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生产物流系统在制品库存控制技术研究

【摘要】:生 产 物 流 的 四 个 评 价 指 标 是 : 生 产 周 期 、 调 度 平 稳 性 、 在制品(Work-In-Progress, WIP)库存、设备利用率。随着顾客对产品需求的多样化和对及时送货要求的提高,在满足顾客要求的同时,在整个价值链上降低在制品库存并维持其在理想水平就显得日益重要。生产物流控制系统(Production Logistics Control Systems, PLCS)作为企业的底层执行机构,是企业控制在制品库存的关键因素。针对动态生产环境下传统 PLCS 系统的缺点和不足,本文基于控制理论,构建了一个集成比例积分控制(Proportional Integral Control, PI)与统计过程控制(Statistical Process Control, SPC),具有集成性、动态性、敏捷性的生产物流控制系统(Integrating PLCS, I-PLCS),并对其在制品库存控制技术进行了研究。 本文以工段间零件在制品为研究对象,在归纳和总结当前生产物流系统建模方法的基础上,针对当前制造系统的动态变化特点,基于控制理论的连续时间微分方程模型,建立了集成前馈与反馈控制环节的串行生产线在制品库存控制模型。详细分析了模型中采用的需求平稳化、生产延迟、恢复库存原则三种控制策略。仿真分析了需求波动时系统参数对在制品库存的影响。 借鉴流程业中广泛应用的过程控制技术,本文将比例积分(Proportional Integral, PI)控制算法应用于工段间在制品库存控制。分析了比例积分控制器不同的放置方式对动态系统零点和极点的影响,建立了串行生产线在制品库存之比例积分控制的级联控制模型。进而将比例积分控制器参数的设计问题转化为频域上的优化问题。并以摩托车发动机曲轴箱体生产线为例,进行了比例积分控制器的实例化设计。仿真结果表明比例积分控制器的控制效果要优于比例控制器,比例积分控制器也具有很强的鲁棒性。 针对比例积分控制器的实现问题,首先利用凸优化方法完成了加工设备负荷的优化配置。在此基础上,将比例积分控制器的比例控制和积分控制分别对应加工系统的输入速率控制和积压任务控制,通过输入速率控制器和积压任务控制器解决了比例积分控制器的具体实现问题。 为了持久改善过程品质,本文将统计过程控制与比例积分控制集成应用于串行生产线在制品库存控制。建立了监控在制品库存状态的统计过程控制与比例积分控制集成控制模型。并对该模型进行了仿真验证。结果表明,在在制品库存均值出现移动和漂移两种偏差下,统计过程控制与比例积分控制集成控制

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