《生產(chǎn)車間規(guī)劃設(shè)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(fù)合地板生產(chǎn)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(chǎn)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(shè)計，迅速滿足新的需求?，F(xiàn)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(shù)，將車間虛擬出來，進行動態(tài)布局。目前的國內(nèi)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(shè)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(lǐng)域，是一個典型的工程問題。長期以來，制造系統(tǒng)的布局設(shè)計一直被當作制造工業(yè)中最關(guān)鍵和最困難的設(shè)計任務(wù)之一。它是將加工設(shè)備、物料運輸設(shè)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(chǎn)空間里面的過程，可看作是制造系統(tǒng)的組織過程?，F(xiàn)有生產(chǎn)系統(tǒng)的布局設(shè)計需要根據(jù)主導(dǎo)產(chǎn)品的類型、產(chǎn)量、加工工藝等系統(tǒng)特性選擇加工設(shè)備、物流設(shè)備以及各種輔助設(shè)備，結(jié)合車間的結(jié)構(gòu)特點對這些設(shè)備進行空間配置，并充分考慮設(shè)備之間在空間位置上的協(xié)調(diào)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(shè)計，或采用現(xiàn)場布置的方法，由于無法實現(xiàn)預(yù)估未知因素，缺少對各種設(shè)計方案的分析比較，將很難得到最優(yōu)方案，而一旦需要調(diào)整方案，其過程會非常繁瑣。生產(chǎn)150萬平方米多層實木復(fù)合地板生產(chǎn)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(chǔ)上進一步導(dǎo)出合理的物流路徑;或者在導(dǎo)出合理的物流路徑之后卻發(fā)現(xiàn)原先的單元布局并不如預(yù)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(chǎn)設(shè)施、輔助設(shè)施，避免或減少物流迂回、交叉以及無效的往復(fù)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(xiàn)出來，設(shè)備間保持有機聯(lián)系的配置可以減少停工和不合理使用而提高生產(chǎn)率。本文在分析了生產(chǎn)150萬平方米多層實木復(fù)合地板生產(chǎn)車間布局的優(yōu)化過程的基礎(chǔ)之上，提出了數(shù)字化生產(chǎn)車間布局及優(yōu)化方法，為其它相關(guān)的制造系統(tǒng)的布局和優(yōu)化起到一定的借鑒作用。國內(nèi)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(yīng)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(chǎn)設(shè)備的位置是制造系統(tǒng)需要解決的最關(guān)鍵問題之一。到目前為止，根據(jù)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(shù)手段，可以將車間布局設(shè)計問題抽象為以下幾類:二次分配問題模型，動態(tài)設(shè)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(shù)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(shè)計和不同行業(yè)的具體應(yīng)用。將運籌學(xué)的理論和方法引入到車間布局方法中，產(chǎn)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(gòu)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(shè)計中常見的一些約束，并以這些約束作為依據(jù)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(xiàn)，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(chǎn)品生命周期中需求量根據(jù)市場變化的特殊情況，建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，并采用模擬退火算法求解設(shè)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(shè)備布置在一個空間內(nèi)，可以更有效地利用空間。國內(nèi)也已經(jīng)廣泛展開關(guān)于車間布局設(shè)計的研究，目前有上海交通大學(xué)，同濟大學(xué)，華中理工大學(xué)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(xué)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(diào)整，在其整個生命周期中，不清楚生產(chǎn)數(shù)據(jù)的情況下，利用模糊生產(chǎn)數(shù)據(jù)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(chǎn)的思想應(yīng)用于車間的平面布局中，提出了生產(chǎn)線車間布局的數(shù)學(xué)模型和結(jié)構(gòu)模型，并根據(jù)設(shè)備的特點提出車間設(shè)備的分類方法，提出了基于設(shè)備分類的定序算法和定位算法。隨著計算機仿真技術(shù)和虛擬制造技術(shù)的發(fā)展，車間布局設(shè)計問題得到新的發(fā)展。近年來，以二維仿真技術(shù)實現(xiàn)車間布局設(shè)計最受關(guān)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(shè)備的布局方面。研究內(nèi)容及計劃車間規(guī)劃與設(shè)計是合理地規(guī)劃設(shè)計車間內(nèi)各種設(shè)施，如存儲設(shè)施、輔助服務(wù)部門、各生產(chǎn)工段等，以及機器設(shè)備、通道和工作地之間的相對位置，并確定車間內(nèi)部物料搬運方式與流程。生產(chǎn)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(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)設(shè)備的自動化水平越來越高。在現(xiàn)有的車間設(shè)施規(guī)劃與設(shè)計研究中，大都基于車間內(nèi)物流的合理性進行車間內(nèi)設(shè)施的平面位置規(guī)劃，將存在較大物料搬運量的設(shè)施位置盡量靠近，以實現(xiàn)區(qū)域內(nèi)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(chǎn)要素“人”在系統(tǒng)中的關(guān)鍵作用。論文以生產(chǎn)150萬平方米多層實木復(fù)合地板生產(chǎn)的車間作為設(shè)施規(guī)劃與設(shè)計研究對象，綜合考慮人因素和物流因素在車間設(shè)施規(guī)劃設(shè)計中的影響，在滿足各種客觀條件約束的前提下，實現(xiàn)物流因素與人因素結(jié)合的車間設(shè)施規(guī)劃優(yōu)化，不僅降低物流成本，提高生產(chǎn)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(fēng)險。如此設(shè)施規(guī)劃與設(shè)計方法在實際應(yīng)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(guān)設(shè)施規(guī)劃、實木復(fù)合地板生產(chǎn)、車間規(guī)劃、人類工效學(xué)的相關(guān)文獻，并對文獻進行梳理、分析和總結(jié)，為論文奠定理論鋪墊。論文對生產(chǎn)150萬平方米多層實木復(fù)合地板生產(chǎn)的車間進行實地調(diào)研，并對該車間進行規(guī)劃設(shè)計，制定有效可行的方案，為生產(chǎn)150萬平方米多層實木復(fù)合地板生產(chǎn)的車間生產(chǎn)車間設(shè)施規(guī)劃與設(shè)計提供建議意見，考慮人因素的設(shè)施規(guī)劃與設(shè)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(jié)果，優(yōu)化結(jié)果也能更有效地實施。不管是從經(jīng)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(shè)施規(guī)劃與設(shè)計，避免了以往基于物流因素研究的局限性，實現(xiàn)物流與工效學(xué)的學(xué)科綜合，從理論上拓展了車間設(shè)施規(guī)劃與設(shè)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(chǎn)線，控制原材料加工質(zhì)量;原材