要卖点。但是后来他们想出了一个聪明的办法。他们把柜台加长，艾薇，伯特，狄俄尼索斯和玛丽站成一排。顾客进来的时候，艾薇先给他们一个盛着鱼的盘子，然后伯特给加上油煎土豆片，狄俄尼索斯再给盛上豌豆糊，最后玛丽倒茶并收钱。顾客们不停的走动；当一个顾客拿到豌豆糊的同时，他后面的已经拿到了油煎土豆片，再后面的一个已经拿到了鱼。一些穷苦的村民不吃豌豆糊-但这没关系，这些顾客也能从狄俄尼索斯那里得个笑脸。这样一来队伍变短了，不久以后，他们买下了对面的商店又增加了更多的餐位。这就是流水线。将那些具有重复性的工作分割成几个串行部分，使得工作能在工人们中间移动，每个熟练工人只需要依次的将他的那部分工作做好就可以了。虽然每个顾客等待服务的总时间没变，但是却有四个顾客能同时接受服务，这样在集市日的午餐时段里能够照顾过来的顾客数增加了三倍。 基本原理 生产流水线的基本原理是把一个生产重复的过程分解为若干个子过程，前一个子过程为下一个子过程创造执行条件，每一个过程可以与其它子过程同时进行。简而言之，就是“功能分解，空间上顺序依次进行，时间上重叠并行” 。 生产流水线的特征及优缺点

流水线生产方式

工商122 12062211 伏立霄浅谈互联网背景下流水线生产方式 流水线是指劳动对象按照一定的工艺路线,顺序的通过各个工作地，并按照统一的生产速度（节拍）完成工艺作业的连续的重复的生产过程。流水生产是把高度的对象专业化生产和劳动对象的平行移动方式有机结合起来的一种先进的生产组织形式。它具有以下特征： 1 .工作地的专业化程度高 2 .具有明显的节奏性 3 .各工序的生产能力平衡或成比例 4 .工艺过程封闭、单向 5 .具有高度的连续性 虽然流水线生产方式能使生产效率提高，但同样也充斥着很多不完美的地方： 第一，为了追求分工专业化的效率，它往往被分解成很多的工序，相应地需要较多的作业者，而且这些作业者从事的是较枯燥的、简单的、重复性的工作。有人指责亨利·福特的流水线式生产侮辱了原先生产者作为“手艺人”的荣誉。人是有思维能力的，流水线上的作业者也会有自己的想法，并经常把这些想法带到工作中，以至于亨利·福特本人为此曾感慨：“我只需要每个人的一双手，可是他们却把脑袋也带来了。” 第二，为了实现流水线的顺畅运转，需要进行生产线平衡，也就是生产线流动要保持一定的“节拍”，这个节拍由传送带的移动速度控制。而为了达到总体的协调和效率，在局部必须有效率的损失，也就是“平衡率”几乎不可能得到1，流水线平衡率与1的差距就是流水线的效率损失。 第三，为了使作业者能够在传送带边上的作业台排开以实现流水作业，流水线生产通常要求较大的面积。 而最大的问题是，为了得到最高的生产效率，流水线必须尽可能地保持一直运转。可以极端化地想象一下，还是上面那个例子，一个不分工时需要30分钟的工作，通过流水线生产可以缩短到21分钟完成，但是需要7个人同时作业。如果只生产1件产品的话，那么需要的工作量就是21×7＝147人·分钟，远远超出原来30人·分钟。对于流水线式生产来说，生产的批量越大，流水线越是正常运转，效率的优势就越明显，反过来，如果生产的批量较小，则效率优势不明显，乃至丧失。因为每一次产品的变更，都需要重新的工作研究以及生产的重

