[发明专利]一种面向快速响应的赛如生产系统模型构建方法

说明书

本发明涉及一种面向快速响应的赛如生产系统模型构建方法，属于先进制造生产系统构建技术领域。定义了一套符号描述赛如生产系统构建模型，具体包括以下步骤：一、建立赛如构建阶段模型，完成工人与工序间的分配，并构建赛如单元；二、建立赛如调度阶段模型，完成赛如单元间的调度。考虑了工人并非全部是全能工且具有不同技能范围和生产速率的情况，所述方法解决了实际情况下工人差异带来的生产任务分配和工人之间配合生产上的困难，构建的赛如生产系统具有重构性和良好的响应能力，能够稳定高效的应对具有“多品种、小批量、变批次”特性的波动市场，使得工人利用率保持较高水平。

技术领域

本发明涉及一种生产系统模型的构建方法，尤其涉及一种面向快速响应的赛如生产系统模型构建方法，属于先进制造生产系统构建技术领域。

背景技术

据调研统计，我国目前的制造业成本已达到美国的90％以上，其中珠三角、长三角更高达美国的95％，传统的劳动密集型制造业竞争力已经逐渐消失；另一方面，新一轮科技革命和产业变革也引发了生产方式的巨大变迁，随着电子信息产业的蓬勃发展和产品模块化技术的广泛应用，产品的生命周期显著缩短。例如，在相对传统的汽车工业，产品的生命周期约为4-6年，而现今电子产品的平均生命周期仅为6个月。因此，面对更高的制造成本、更多的产品种类要求、更强的个性化需求、更短的产品生命周期，以及有上述特点导致的市场需求的波动性和不确定性，制造企业及其生产系统必须具备强大的快速响应能力才能在新的环境下得以生存发展。

在产品生命周期较长的稳定市场环境下，要考虑的主要问题是如何降低成本、满足品种和产量上的需求，实施诸如流水线、丰田生产系统、作业车间和单元制造系统这些方式达到了上述目的。而当市场环境不稳定时，要求制造企业具有更为强大的快速响应能力，而这种能力很难通过在现有成熟的生产系统上改善供应链得到满足。为了应对这样的市场环境变化，一种新的生产系统——赛如生产系统逐渐脱颖而出并被广泛应用。一个赛如生产系统中包含若干赛如单元，每个赛如单元是一个小型、自治、以工人为核心的装配单元，其中包含几个甚至一个工人以及一些廉价的设备和工具。通过应用赛如生产系统，如佳能、索尼这些大型公司在例如降低成本、降低生产时间、缩短生产准备周期这些指标上获得了较之以前更高的收益。赛如生产系统适合应用于在波动市场环境下的有多品种、小批量、变批次需求的产品装配生产，如电子产品、精密仪器的装配。

在这样的背景下，赛如生产系统构建问题应运而生。目前赛如生产系统的构建方法主要分为两个阶段，分别是赛如构建和赛如装载。这两个阶段已经分别被证明为了NP难问题。赛如构建大多假设赛如生产系统中赛如单元数目是固定的，主要考虑工人如何分配到各个赛如单元；赛如装载决策如何将产品批次分配到构建好的赛如单元中去。这样的赛如生产系统构建方式存在一个共同的重要假设：一旦赛如单元构建完成，就不再会发生变化。而这样固定的模式很难去应对市场的动态变化，赛如生产系统应该具备随着市场需求变化而动态调整自身结构的能力。例如，Liu等人研究了在赛如生产系统中多能工的培训和分配问题，建立了最小化总培训成本和平衡多能工之间劳动时间的多目标问题模型。Liu等人考虑了优化经济和环境指标的赛如生产系统构建模型。Lian等人提出了考虑赛如单元内部和之间多能工劳动力平衡分配的赛如生产系统构建模型。

除此以外，现有的赛如生产系统构建方法大多假设工人都是全能工，而实际情况中，工人很难全部被培训成为全能工，因此，需要在考虑工人具有不同技能范围和生产速率的情况下进行赛如生产系统的构建。

综合以上描述，为了应对不稳定、波动的市场环境，考虑工人并非全部是全能工且具有不同技能范围和生产速率的情况，需要提出一种面向快速响应的赛如生产系统模型构建方法。

发明内容