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混流流水生产及再调度问题研究
摘要
本文建立和解决混流车间的生产计划以及调度问题，用TFT-LCD的案例来研究模块化制造的最后一个阶段，用图表说明它的发展过程。在这项研究对混流生产线系统及其重新安排问题进行了讨论。缓冲区管理和DBR调度方法的基础关于约束的理论被用来检测，识别和水平的瓶颈问题系统。研究的目的是增加生产的灵活性和流动性制造调度系统及其对供应链整体的影响。使用仿真软件Flexsim，来构建和评估模型，讨论了一些关于系统模拟延迟订单的总的成本的性能的案例。
关键词：混流生产；瓶颈；重新调度；限制趋导式管理方法
1.介绍
混流生产是当今的制造系统的发展趋势之一，可能也是满足客户不断变化的需求有效的的方法。全球供应链系统在世界上使得混流线系统模型对于之制造业更加重要。企业和企业之间通过成功的生产计划和执行成本来降低成本供应链管理来降低成满足客户的需求来获得利润。全球化下的电子结构，电子和无线通信行业可以看作是一个供应链结构[ 1 ]。不同尺寸的液晶显示器（LCD）或平板显示器（TFT-LCD，特别是薄膜晶体管液晶显示器）通过全球供应链系统成为当今主要的消费者产品。电子设备和无线通信产品，如笔记本电脑，数码相机，iPad和iPhone等需求使LCD成为生活必需品。这是本文以TFT-LCD的模块化制造论证其发展机理的依据。
为了满足客户的需求模式，即品种多，体积小。混流生产线系统和拉动现象的概念是重要的。因此，最后一个阶段，对 TFT-LCD的模块化制造进行了讨论，以揭示终端客户的要求。混流产生是指不同类型的产品在同一生产线生产。应在不同类型产品之间转换，设定时间，但这不是必须的。这些不同类型的产品在生产线上呈纵横交错的图案。霍尔[2]，在1983，使用了四种类型的产品，命名为A，B，C和D作为例子来描述这种生产系统。四种不同类型的产品在一条生产线上，顺序是A-B-C-A-B-C-A-B-A-D。这种混流流表示，每当产品D完成后，已经产生了四个A产品，三个B产品和两个C产品。
TFT-LCD工业的主要生产过程包括三个主要阶段，即阵列、单元和模块。生产过程的最后一部分，即所谓的模块，是最终的装配，是能力和材料为导向的。根据客户的订单数量和到期日的要求，设计一个良好的调度是至关重要的。然而，在今天的高品种和低需求量的环境中，建立混流生产线系统也是必不可少的。如何解决上述问题，在较长的调度过程和不可靠的生产要求，是本文的主要问题。因此，本研究的目的是建立一个混流车间生产系统的混流生产系统的调度和再调度模型。
2.文献回顾
对于生产调度问题,大量的研究人员一直致力于这一领域。然而,其中许多人主要侧重于系统性能的单一或小范围。制造系统实际上需要考虑整个计划和执行阶段的相互作用,从不同的方面揭示实际因素。这项研究试图处理混流线路和重新调度结构;因此,将审查几个主题,包括混流线和混流模型生产、瓶颈和瓶颈转移以及缓冲区管理。. TFT-LCD制造通常是生产某种尺寸或产品的单一生产线。过去研究人员主要侧重于利用DBR技术[3]或重新调度时序和执行频率问题[4–6] ,利用容量约束资源( CCR)的概念进行单流程重新安排。在. TFT-LCD制造中,由于工厂空间和昂贵设施投资的限制,需要建立混流生产线,以提高生产率、效率,并最大限度地降低总成本,包括安装成本、制造成本和库存成本。[7–8]关于重调度问题, Hu 等人[ 9]应用蚁群算法对订单排序问题进行了排序,使订单的平均流时间最短,使紧急订货提前预定。Itayefet等人[10]开发了一种两阶段启发式算法,在第一阶段将固定订单分配给作业,然后使用模拟退火算法优化作业序列。崔等人。[11]采用关键链和TOC开发六种不同的启发式方法解决重排序问题,解决资源和工作优先权问题。Wang和Wang[12]提出了只在机器故障和故障期间考虑重新调度的部分重新安排。
2.1混流生产线和混流模型生产
有很多研究主要讨论了混流模型和混流生产线的问题.混流模型的生产系统基本上讨论一个生产或装配生产线不同的生产模式。不同的模型,例如连续或间歇生产,可以应用于生产线的前部或后部扇区[2]1983年,采用四种类型的产品,即a、b、c和d,作为描述这种生产系统结构的一个例子。生产结构与四种不同类型的产品是a - b -c–a–b–c–a–d在生产线上。这种混流表明,只要产品d完成,已经生产了四个a,三个b和两个c产品。在这个系统中,瓶颈问题和生产系统的利用都是本研究中最重要的问题。混流生产系统存在设置改变线上产品时间以及调度困难的问题。研究人员主要集中在如何消除生产过程中的现有浪费或在依赖和独立条件下寻找生产序列的最优解[4,14]。本文基于总容量概念和DBR技术,即约束理论,研究了物料的不同批次投料和瓶颈转移对流程混流生产线生产系统的影响。
2.2 瓶颈与瓶颈迁移
对瓶颈有不同的解释。瓶颈通常表明限制系统或组织输出的可用资源容量限制。在服务或制造系统中,瓶颈可能被定义为具有最长处理时间、最高平均利用率或加载的资源,或者通过减少工位的处理时间来减少流程的整个平均流程时间。本文中,瓶颈可以定义在两个不同的阶段,计划和车间执行阶段[14,15]。在计划阶段,瓶颈加载是基于测量的标准时间,通过添加所需的工艺时间进行计算;而在车间执行阶段,瓶颈可以通过在制品数量现象、数量和资源前面的缓冲区进行检测。
目前,确切的市场订单需求大多不确定。因此,主要生产调度可能需要重新安排,因为订单经常被取消,订单紧急,原材料短缺,等等。重调度是解决请求波动和不确定性的主要方法之一。不幸的是,瓶颈和瓶颈转移是重新安排的主要原因。由于客户的订单或请求的频繁变动,工作负荷,瓶颈工位可以移到另一个工位,形成所谓的瓶颈现象,成为瓶颈漂移或浮动瓶颈。发现缓冲区和缓冲区管理可以通过设置缓冲区容量和重新调度来管理生产波动。表1列出了生产阶段和重新安排时间表的比较。
2.3 混流生产线生产性能
混流生产线生产的劳伦斯和巴斯[16]的表现表明如何找到瓶颈的转移水平。它使用b来提醒管理人员,当b很高并且需要控制时,资源或工位往往成为瓶颈。Huang和cheng[17]将直觉应用到在制品,以确定在制品超出一定控制限度时的瓶颈转移。这种方法对于用户来说似乎很方便,但是对于那些具有紧急交货期的订单或制造流程时间较短的订单来说,响应时间过长。这是因为只有在发生了瓶颈之后才能检测到瓶颈。本文利用缓冲区管理技术在检测瓶颈时刻检测瓶颈,监控瓶颈漂移,并在发生瓶颈之前消除瓶颈。物料供应的计划、数量和顺序受供应链反应的影响,也与顾客的要求的反应有关。物料和产品需求的批量投料也会造成瓶颈和瓶颈发生的结构性影响和变化。混流生产系统的重要性能指标是交货期满足、最小化和重新调度[3 , 4]。