生产线工艺流程

◆生产线工艺流程 原料→计量→配料→搅拌→输送→成型→码垛→养护→出厂 至于产品工艺配方，根据各地原材料情况不同，许因地而异，为了计算方便，以下我们以生产炉渣砼空心砌块、彩色方形路面砖、粉煤灰标准砖工艺配方为例，列表分析。 ※此配方生产的标砖重２.5Kg 每袋水泥可生产240块 生产的8孔砖重3.9Kg 每袋水泥可生产120块 标砖制作成本0.12元 8孔砖制造成本0.26元 ※此配方可生产100×200×60彩砖，每袋水泥120块。 制造成本9元/米2(每块0.18元) ◆ 混凝土小型空心砌块简介 混凝土小型空心砌块是薄壁，空心，壁高的砼制品，一般用震动成型。生产工艺与其他砼制品如预制力圆孔板，沟盖板等比较，有相同之处，也有显著的区别： (a)小砌块是混凝土制品，与其他砼制品相同，生产工艺中有三个重要工序：混凝土搅拌，制品成型和制品养护。 （b）由于制品中间空心，壁、肋都很薄，最小壁厚30mm,最小肋厚25 mm，壁肋高度均为通常190 mm。因此，与一般块体混凝土制品不同，除了粗集料最大粒径为10 mm外，还需解决如何使高而薄的壁肋，在短时间里将混凝土ZHEN震动密实。 (c) 砌块体积小，为可提高生产效率，砌块成型后必须立即脱模，脱模后的砌块不能有变形，或者变形在允许范围内。由于砌块脱模后要静养，如果将砌块摆放在平地上，将会占用大量的面积。使用SF-Z1000B生产的砌块，可立即码垛，减少了占地面积。 ◆ 普通混凝土小型空心砌块 我国制订的《普通混凝土小型空心砌块》（GB8239-1997）国家标准，规定了普通混凝土小型空心砌块的产品分类、技术要求、试验办法、检验规则、运输和堆放等。 1、原材料

生产线平衡分析与改善

生产线平衡分析与改善

生产线平衡分析与改善 作者：汽运0903班罗武林 410100 【摘要】：自1994 年《汽车工业产业政策》发布并执行以来，中国汽车工业有了长足发展，企业生产规模、汽车产销量、产品品种、技术水平、市场集中度均有显著进步。进入21世纪，国内外环境发生了深刻变化，中国汽车工业既有良好的发展机遇，又面临着严峻挑战，同时一些深层次的矛盾和问题也逐渐暴露出来。在产品对象专业化的布置下，生产线设备或工位之间的相对位置几乎没有其他选择，均按产品的加工顺序或装配顺序排列，产品顺次从一个工位流向另一个，直至生产线的最后一个，即被完成。通常在每个工位至少有一个工人，重复地完成若干种作业，不同的工位之间很少有库存．产品一件件地流向下一个工位。在这种布置之下生产线的产出速度等于作业速度最慢的工作地的产出速度。因此，每个制造工厂都希望生产线的每个工位的工作任务都大致相等，减少或消除忙闲不均的现象，达到以低成本、高节拍生产出优良品质产品的目的。但对于生产线而言要想达到以上目标，就必须优先解决生产线不平衡问题。 【关键词】：生产线、平衡、瓶颈、分析、改善 绪论： 生产线平衡是实现精益生产的一个重要方面。生产平衡注重系统的整体效率而非系统个别环节的效率。生产的不平衡只能造成浪费。对于制造企业而言，生产线平衡是高效生产的核心。制造工厂想要解决生产线不平衡问题，首先，需要对生产线生产工时进行测定，计算出生产节拍，最少工位数，根据可靠数据绘制出作业顺序图，找出瓶颈工序位置，得出平衡率来判断生产线的平衡程度。然后，在生产线平衡排程规则中，从5M入手对制造过程的作业工序进行调整，作业方法进行改善，以达到分到各工位的作业时间大致相等，使得生产线上的闲置时间最少，提高工人和设备的利用率，生产线上各活动同步进行从而实现工人和设备的最大利用，工作流十分流畅的目标。

