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基于设备能力的可重组布局规划研究一一宋士刚
李爱平
徐立云
基于设备能力的可重组布局规划研究
宋士刚
李爱平徐立云
同济大学,上海,
200092
摘要:为提高企业对市场的敏捷反应能力及市场竞争力,给出了可重组制造系统的重布局规划流程。
根据产品的生产工艺,基于现有布局及各个设备的加工状态对设备进行分阶段优化布局,综合考虑物料搬
运成本、设备重直成本以及生产损失成本建立了数学优化模型。以最小化系统重布局成本为目标,应用动
态规划算法实现了基于设备能力的可重组布局规划。实例验证了该布局规划的可行性和有效性。
关键词:可重组制造系统;布局规划;设备能力;动态规划
中固分类号:
TH164
文章编号
:1004--132X(2010)10--1179--05
Research on Reconfigurable
Plant
Layout Based on
Equipment
Capability
Song
Shigang
Li
Aiping
Xu
Liyun
Tongji
U
niversity
,
Shanghai
, 200092
Abstract:
To
improve
enterprise'
s
market
-
response
ability
and
competitiveness
,
the
reconfigurab1e p1ant 1ayout flow
of
a reconfigurab1e
manufacturing
system
was
proposed.
According
to
machining
process
of
products
,
equipment
1ayout
was
optimized
gradually
based
on
current
1ayout
and
equipment
machining
state.
Mathematic
model
was
presented
with
considering
materie1
transport
cost
,
equipment
reset
cost
and
production
10ss cost.
It
s objective
was
to
minimize
cost
of
reconfigurab1e
p1ant
,
and
realize reconfigurab1e p1ant 1ayout
based
on
equipment
capability
using
dynamic
programming
a1gorithm.
An
application
examp1e va1idates
the
efficiency
and
feasibility
of
the
above
method.
Key
words:
reconfigurab1e
manufacturing
system;
p1ant 1ayout;
equipment
capability;
dynamic
programmmg
O
引言
可重组制造系统
(reconfigurab1e
manufac
turing
system
,
RMS)
通过对制造系统的快速重
组实现对多品种、变批量生产模式的支持,提高企
业快速响应制造能力山。布局规划是制造系统重
组的核心内容,对降低系统运行成本和维护费用
具有十分重要的意义问。
在可重组制造系统中,因新产品的引进和订
单的变化,为了降低大量增加的物料传输费用,设
备重新布局已成为必然。许多学者相继对动态布
局问题进行了研究。文献【
3J
分析了动态布局问
题的实质,确定最小化时间轴上的物料传输费用
与相邻时间段内的重布局费用之和为动态布局问
题的优化目标。文献【
4J
研究了计算重新布局费
用的递归模型,并分析模型的计算机运行时间。
文献
[5J
对通用的动态布局问题进行了研究,在通
用动态布局问题的基础上,设定特定约束,如重布
局费用和面积等,形成了典型的动态布局研究问
题。但在已有的研究中,设备的数量、规模和工序
收稿日期,
2009-07-12
基金项目:国家
863
高技术研究发展计划资助项目
(2007
AA042002);
上海市"十一五"基础性重点研究项目
(06JC14066)
,
都是确定的,要优化的只是这些设备位置的调整,
很少考虑制造系统中各设备的负荷状况,得到的
布局规划并不是最优的,很容易产生设备资源的
浪费。
本文针对上述问题,在可重组布局规划过程
中,基于现有布局充分考虑各个设备当前以及将
来可能的负荷状况,以最小化重组成本为目标,尽
量减少各个阶段布局的改变,应用动态规划算法
实现了基于设备能力的可重组布局规划。
1
可重组制造系统布局规划的流程
可重组制造系统能够基于现有自身系统在系
统规划与设计规定的范围内,通过可重构机床或
移动设备以及生成虚拟制造单元等方式重组制造
系统。目前,可重构机床仍在研究之中,因此,通
过可重构机床的方式实现可重组制造系统还比较
困难,现在主要以设备的移动、添加以及逻辑重组
的方式实现可重组制造系统的重组凶。可重组制
造系统的构建过程主要包括设备选择和布局两大
问题,前者是将工艺规划与实际制造资源相匹配
的过程,即从实际制造资源中选择能够完成具体
工艺规划的设备;后者是对所选设备进行排列和
布置的过程,即根据生产任务。、工艺要求、场地及
1179 •
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