《生產車間規(guī)劃設計問題研究開題報告文獻綜述3000字》

研究的目的及意義隨著市場競爭的加劇，實木復合地板生產正面臨著越來越大的挑戰(zhàn)，已有的車間布局已不能滿足企業(yè)的需求，無論是擴大生產新建車間，還是對原有的車間布局進行改造和重組，都需要及時、快速地確定合理的車間布局設計，迅速滿足新的需求?，F有的車間布局研究還只是具體到它的某一方面和某一層次。沒有把車間布局作為一個系統(tǒng)單元來研究，更沒有充分利用目前的計算機仿真技術，將車間虛擬出來，進行動態(tài)布局。目前的國內一些大中型國有企業(yè)都面臨著改組或改造等問題，大量的車間都需要重新布局。制造系統(tǒng)中的布局設計是工業(yè)工程研究和實踐中一個重要并且長期存在的領域，是一個典型的工程問題。長期以來，制造系統(tǒng)的布局設計一直被當作制造工業(yè)中最關鍵和最困難的設計任務之一。它是將加工設備、物料運輸設備、工作單元和通道走廊等制造資源合理放置在一個有限的生產空間里面的過程，可看作是制造系統(tǒng)的組織過程?，F有生產系統(tǒng)的布局設計需要根據主導產品的類型、產量、加工工藝等系統(tǒng)特性選擇加工設備、物流設備以及各種輔助設備，結合車間的結構特點對這些設備進行空間配置，并充分考慮設備之間在空間位置上的協(xié)調性和控制的連續(xù)性，以確保整個系統(tǒng)的暢通和自動化，因此需要考慮的因素很多。如果采用傳統(tǒng)方法，利用簡單的計算機輔助二維平面設計，或采用現場布置的方法，由于無法實現預估未知因素，缺少對各種設計方案的分析比較，將很難得到最優(yōu)方案，而一旦需要調整方案，其過程會非常繁瑣。生產150萬平方米多層實木復合地板生產的車間布局包括制造單元布局和物流路徑布局。傳統(tǒng)的布局方法通常將兩者分割開來，作為兩個單獨的問題進行求解，即先進行單元布局，再進行物流路徑布局。這種方法的缺點在于當單元布局完成后，很難在此基礎上進一步導出合理的物流路徑;或者在導出合理的物流路徑之后卻發(fā)現原先的單元布局并不如預期的好，存在很多問題。優(yōu)良的布置可以使物料搬運費用至少減少10%-30%，通過全系統(tǒng)的物流強度的計算和物流系統(tǒng)定量分析，優(yōu)化企業(yè)總體布置合理配置各種生產設施、輔助設施，避免或減少物流迂回、交叉以及無效的往復運輸、倒運，避免物流輸送過程混亂，線路過長等，達到物流短捷、通暢。好的布局決策可以在系統(tǒng)運行過程中體現出來，設備間保持有機聯系的配置可以減少停工和不合理使用而提高生產率。本文在分析了生產150萬平方米多層實木復合地板生產車間布局的優(yōu)化過程的基礎之上，提出了數字化生產車間布局及優(yōu)化方法，為其它相關的制造系統(tǒng)的布局和優(yōu)化起到一定的借鑒作用。國內外同類研究概況車間布局問題是給定一個布局空間和相應的待布物體，在滿足必要的約束條件下，將待布物體合理地擺放在空間之中，并達到某種最優(yōu)指標的活動。Kouvelis等曾指出生產設備的位置是制造系統(tǒng)需要解決的最關鍵問題之一。到目前為止，根據歸納研究人員已提出的解決制造系統(tǒng)車間布局的公式、規(guī)則、采用的方法和技術手段，可以將車間布局設計問題抽象為以下幾類:二次分配問題模型，動態(tài)設施布局問題模型、基于塊分割的布局模型、線性規(guī)劃模型混合整數規(guī)劃模型。從以往的研究成果來看，大量的研究主要集中于算法的設計和不同行業(yè)的具體應用。將運籌學的理論和方法引入到車間布局方法中，產生了大量的研究成果。1976年，Sahni證明車間布局問題是一個NP完全問題，此后人們采用了許多啟發(fā)式的手段獲得問題的近似最優(yōu)解，這些方法大致可以歸納為以下基本類型:構造法、改進法、圖論法、模擬退火法、混合法、遺傳算法等。布局問題得到越來越廣泛的研究。