生产线平衡率

定义： 生产线平衡即是对生产的全部工序进行平均化，调整作业负荷，以使各作业时间尽可能相近的技术手段与方法。目的是消除作业间不平衡的效率损失以及生产过剩。 生产线平衡是一门很大的学问，生产线平衡直接关系到生产线的正常使用。生产线平衡指南主要包括生产线平衡的相关定义、生产线平衡的意义、工艺平衡率的计算、生产线平衡的改善原则方法。 节拍、瓶颈、空闲时间、工艺平衡的定义 流程的“节拍 ”（Cycle time）是指连续完成相同的两个产品（或两次服务，或两批产品）之间的间隔时间。换句话说，即指完成一个产品所需的平均时间。节拍通常只是用于定义一个流程中某一具体工序或环节的单位产出时间。如果产品必须是成批制作的，则节拍指两批产品之间的间隔时间。在流程设计中，如果预先给定了一个流程每天（或其它单位时间段）必须的产出，首先需要考虑的是流程的节拍。 而通常把一个流程中生产节拍最慢的环节叫做“瓶 颈”（Bottleneck）。流程中存在的瓶颈不仅限制了一个流程的产出速度，而且影响了其它环节生产能力的发挥。更广义地讲，所谓瓶颈是指整个流程中制约产出的各种因素。例如，在有些情况下，可能利用的人力不足、原材料不能及时到位、某环节设备发生故障、信息流阻滞等，都有可能成为瓶颈。正如“瓶颈”的字面含义，一个瓶子瓶口大小决定着液体从中流出的速度，生产品或使用的人力和设备。因此在流程设计中和日后的日常生产运作中都需要引起足够的重视。 与节拍和瓶颈相关联的另一个概念是流程中的“空闲时 间”（idle time）。空闲时间是指工作时间内没有执行有效工作任务的那段时间，可以指设备或人的时间。当一个流程中各个工序的节拍不一致时，瓶颈工序以外的其它工序就会产生空闲时间。 这就需要对生产工艺进行平衡。制造业的生产线多半是在进行了细分之后的多工序流水化连续作业生产线，此时由于分工作业，简化了作业难度，使作业熟练度容易提高，从而提高了作业效率。然而经过了这样的作业细分化之后，各工序的作业时间在理论上，现实上都不能完全相同，这就势必存在工序间节拍不一致出现瓶颈的现象。除了造成的无谓的工时损失外，还造成大量的工序堆积即存滞品发生，严重的还会造成生产的中止。为了解决以上问题就必须对各工序的作业时间平均化，同时对作业进行标准化，以使生产线能顺畅活动。

精益工具——生产线平衡分析和瓶颈改善

生产线平衡分析和瓶颈改善 课程背景： 在当今的市场已由传统工业时代的规模转型互网联时代的“小批量、多品种”模式下，您是否有“生产成本涨，流程库存高，客户反应慢”之困惑?把握服务速度和运营效率平衡的茫然与误区?流程优化的瓶颈?项目实施的阻力? 管理数据收集不准与不及时的困扰?…… IE工业工程作为精益生产全员参与的IE持续改善之基础，包含一套严密逻辑的工作方法论(IE七大手法)、表单，将其运用到极致就是精益生产。实践证明，运用IE对每一个流程、每一个工序、每一个动作、每一个生产线、每一台设备、每一位员工进行研究和分析，实现作业最优化，对解决三大困惑有立竿见影之效果。 生产线平衡即是对生产的全部工序进行平均化，调整作业负荷，以使各作业时间尽可能相近的技术手段与方法。目的是消除作业间不平衡的效率损失以及生产过剩。生产线平衡是一门很大的学问，生产线平衡直接关系到生产线的正常使用。生产线平衡指南主要包括生产线平衡的相关定义、生产线平衡的意义、工艺平衡率的计算、生产线平衡的改善原则和方法。 课程目标： 本课程旨在帮助学员： 掌握现代IE方法研究的生产线平衡和布局改进，衡量和平衡生产线，设计和选择较优的布局，并通过游戏模拟演习，理解和掌握此改进技术。 课程收益： 1、了解现场IE工业工程基本知识，建立系统全局观 2、掌握IE改善手法的运用，达到实战技能提升 3、发现浪费的方法并分析浪费成因，包括流程分析、动作分析、时间研究、生产线平衡、标准工时统计、布局改善与搬运分析 4、提高改善过程中人际关系的处理与资源的合理调配，维持改善成效防止反弹的措施 培训对象： 制造型企业厂长, 生产/工程/质量/物料部门等中层经理、工业工程师和其他骨干员工 课程内容： 第一章生产线和生产线平衡简介 一、生产线简介 ——定义 ——流水线生产的特点