表1瓶颈移动和重新安排偿还期限的因素。
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阶段和瓶颈漂移的原因 |
重新安排偿还期限的因素 |
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生产 |
能力平衡 |
计划加载 |
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计划 |
产品组合 |
1。 |
取消订单 |
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阶段 |
材料输入日程安排 |
2。 |
订单变更 |
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批处理大小 |
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(包括数量或 |
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超过追求的优化 |
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截止日期） |
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非瓶颈资源 |
3。 |
紧急情况下或 |
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概率的因素如 |
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加急订单 |
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出现故障的机器 |
4。 |
物资匮乏 |
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生产 |
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5。 |
处理时间是在 |
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阶段 |
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或下估计 |
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6。 |
返工 |
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调度方法 |
7。 |
提前或 |
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延迟 |
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8。 |
机械故障或 |
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击穿 |
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9。 |
质量问题 |
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3 .模型开发和建立
如前所述,瓶颈和瓶颈迁移可能发生在两个阶段,即计划和执行阶段。约束理论和系统输出的概念受瓶颈约束的限制,并应用于混流线系统的研究中。我们的目标是将计划阶段纳入管理,以解决瓶颈问题,提高系统生产力。本文的整个研究,发展是基于工厂的总产能,应用TOC来构建单一的混流生产系统的生产计划,以提高生产效率和防止产能浪费。然后将DBR算法应用于下游客户低容量需求模式，以及复杂产品组合的影响下的混流系统重调度计划。
3.1 系统描述与模型制定
研究了TFT-LCD模块制造部分的混流生产线系统.在TFT-LCD制造过程中,包含三个阶段:阵列、单元和模块.模块制造工艺位于整个生产流程的末端,直接关系到客户的要求和要求。“模块”制造过程是如图所示的流水线生产系统。1 .所有产品必须按照相同的流程操作。该系统的基本假设为:1。每个工作一次只能在一台机器上操作;2 .每台机器一次只能处理一份工作;每次开始处理后,不能停止每项作业,即不允许抢占;3 .在同一台机器上操作时,不同的产品会有不同的安装时间;4 .即使操作序列不同,设置时间也会不同;5 .本研究不包括再保险流程结构和产品返工流程.所使用的变量的相关说明和定义见表2。
3.2 系统模型开发与建立
将TOC、缓冲管理技术用于混流生产线生产系统的开发和控制。所开发的程序和示范如下,将有助于管理人员及早发现生产问题,评价这些改进方法的合适度,并进行重新安排。
3.2.1 DBR调度
步骤1:检测受限资源。此步骤基于检测受限资源的平均资源加载。瓶颈工位是在总计划时间跨度中平均负载最高的工位。
步骤2:确定缓冲区大小。
缓冲区大小基于瓶颈工位的缓冲区。这里,我们假设瓶颈是工位M，M=1，2，3.. ..S；然后：
BBj=1（瓶颈缓存区）=
SBj=1（运输缓存区）=
BBij =0；当M=1
SBij =0；当M=S
BTij=1（缓存时间）= BBij SBij
步骤3:设计瓶颈工位的生产节奏。
设计瓶颈工位的生产节奏不仅可以确定如何安排生产节奏,还可以直接决定整个系统的吞吐量和非瓶颈工位的协同顺序。
在绩效评价指标中(下一小节描述),最小时间延迟也被选择作为基本标准。操作优先级可以由以下规则确定:
EDD规则,基于到期日期。
如果到期日期相同,则遵循选择具有较大延迟成本流程的顺序的规则。
如果订单的所有到期日期和延迟成本是相同的,则首先处理最长的流程时间。
因此,瓶颈工位的生产节奏可以设计如下(假设只有一个瓶颈工位,位于第M个工位) :
1 .计算第M个工位内每个工序的理想完成时间。
是工位Oij的理想瓶颈时间。
2.计算瓶颈工位的工序时间。lt;
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