Tavares提出了車間布局設計中常見的一些約束，并以這些約束作為依據進行啟發(fā)式搜索，以求降低車間物料傳輸費用，這種啟發(fā)式算法，搜索效率高，容易實現，但是啟發(fā)式規(guī)則自身的特點決定了算法容易陷入局部最優(yōu)。Wang考慮在產品生命周期中需求量根據市場變化的特殊情況，建立相應的數學模型，并采用模擬退火算法求解設備布局問題，算法搜索速度快。ShiWeiping和Kouvelis等提出一種分割布局的方法，它是將車間布局遞歸地用水平或者垂直分割線將矩形分割成兩部分而得到的布局。Young等證明了分割布局比起其他類型的布局更能緊湊地將設備布置在一個空間內，可以更有效地利用空間。國內也已經廣泛展開關于車間布局設計的研究，目前有上海交通大學，同濟大學，華中理工大學等，所做的研究工作也主要集中在算法的研究上，從而對布局進行優(yōu)化。同濟大學提出面向敏捷制造的車間布局形式，分析了新型模式的車間布局，并且闡明基于新模式下的車間布局需要不斷變化和調整，在其整個生命周期中，不清楚生產數據的情況下，利用模糊生產數據的方式進行車間布局，并提出了基于敏捷制造的分布式布局的思想。劉暉等則將精益生產的思想應用于車間的平面布局中，提出了生產線車間布局的數學模型和結構模型，并根據設備的特點提出車間設備的分類方法，提出了基于設備分類的定序算法和定位算法。隨著計算機仿真技術和虛擬制造技術的發(fā)展，車間布局設計問題得到新的發(fā)展。近年來，以二維仿真技術實現車間布局設計最受關注。Szykman和Cagan在考慮容器和其他布局物體約束的前提下，提出了一種適用于具有空間約束的布局物體和布局容器的布局問題。此方法在理論上是通用可行的。但他們的工作還只是局限于簡單幾何形狀設備的布局方面。研究內容及計劃車間規(guī)劃與設計是合理地規(guī)劃設計車間內各種設施，如存儲設施、輔助服務部門、各生產工段等，以及機器設備、通道和工作地之間的相對位置，并確定車間內部物料搬運方式與流程。生產車間作業(yè)中不可避免依然存在大量的手工物料搬運作業(yè)，比如工件在工序之間的搬運、零件裝配等，盡管現代企業(yè)生產設備的自動化水平越來越高。在現有的車間設施規(guī)劃與設計研究中，大都基于車間內物流的合理性進行車間內設施的平面位置規(guī)劃，將存在較大物料搬運量的設施位置盡量靠近，以實現區(qū)域內物流量較大的搬運距離盡量短、搬運成本盡量低的物流目標，忽視了生產要素“人”在系統(tǒng)中的關鍵作用。論文以生產150萬平方米多層實木復合地板生產的車間作為設施規(guī)劃與設計研究對象，綜合考慮人因素和物流因素在車間設施規(guī)劃設計中的影響，在滿足各種客觀條件約束的前提下，實現物流因素與人因素結合的車間設施規(guī)劃優(yōu)化，不僅降低物流成本，提高生產率，而且減少作業(yè)者無效動作和不良作業(yè)狀態(tài)的作業(yè)時間，延緩作業(yè)者疲勞，降低作業(yè)者出錯的概率和人身安全風險。如此設施規(guī)劃與設計方法在實際應用中有著重大意義。特色與創(chuàng)新本文運用了文獻研究法和實例分析法。該方法貫穿論文寫作的始末，查閱和借鑒大量有關設施規(guī)劃、實木復合地板生產、車間規(guī)劃、人類工效學的相關文獻，并對文獻進行梳理、分析和總結，為論文奠定理論鋪墊。論文對生產150萬平方米多層實木復合地板生產的車間進行實地調研，并對該車間進行規(guī)劃設計，制定有效可行的方案，為生產150萬平方米多層實木復合地板生產的車間生產車間設施規(guī)劃與設計提供建議意見，考慮人因素的設施規(guī)劃與設計，更符合實際情況，優(yōu)化操作者作業(yè)環(huán)境，作業(yè)者也更容易接受優(yōu)化結果，優(yōu)化結果也能更有效地實施。不管是從經濟角度還是人文角度，都具有很強的實踐意義。同時，基于人因素考慮的車間設施規(guī)劃與設計，避免了以往基于物流因素研究的局限性，實現物流與工效學的學科綜合，從理論上拓展了車間設施規(guī)劃與設計的研究范圍，同時，有能力的企業(yè)可通過建立自己的單板與基材生產線，控制原材料加工質量;原材