电子厂流水线生产

电子厂流水线生产 调查报告 环境工程系董志杰 摘要 电子厂流水线生产是生产组织的一种形式，他是把生产过程划分为在时间上相等或成倍比的若干工序，并将其分别固定于按工艺过程顺序排列个工作地，劳动对象按一定的节拍或速度顺次流过个工作地进行加工。该生产方法使用通用的设备，使生产线上的每项任务都有稳定的时间，并按照加工工序的顺序，使产品能够迅速地由一个工序“流动”到下一个工序。经由控制系统使产品生产率与最终装配线上的使用率相符合。 放暑假了，为了增加社会经验，提高实践能力，同时增加学费收入，并丰富假期生活，所以我趁假期进入一电子厂，作为一蓝领阶层工作了四十天，对电子厂的生产模式感触很深，也对自己这次经历感受颇深学到了好多学校学不到的东西。 我工作的厂区分为管理部、财务部、制造部、人事部、后勤部、安保部等着几个主要部门，个部门分工明确，各司其职，确保了整个公司健康运行。由于是短期工没学历，我只能面试到了制造部加工车间流水线生产线上从事各种电脑的前框、后壳、底座、键盘、鼠标、的加工工作，一条生产线就是一个整体，他需要团队的合作，任何一道工序出有问题都不能生产出合格的产品，刚开始在加工车间由于自己是个新手，在流水线上不能适应将近900R/MIN 线速，老跟不上就在旁边堆了一堆，线尾包装的收不下产品让我很着急，通过近半个月的磨合，我就觉得适应了流水线的各种工作（全检的除外，至少有两年工作经验才可有资格）从线头的投线、印刷、前到检验、贴保护膜、贴麦拉、打螺丝、热熔、装按键、打包装箱这线尾，我几乎都已干过，已经被他们培养成了一个加工车间流水线上的合格员工了。现在不仅可以跟上900R/MIN 的线速，而且还能挑战1200R/MIN 的线速。 我完成前半个月的适应后，同时也更近一步地了解了制造部的组成及其各个职 能。制造部分为成型车间、加工车间、无尘车间和精密车间四大车间，成型车间 主要是把原材料加入成型机台制造出最简单的半成品然后简单包装后送至加工车 间进行第二次加工，经过加工车间的加工后一部分产品可以送至外厂，另一部分 则送至无尘车间，进行简单的组装，最后一步到精密车间进行最后的加工和组装

