面向作业时间波动特性的适应型生产线平衡方法研究

论文摘要

在手工制造行业中，为了充分利用流水线的生产能力，需要将所有的作业工序合理分配到各工站，使流水线各个工站的生产周期基本一致，这就是生产线平衡问题。在以往的生产线平衡研究中，往往只考虑了生产现场的一部分影响因素，而且没有考虑到手工生产现场标准工时测定的困难和数据的更新维护，这就导致得到的结论与生产实际可能有较大偏差，且方法的鲁棒性较差。本论文在前人基础上，综合作业时间波动及作业员技能水平两项因素的影响进行生产线平衡研究。由于手工生产中作业时间的不确定性强，实测作业时间成本较高，因此需要给出利用少量实测数据估计作业时间分布的方法，并以此为基础提出一种鲁棒性较强的适应性生产线平衡方法，在获得实时数据的同时不断更新系统参数和作业员效率系数数据库，保证与生产现场的同步。通过对已有数据的分析，可以发现手工作业时间一般服从三参数的威布尔（Weibull）分布。在此基本假定下，针对手工制造业生产中作业时间测定样本容量过小的实际情况，为了避免利用少量数据估计威布尔分布参数的复杂，我们可以通过自定义的经验公式直接估计作业时间分布曲线上的某一分位值，并将其定义为标准作业时间。这样便可以将原问题转化为确定型线平衡问题，再综合考虑约束条件和作业员不同技能水平的影响，选取适当的算法进行求解。而经验公式中的经验参数需要用实测数据不断修正，以使系统获得较强的鲁棒性。本研究结合了一合作项目的具体需求，基于上述方法开发了自动线平衡程序，规范和简化了企业工业工程人员的排线工作，得到了满意的线平衡结果，有较强的实用性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景与意义
• 1.2 研究目标与研究内容
• 1.2.1 研究目标
• 1.2.2 研究内容
• 1.3 章节安排
• 1.4 本章小结
• 第2章 生产线平衡相关文献综述
• 2.1 线平衡问题的产生和分类
• 2.2 SALB 问题的研究现状
• 2.3 GALB 问题的研究现状
• 2.4 非确定作业时间的 GALB 问题
• 2.4.1 作业员技能水平影响
• 2.4.2 作业时间波动
• 2.4.3 学习效应
• 2.5 本章小结
• 第3章 手工作业时间的分布特性研究
• 3.1 作业时间数据统计分析
• 3.2 三参数威布尔（WEIBULL）分布
• 3.3 生产应用中基于小样本的标准作业时间估计方法
• 3.3.1 实际作业时间的测量
• 3.3.2 标准作业时间经验估计公式
• 3.3.3 公式中经验参数的确定
• 3.4 本章小结
• 第4章 考虑个人作业效率的适应型线平衡研究
• 4.1 问题描述
• 4.1.1 生产线类型描述
• 4.1.2 平行工站/平行作业
• 4.1.3 作业分配的约束条件
• 4.2 个人作业效率的影响
• 4.2.1 个人作业效率系数
• 4.2.2 当量工时的转换
• 4.3 建模
• 4.3.1 0-1 规划模型
• 4.3.2 动态规划模型
• 4.4 “两阶段”线平衡算法
• 4.4.1 分级位置权重（RPW）法
• 4.4.2 “三步骤”法——改进的 RPW 法
• 4.4.3 线平衡结果优化——模拟退火
• 4.4.4 实例验证
• 4.5 参数修正和数据更新
• 4.5.1 目的和意义
• 4.5.2 数据更新总体思路
• 4.5.3 数据更新流程
• 4.6 本章小结
• 第5章 适应型线平衡程序的开发
• 5.1 程序开发背景
• 5.2 用户需求分析
• 5.3 程序模块设计
• 5.4 程序开发环境、用户界面及使用方法
• 5.4.1 开发环境及配置要求
• 5.4.2 用户界面及使用方法
• 5.5 本章小结
• 第6章 动态线平衡调整方法研究及仿真
• 6.1 作业时间的波动性分析及其对线平衡状态的动态影响
• 6.1.1 作业时间波动性分析及小样本的变异系数估计
• 6.1.2 多作业工站的作业时间变异系数
• 6.1.3 作业时间波动对线平衡的影响
• 6.2 工站缓存的设定
• 6.3 动态线平衡调整
• 6.3.1 数据更新，重新排线
• 6.3.2 配备多能工
• 6.4 生产线动态平衡仿真分析
• 6.4.1 仿真原始数据
• 6.4.2 流水线仿真模型与运行设计
• 6.4.3 仿真结果与分析
• 6.5 本章小结
• 第7章 结论与展望
• 7.1 研究工作总结
• 7.2 研究结论和成果
• 7.3 今后研究工作展望
• 参考文献
• 附录
• 附录 A 某型体鞋面生产作业基本信息
• 致谢
• 个人简历