产品的品种和数量随顾客需求的变化而变化,在最短的时间里,最大限度地满足不同消费者的需求。
混流生产线
在基本不改变现有生产手段、生产条件和生产能力的前提下,通过改变生产组织方式,在一定的时间内,在同一条流水线上生产出多种不同型号、不同数量的产品设备与装置。
- 英文名称
- mixed-model production line
- 所属学科
- 机械工程
混流生产线可以忽略从一个产品的一种类型转换到另一种类型所需要的花费,是一种能够进行多品种小批量生产的生产线。混流生产线能够快速响应市场需求的变化,减少在制品数量,节约流动资金,提高产品的竞争力。
混流生产线的形式特点为:①一个计划期内,在同一条生产线上生产种不同规格的产品。②生产线上的产品通常结构和工艺相似,但规格和型号不同。③不同产品之间转换基本上不需要调整生产线。④生产线上
种产品是连续、混合(非成批轮番)投入的。
组织多品种混流生产的关键是实现生产的“平准化”。平准化的核心是混流生产线产品投产顺序的最优化,即产品被拉动到生产系统之前,人为地按照作业时间、数量、品种进行合理搭配和排序,使拉动到生产系统中的工件流具有加工工时上的平稳性,保证均衡生产,同时在品种和数量上实现混流加工运动,起到对市场多品种、小批量需求的快速反应和满足功能。
如何在混流生产线上按工序的先后顺序和既定的平均节拍,使整个流水线有效地达到产量要求,这就是混流生产线的平衡问题。混流生产线平衡问题主要包括了以下3类。
在已知混流生产线的生产周期即节拍的情况下,求工作站数的最小值。企业在混流生产线的规划设计及安装时,主要考虑企业的生产能力能否满足市场需求、混流生产线的效率以及系统的投资。这一类问题以最小化工作站为优化目标,最终可实现设备与人员费用的减少、成本的降低、生产流程的缩短、生产效率的提高。在生产线上,一般情况是每个工作站配置一名操作工人或加工设备,那么我们要节约资源成本,生产线上的工作站数量越少越好。第I类平衡问题在给定生产节拍的情况下,把最小化生产线的工作站数作为目标函数。
在已知生产线工作站数情况下,求生产线节拍的最小值。因为在工作站数确定条件下,减小混流生产线节拍,可以提高生产线在单位时间内的产出量。其工程价值在混流生产线安装后,设备与人员基本固定,而企业却希望在生产管理中提高生产效率,并且实现混流生产线的产出率最大化。同时,随着时间推移,生产线上操作人员对自己的工作更加熟悉,操作技术越来越高,完成单位操作的时间就用得更少,需要对生产线进行进一步的调整,优化生产节拍。只有均衡了不同工作站之间的操作负荷,特别是优化改善工作负荷强度过大的工作站,这样才能平衡每个工作站的操作时间。由此可知,第II类平衡问题在已知最小工作站数的情况下,把最小化装配线工作站的最大操作时间作为目标函数。
在前面两种平衡问题都解决的情况下,解决混流生产线上工作站间的负荷平衡问题,即以工作站间负荷差的最小值为目标函数。在完成生产线设计和安装后,在混流生产线的运行过程中,企业关注的是其连续性和均衡性。因此,第III类装配线平衡问题的主要目标是实现每个工作站间操作负荷均衡,即已知生产线上工作站数和生产节拍,以平衡各工位负荷为优化目标函数。
要研究混流生产线各个产品投入的顺序问题,应该把以下两个目标作为主要的着眼点。
要满足目标一的要求,需要满足以下不等式的约束:
…(1)
式中为产品
的计划产量;
为工序
中每个产品
的作业时间;
为循环时间。该式说明,各工序上每一个产品的作业时间不应该超过循环时间。
…(2)
式中表示一天的总作业时间。
有关符号的定义如下:
:全部产品
的总生产量
。
:全部产品
在生产过程中使用的零部件
的总需要量。
:按从1号到
号(已确定)的顺序生产产品时使用的零部件
的总需要量。
:生产单位产品
时所需要零部件
的量。
通过以上几个符号的定义,可以导出下面两个数值。
单位产品零部件的平均需要量:
。
生产个产品零部件
的平均需要量:
。
目标二的基本思想就是为了使零部件的使用速度保持一定,
的总量必须尽可能接近
。由此可作进一步定义如下:
点…(3)
点…(4)
为了使某个顺序计划能够保证各种零部件的使用速度一定,必须使点尽可能接近点
。即
…(5)
式中,因此,必须使
极小化。
根据前面所述的混流生产线产品投入顺序的基本思想.可以基于目标追踪思想归纳出求解混流生产线中产品投入顺序的基本步骤。
步骤一:设,
,
,其中
代表产品的集合。
步骤二:在顺序计划的位放人距离
。最小的产品
,最小距离
,
,其中
…(6)
步骤三:
①如果把产品,全部排好顺序,设
,其中
代表具有最小距离
的产品序号顺序的集合;
②如果的一部分还没有排好顺序,设
。
步骤四:
①如果,程序结束;
②如果,计算
,设
,返回步骤二。
扩展阅读
- 戴庆辉.先进制造系统.北京:机械工业出版社,2005.