收稿日期：２０１１０８３１；修回日期：２０１１１０１８ 基金项目：国家自然科学基金资助项目（７０８７１１２７）；高等学校博士学科点专项科研基金
资助项目（２００７０６１１０２７）；重庆市科技攻关计划项目（２０１１ＧＧＣＯ２７）
作者简介：廖世龙（１９８０），男，甘肃兰州人，副教授，博士，主要研究方向为系统仿真、先进制造系统（ｌｏｎｇｌｏｎｇｌｉａｏ＠１６３．ｃｏｍ）；易树平（１９６０），
男，重庆人，博导，主要研究方向为工业工程理论及技术、知识管理；高庆萱（１９７０），女，重庆人，副教授，博士，主要研究方向为工业工程理论．
基于仿真的巡回式 ＣｈａｋｕＣｈａｋｕ
生产线员工配置与产能分析
廖世龙
１，２
，易树平
１
，高庆萱
１
（１．重庆大学 机械工程学院，重庆 ４０００３０；２．西北民族大学 数学与计算机科学学院，兰州 ７３００３０）
摘 要：为解决巡回式 ＣｈａｋｕＣｈａｋｕ生产线员工数量确定及产能计算问题，对 ＣｈａｋｕＣｈａｋｕ型双资源约束制造
系统进行了研究，提出了指派员工数量的计算方法和生产线产能计算方法。建立了基于面向对象 Ｐｅｔｒｉ网逻辑模
型并形式化定义了 ＣｈａｋｕＣｈａｋｕ规则，通过仿真方法确认生产线稳态后系统的空间及物理层面特征，采用数值分
析方法分析了同质员工与异质员工两种情况下生产系统的特性，确定了员工在生产线中的等待时间计算方法及产
能计算方法。最后通过案例和仿真验证了计算方法的有效性，为企业应用该生产线提供了重要指导作用。
关键词：ＣｈａｋｕＣｈａｋｕ；Ｐｅｔｒｉ网；仿真；员工指派；生产线
中图分类号：ＴＰ３９１９ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００１３６９５（２０１２）０４１３５９０５
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１３６９５．２０１２．０４．０４４
Ｍｏｄｅｌｉｎｇａｎｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｆｏｒｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇｎｕｍｂｅｒｓｏｆｗｏｒｋｅｒｓａｎｄ
ｏｕｔｐｕｔｆｏｒＣｈａｋｕＣｈａｋｕｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｌｉｎｅｓｏｆｉｔｉｎｅｒａｔｉｏｎｓｔｙｌｅ
ＬＩＡＯＳｈｉｌｏｎｇ
１，２
，ＹＩＳｈｕｐｉｎｇ
１
，ＧＡＯＱｉｎｇｘｕａｎ
１
（１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４０００３０，Ｃｈｉｎａ；２．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭａｔｈｅｍａｔｉｃｓ＆ ＣｏｍｐｕｔｅｒＳｃｉｅｎｃｅ，
ＮｏｒｔｈｗｅｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｆｏｒＮａｔｉｏｎａｌｉｔｉｅｓ，Ｌａｎｚｈｏｕ７３００３０，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｏｓｏｌｖｅｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇｔｈｅｏｐｅｒａｔｏｒｑｕａｎｔｉｔｙａｎｄｃａｐａｃｉｔｙｆｏｒｔｈｅＣｈａｋｕＣｈａｋｕｓｅｍｉａｕｔｏｍａｔｉｃｐｒｏｄｕｃ
ｔｉｏｎｌｉｎｅｓ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｓｔｕｄｉｅｄｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｌｉｎｅｓｃｏｎｓｔｒａｉｎｅｄｂｙｄｕａｌｒｅｓｏｕｒｃｅ，ａｎｄｐｒｏｐｏｓｅｄｔｈｅｍｅｔｈｏｄｆｏｒｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇｔｈｅｏｐ
ｅｒａｔｏｒｑｕａｎｔｉｔｙａｎｄｃａｐａｃｉｔｙ．ＩｔｂｕｉｌｔｌｏｇｉｃａｌｍｏｄｅｌｂａｓｅｄｏｎｃｏｌｏｒｅｄｔｉｍｅｄＰｅｔｒｉｎｅｔａｎｄｆｏｒｍａｌｉｚｅｄｅｆｉｎｅｓＣｈａｋｕＣｈａｋｕｒｕｌｅｓ．
Ｉｔｗａｓｃｏｎｆｉｒｍｅｄｔｈｅｓｔｅａｄｙｓｔａｔｅｏｆｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｌｉｎｅｓｆｒｏｍｐｈｙｓｉｃａｌａｎｄｓｐａｃｅａｓｐｅｃｔｓｂｙｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ
，ｓｔｕｄｉｅｄｔｈｅｓｙｓｔｅｍ
ｆｅａｔｕｒｅｓｆｏｒｔｈｅｈｏｍｏｇｅｎｅｉｔｙｓｔａｆｆａｎｄｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓｓｔａｆｆｂｙｔｈｅｎｕｍｅｒｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓｍｅｔｈｏｄｓ．Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｌｙ，ｉｔｗｏｒｋｅｄｏｕｔｃｏｎ
ｃｒｅｔｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｆｏｒｗａｉｔｉｎｇｔｉｍｅｆｏｒｏｐｅｒａｔｏｒａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｅｄｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｃａｐａｃｉｔｙ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｃａｓｅａｎｄｄｉｓ
ｃｕｓｓｉｏｎｏｆｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓ，ｔｈｅｃａｓｅｓｔｕｄｙｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅａｌｇｏｒｉｔｈｍｉｓａｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅａｐｐｒｏａｃｈｔｏｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇｓｙｓｔｅｍｏｐｅｒａｔｏｒ
ｑｕａｎｔｉｔｙａｎｄｃａｐａｃｉｔｙａｎｄｖｅｒｙｕｓｅｆｕｌｆｏｒｔｈｅｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＣｈａｋｕＣｈａｋｕ；Ｐｅｔｒｉｎｅｔ；ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ｗｏｒｋｅｒａｓｓｉｇｎｍｅｎｔ；ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｌｉｎｅｓ
*
引言
Ｃｈａｋｕ日语意为装卸。在日本佳能细胞生产方式
［１，２］
中，
ＣｈａｋｕＣｈａｋｕ生产线（以下简称 ＣＣ线）因表现为员工只负责工
件的装卸而得名。ＣＣ线是基于 ＣＣ规则的手工生产单元，也
是一种先进的生产组织方式。ＣＣ线加工方式
［３］
为：在一个生
产单元内，第一台机器在它的生产周期结束后，自动将工件送
入缓存，员工手持缓存中的工件搬运至第二台机器上。而此
时，第二台机器也已结束其上一个周期，并送出加工完的工件。
此员工装载手持工件之后，启动机器，并接着把这台机器完成
的工件搬运到它后面的那台机器上，以此类推地在这个单元里
进行下去。巡回一圈以完成工件全部加工工序，完成本单元加
工。与普通 Ｕ型生产单元相比，ＣＣ线中机器都包括装夹和自
加工两个过程。
ＣＣ线具有以下特点：ａ）无工件调试时间
［４，５］
，员工只需将
工件装夹到每个特定的工位上即可，然后按下开关后该工件就
可在这个工位上继续自动加工；
ｂ）工件由员工手持搬运或用
滑槽
［６，７］
，零件无须等待搬运，每次移动一个工件形成工件单
元内的单件流，压缩了生产周期及库存，Ｕ型布局节约占地面
积；ｃ）多能工实现了劳动力柔性
［８］
及产能柔性。通过调整员
工加工速度及员工数量实现生产节拍动态可调及产能可调，快
速响应动态社会需求；ｄ）无自动化传送系统，降低了投资费用
和零件加工成本。同时又保证了加工质量，员工只需在零件完
成每一道工序后作简单的质量检查。
如图 １所示的巡回式 ＣＣ线中。加工过程被分为十个步
骤，每台机器只负责其中的一个步骤，员工在单元内从 Ｍ１开
始装夹原材料后启动开关，机器开始自动运行；然后手持 Ｍ１
机器缓存处上一周期加工完毕工件逆时针行走至 Ｍ２机器前
装夹工件，启动开关；搬运上一周期加工完毕的工件行走至下
一工位 Ｍ３；重复以上操作直至加工完毕将成品放入成品存放
处并开始下一周期的加工。
第 ２９卷第 ４期
２０１２年 ４月
计 算 机 应 用 研 究
ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＲｅｓｅａｒｃｈｏｆＣｏｍｐｕｔｅｒｓ
Ｖｏｌ．２９Ｎｏ．４
Ａｐｒ．２０１２
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