生产线提高生产效率的办法和途径

生产线提高生产效率的办法和途径 在多年的生产实践中，制造型企业生产主管经常问到的问题无非是效率、品质、成本之类的话题，而这三者本来就是唇齿相依的关系，现依据这些年在工厂生产合理化的经验，简捷的谈谈生产主管如何高效的促进生产效率大提升。 生产率是衡量一个企业的生产要素（资源）使用效率的重要尺度，即在材料、劳动力和生产设施等方面花费相同的成本，能够生产多少产品。对于制造业企业来说，有效的提高生产效率是降低生产成本的关键。在车间生产的人- 机环境中，不仅要处理好人- 机关系，人和工具的关系，还必须理顺上下工序、上下级之间、班员之间、班组之间的关系，还要从细节入手制定和完善一系列生产管理制度。 一．解除瓶颈生产工序：这是最简单的一招，但也是最厉害的一招，秉持的“名言”是，“把简单的招式练到极至就是绝招”。有一句格言：“瓶颈工序决定最大产能”。众所周知，均衡是生产进度的重要保证，在100个环节中，只要存在一个环节效率低下，那么99个环节的努力都可能解决不了进度落后的问题。因此，抓住瓶颈工序的生产节拍，不断予以改善，是提升效率最重要的法宝。 旧的瓶颈解决，新的瓶颈又产生，不断消除瓶颈，持续推动组合优化，实现生产效率大提升。 那么，如何有效解除瓶颈工序呢？常采用的是解除瓶颈五步法：①.找出系统的瓶颈；②.决定如何挖尽瓶颈的潜能；③.给予瓶颈最优质的资源支持；④.给瓶颈松绑（绕过、替代、外包）;⑤.假如步骤四打破了原有的瓶颈，那么就回到步骤一,持续改进，重新寻找新瓶颈。 二．实施绩效、计件薪酬：记得一位管理大师曾说过：“如果一家企业员工的固定工资超过70%，这家企业就已经离死亡不远了”。这句话很容易理解，因为“旱涝保收”的员工根本就不可能有积极性，我们经常讲的一句俏皮话是“计时不要脸（摸鱼），计件不要命”。 实际上，管理就是利益分配，分配得好就是双赢和多赢。有一家上万人的企业，他们企业内部有10多名IE 工程师，天天研究如何再提升效率，但效率就是提升不上来。我的说法非常简单，“现场效率改善不是牺牲员工利益达成公司的利益，这样的改善注定会失败”。意思是：“IE工程师是研究如何让员工做得更快更好，但员工做得更快更好相对于来讲就更辛苦，员工更辛苦如果工资没有上涨他肯定就不干了”。 实际上，生产管理最宝贵的财富是员工，员工的核心是激励，激励的重点是满足员工的需求。 生产现场作业部分（比如说点焊，焊锡等加工工序）必须采用计件制。在以往的咨询经历中，实施计件薪酬后产能效率一般都能提升10%以上。计件本来就是一种合理的薪酬方式，它鼓励员工多做多得，这样不仅能调动员工的积极性，更能提高现场的工作效率，确保流水线不待料，断料发生，降低生产成本。当然，实施计件薪酬，要重点解决以下六个问题：①.不良品返修、②.补制数量、③.新员工培训、④.计件单价核算、⑤.标准产能的合理化、⑥.生产线主管分工的合理性与公平性。 目前企业的生产管理形态不适合实施计件工资，那么在某些工位上，如果把生产现场的秩序再理顺一下，工作方法再改进一点（减少不必要的工作步骤，或使必要的操作用最迅速、最安全、最舒适的方法完成），那么提高我们工作效率、提高生产率实施绩效奖金制度则是必须的，而这时重点要关注的则是：①.考核项目、②.计算方式、③.项目内涵、④.目标权重、⑤.项目配分、⑥.评分规则、⑦.数据来源、⑧.考核周期、⑨奖金额配置。 三．鼓励员工自检与互检：在生产管理中，一般来讲，只要品质好，效率自然高。不良品返修往往会影响3倍以上的效率。在以往的生产合理化咨询中，发现一般企业都花费大量的资源做好首末件、全检、专检，却忽略了员工的自检与互检。 “品质是制造出来的”这个道理谁都懂，但如何执行很多人就不懂了，我们的做法是有两点： 一．员工自检，员工在生产过程中要做到：①.“确认上道工序零部件的加工质量”;②.“确认本工序加工的技术、工艺要求和加工质量”; ③.“确认交付到下道工序的完成品质量”。 二．员工互检，一般有两条质量管理原则：第一原则，当第一道工序给第二道工序提供产品的时候,如果第二道工序检测出存在不良产品,比如提供10个产品,被第二道工序检出来9个是合格的,1个不合格,那么,第二道工序有权对上游工序进行指数索赔。这里的索赔指数相当惊人，是成几何数递增的。第二个原则，在第一道工序给第二道工序提供产品之后，如果第二道工序没有检出已经存的不良品，而流到第三道工序去了，第三道工序就要扣第二道工序的奖金…… 通过设计一系列制度，让员工做好自检与互检，不但可以大幅度提升效率，而且，可以大幅度削减品质检验

生产流水线设计

物理与电子工程学院课程设计任务书专业：班级

摘要 随着当今社会的快速发展，越来越多的产品装配线上及各种公共场所都需要自动计数。基于单片机的自动计数器是计数直观、显示准确的优势产品，已经被广泛应用于各个行业。自动计数器有各种形式，具体来说有接触式和非接触式两种计数器。随着当今科学的发展，非接触式红外计数器被广泛的应用到各行各业。 本次设计以STC89C51单片机为核心，利用专用的红外传感器作为检测装置，用LED数码管作为人机交互的界面。具有结构简单、操作方便、显示清楚等特点。具体思路是专业检测芯片（本次设计用红外传感器）形成计数脉冲后送入STC89C51单片机控制单元，通过对单片机编程实现计数，然后由数码管LED显示，从而实现对流水线产品产量的统计显示。 关键词：红外检测；自动计数；单片机；LED数码管

