考虑鲁棒性的生产计划与设备维护建模及优化研究

论文摘要

制造系统中批量问题的研究主要针对于优化和决策计划期内产品数量,目的是降低企业生产成本。此外,设备故障和相应的维护会影响系统的运作,对生产计划的可行性及成本产生影响。由于批量生产与维护活动具有高度关联性,故障条件下制定高鲁棒性的批量生产计划,对于企业的资源利用,成本控制以及市场竞争力具有重大实际意义。设备故障条件下的生产计划问题,之前研究通常将故障以期望形式引入模型,未充分考虑计划在执行过程中的可行性。针对已有研究的不足,在单设备环境下对生产计划鲁棒性进行分析。以有限产能批量问题为背景,假定生产过程受到泊松分布的设备故障影响,引入与故障相关的鲁棒性约束并建立生产计划决策的模型。先将这一随机规划问题转换为确定性模型,并进一步用优化软件Lingo求解。算例结果表明,与基于故障期望的计划模型相比本文所建立的模型能保证计划达到较高的鲁棒性水平,对应的生产成本会有一定程度的上升。进一步将系统配置扩展到流水线系统。由于流水线的生产能力与配置参数及运作机制密切相关,需从系统整体运作角度对设备性能与批量完成时间展开独立研究。首先阐述产品在流水线系统中生产流程,然后构建在制品进入-离开设备的时间递推关系式,期间设备受到服从指数分布的故障影响,最后通过仿真计算系统的批量完成时间。将上述能力评估方法作为构建鲁棒性约束条件的基础,确保生产计划在执行过程中的可行性。模型求解思路与单设备环境相同,算例的结果表明,模型能有效保证计划在实际执行过程中以设定的鲁棒性水平满足产能约束。通过鲁棒性水平的敏感度分析发现,随着鲁棒性水平及设备数量的增加,对应的生产成本随之上升,付出相对少量的成本可将计划的鲁棒性提升到较高水平。

论文目录

摘要

abstract

1 绪论

1.1 课题背景与研究意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 批量生产与设备维护问题

1.2.2 随机规划方法

1.2.3 鲁棒优化方法

1.3 研究内容及论文结构

1.3.1 研究对象

1.3.2 研究内容

1.4 本章小结

2 相关理论基础

2.1 生产批量计划问题

2.1.1 基本概念与问题分类

2.1.2 生产批量模型的发展与求解算法

2.2 设备故障的分布形式与维护方式

2.2.1 设备生命周期与故障分布形式

2.2.2 设备的维护方式与策略选择

2.3 本章小结

3 故障条件下单设备生产计划鲁棒性分析

3.1 引言

3.2 故障条件下的两种生产计划建模方法

3.2.1 考虑鲁棒性约束的生产计划建模

3.2.2 基于故障期望的生产计划模型

3.3 模型求解

3.4 算例分析

3.4.1 算例

3.4.2 不同βt*条件下的生产成本

3.4.3 不同设备负荷下的生产成本

3.5 本章小结

4 故障条件下流水线系统鲁棒性分析

4.1 引言

4.2 故障条件下考虑鲁棒性的流水线系统建模方法

4.2.1 流水线系统的运作流程建模

4.2.2 考虑鲁棒性的流水线系统生产计划建模

4.3 仿真实验与分析

4.3.1 参数设置

4.3.2 仿真的有效性分析

4.4 模型求解

4.5 模型算例

4.5.1 算例分析

4.5.2 不同β*条件及设备数量对生产成本的影响

4.5.3 不同需求条件下成本的变化趋势

4.6 本章小结

5 结论与展望

5.1 全文总结

5.2 创新点

5.3 研究展望

参考文献

附录 A

在学研究成果

致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 徐晔雄

导师: 方志梅,林文文

关键词: 生产计划,设备维护,鲁棒性,流水线,抽样仿真

来源: 宁波大学

年度: 2019

分类: 基础科学,经济与管理科学

专业: 数学,企业经济

单位: 宁波大学

分类号: F273;O224

DOI: 10.27256/d.cnki.gnbou.2019.001025

总页数: 71

文件大小: 2276K

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