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人员—设备—任务耦合约束下柔性作业车间调度研究

【摘要】:在生产车间的作业过程中,人员与设备是最重要的两种资源,直接影响着车间生产系统的产出与经济效益。可见,如何高效且高质量地统筹资源并完成作业任务,有着重要的实践应用价值。其中,尤以柔性作业调度过程中的人员-设备资源协调问题较为凸出,一方面是优化目标存在不足,未充分考量“人员-设备-任务”整体系统的内部协调程度;另一方面是所建立的模型约束条件不完善,未进一步明确人员与任务、人员-设备-任务系统内部等诸多因素之间的相互影响。针对以上柔性作业调度系统中存在的不足,本文开展了以下研究:首先定义了作业车间中人员-设备-任务耦合现象及耦合协调度,并以E公司数控机床作业车间为研究案例背景,建立人员-设备-任务耦合系统评价指标体系。然后,采用决策试验室分析法(DEMATEL)计算所有一级评价指标的中心度、原因度,以反馈其在系统中的重要程度,并通过解释结构模型(ISM)对DEMATEL结果检验,同时将一级指标之间的因果关系以图形方式展示。基于DEMATEL-ISM分析结果,将结果因素作为内生潜变量,原因因素作为外生潜变量构建结构方程模型(SEM),并确定因素之间的影响程度及方向。其次制定测评方案获取外生观测变量数据,并结合SEM因子载荷、路径系数计算得到外生潜变量数据及内生潜变量影响度,用于耦合协调度计算。此外构建标准操作效率与时间函数,基于SEM中效率影响度对该函数修正得到人员实际操作效率的时间函数。最后,以6名操作人员、8台设备、6种工件为案例进行生产调度,将人员实际操作效率函数用于模型计算,以耦合协调度及车间成本为优化目标,采用遗传算法对优化目标占有不同权重时的模型进行求解。分析求解结果表明模型求解方案较实际手工调度方案能够明显降低车间成本,提高人员利用率;且考虑系统耦合关系之后的模型求解方案能够提高工件合格率、人员效率、系统协调度及经济效益,对实际生产组织具有一定的指导意义。

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