目录 摘要 1. 第一章绪论 (2) 1.1前言 (3) 1.2研究背景 (3) 1.3设计要求 (3) 1.4国内外研究概况 (4) 1.5此次设计研究的主要内容应解决问题 (3) 2. 第二章基于单片机构成的产品自动计数器的设计 (5) 2.1方案论证与选择 (3) 2.2系统总体框图和原理 (3) 2.3系统单元电路设计 (7) 2.3.1电源供电电路 (7) 2.3.2红外线检测部分 (7) 2.3.3液晶显示部分 (7) 2.3.3.1LED数码管的特点 (7) 2.3.3.2数码管动态扫描 (7) 2.3.3.3数码管驱动部分 (7) 2.3.3.4单片机计数及控制部分 (7) 3. 第三章系统单元电路的设计 (6) 3.1系统程序设计 (6) 3.1.1程序流程图 (6) 3.1.2程序设计 (6) 3.2全电路图 (7) 3.2.1原理图 (7) 3.2.2PCB板图 (7) 4. 第四章总结 (9) 附录 (3) 1绪论 1.1前言 自动化时代的社会，许多制造商在生产经营中几乎都要使用到流水线技术，但如何实现对其产品实时，高效，准确的自动计数成为广大厂商的极为关注的问题。传统的计数器是一个数字集成电路组件，有许多缺点：例如：电路有更复杂

流水线生产工作总结

流水线生产工作总结篇一：流水线生产工作总结 生产实习是学校让学生将理论知识与实际操相结合的重 要实践性教学环节，在生产实习的过程中，学生从动手实践中吸取经验，培养我们实际学习能力。让我们明白团体工作的重要性，牢固树立我们的团体意识，让我们的才能得到最大限度的发挥。也为我们以后的工作打下基础。 在实习时，首先要做的就是学习基本要求。学生在实习期间要严格遵守公司企业的规章制度、必须严格遵守岗位操作规程和安全管理制度。不能无故请假，擅离工作岗位，有重要事情，必须要向上级领导打招呼请假，批准了才能离开，在工作时严格安全事故和人生事故的意外发生。必须有遵纪守法、模范遵守公民的社会公德，拥有良好的品格和素质。在实习时努力工作，积极完成上级安排下来的工作任务，在工作中要谦虚好学，诚恳做人不断努力。流水线工作，顾名思义这是一个团体的工作，每个员工必须严格认真的完成自己的工作，因为整个流水线的每个工序都是紧密联系的，可能会因为某个工序的错误而造成整个流水线生产出来的产 品为废品。 在指导老师的带领下，我们一群学生到车间实习，这是一个流水线生产，每个人都有自己的工作任务，自由大家配合

才能把工作做好，完成工作任务。对于一个刚上去工作的学．生来说，对于操作的这些东西都是陌生的，但是旁边的老师傅都会在旁边示范，然后指导我们操作，我们也开始尝试着动手，所谓一回生两回熟，熟能生巧嘛。我们在老师的指导下开始操作，慢慢的我们也开始熟悉操作流程，看着其他同学在生产线上都做着工作，都很认真很细心，那么我也不能输给他们，我一定要把工作做好。在接下来的实习中，老师傅们还都是热情的指导着我们，让我们能够很快的上轨，最后也能够独立的完成工作。 通过这次的实习，我们学到了很多课堂上学不到的知识。我们也了解和掌握了车间管理、生产技术和工艺过程，对我们的专业有了更深层次的了解。在实习中我们拥有了社会了实践能力，社会沟通能力，还有工作经验，这些都是重要的，在课堂上学不来的。在这次生产实习过程中，不但对所学习的知识加深了了解，更加重要的是更正了我们的劳动观点和提高了我们的独立工作能力等。我们还知道自己存在的不足，但是我们都会改正，在以后学习工作中我们会更加的努力。 篇二：流水线生产工作总结 流水线员工年终总结：很快到公司已经1年多了，在这2011年里，我受益匪浅，首先要感谢领导的鼓励与支持，同事的帮助与积极配合，使我对自己的工作不断的检讨和提年多的工作1高，同时也发现自己的缺点和不足。下面将这．