考虑环境要求的制造系统柔性测度及其改善方法

论文摘要

不断加剧的市场竞争、产品的多样化和顾客化迫使企业逐渐从传统的高度标准化产品的大规模生产向顾客化产品的小批量生产转移。在此情势下,刚性的生产设备通常难以再发挥出高效率。高的投资效率要求制造设备能够快速的从一种产品转移到另一种产品的生产而无须大的设备重组,资源重组或设备更换。企业为了应对不断加剧的市场竞争、多样化和顾客化的产品需求,急切地需要找到一种有效的途径来提高自身的柔性。然而,制造系统的柔性不仅取决于系统本身的结构,还取决于其所处的环境。现有的关于改善系统制造柔性的方法的研究或者是将柔性视为系统自身的固有属性,与环境无关,从而这类研究得到的改善方法容易失去与现实的相关性;或者是通过系统面对环境不确定性时的表现针对每个具体的例子提出改善措施,却由于其没有考虑系统结构而得不到具有普适意义的柔性改善方法。本文将系统结构和主要的环境要求结合,研究制造系统和供应链的柔性改善问题,其中着重研究过程柔性的改善问题。本文考虑的环境要求包括两类:一类是产品结构(Bill ofMaterial,BOM)约束,一类是产品需求特征。将系统结构和主要的环境要求结合来研究制造系统的柔性改善方法能克服上述缺陷。本文主要研究环境要求(包括产品结构约束和产品需求特征)对制造系统或供应链的过程柔性测度和改善方法的影响,并提出考虑环境要求的过程柔性测度和改善方法。本文研究的意义在于同时综合系统结构本身的特征和外部环境要求,提出一套较为完善的过程柔性测度指标和柔性改善指导规则,解决上述问题。本文从第一章到第六章的内容安排如下:第一章回顾了目前关于制造系统和供应链中的柔性测度及其改善方法的相关研究现状,说明了本文的研究内容和研究意义。第二章和第三章考虑了产品结构约束对制造系统中过程柔性的影响,提出考虑产品结构约束的过程柔性改善规则。其中,第二章提出了一种考虑产品结构约束的制造系统过程柔性测度方法。在产品结构约束下,具有多条装配线的制造系统的过程柔性应分为两个层次:装配线层次和系统层次。两个层次的过程柔性分别解释为面临内部或外部环境变化时生产能力在不同零部件/产品之间可转移程度的大小。对于每个层次的过程柔性,本章提出了测度方法。该测度方法为分析过程柔性的结构特性和提出柔性改善的指导规则提供了基础。第三章对两个层次的过程柔性分别分析了其结构特性,并提出了柔性改善的指导规则。结构特性是指关于何种装配线和系统结构具有更高柔性的特性。结构特性的分析以过程柔性的测度方法为基础,指导规则以对结构特性的分析为基础。指导规则能帮助管理者在不需要太多计算量的前提下做出有效的柔性投资决策。第四章和第五章考虑了需求特征对制造系统和供应链过程柔性的影响。其中,第四章研究了需求特征对制造系统过程柔性的影响,并提出考虑需求特征(包括需求变异性和需求之间的相关性)的过程柔性测度方法。基于提出的过程柔性测度,本章还提出了通过增加一条链来改善一般制造系统的过程柔性的指导规则。第五章研究了考虑需求特征的供应链过程柔性测度问题。针对现有的过程柔性测度方法,本章指出了其中由于没有考虑需求特征而导致的问题,并提出了一个新的供应链过程柔性测度。该供应链过程柔性测度值与供应链所处的需求分布有关。第六章总结本文的工作,归纳本文的主要创新点,指出目前本文研究的局限,并根据已取得的研究结果对未来进一步研究的问题进行思考。本文工作的主要创新点如下:(1)提出了考虑环境要求时改善制造系统柔性的一系列指导规则。这些指导规则能够使得管理者不需要通过复杂的计算就能找出改善柔性的满意途径,做出有效的柔性投资决策。(2)将制造系统自身的固有属性和产品结构特征结合,提出了一种既能反映系统内部结构特征又能反映产品结构约束影响的过程柔性测度方法。该方法将考虑产品结构约束的过程柔性分为两个层次(装配线层次和系统层次)分别测度。(3)同时考虑系统能力转移的容易程度和发生能力转移的概率,分析需求特征对系统过程柔性的影响,提出了考虑需求特征(包括需求变异性和需求之间的相关性)的过程柔性测度方法。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 图序
• 表序
• 第一章 绪论
• 1.1 柔性概述
• 1.1.1 制造柔性的定义
• 1.1.2 制造柔性的分类
• 1.1.3 制造柔性的作用
• 1.2 制造系统和供应链的柔性研究现状
• 1.2.1 制造系统的柔性测度
• 1.2.2 制造系统的柔性改善方法
• 1.2.3 供应链的柔性研究
• 1.3 考虑环境要求在测度和改善制造柔性中的意义
• 1.3.1 实现柔性的过程中考虑产品结构约束的重要性
• 1.3.2 实现柔性的过程中考虑需求特征的重要性
• 1.4 本文的研究对象
• 1.5 本文的研究问题
• 1.6 本文的研究意义和内容组织
• 第二章 考虑产品结构约束的过程柔性测度方法
• 2.1 考虑产品结构约束对过程柔性的影响
• 2.2 装配线的过程柔性测度
• 2.3 制造系统的过程柔性测度
• 2.4 实例研究
• 2.4.1 期望短缺指数
• 2.4.2 改进的J&G指数
• 2.4.3 实例设计
• 2.4.4 结果
• 2.5 本章小结
• 附录2
• 第三章 考虑产品结构约束的过程柔性改善方法
• 3.1 装配线过程柔性的结构特性及改善方法
• 3.2 制造系统过程柔性的结构特性及改善方法
• 3.3 实例研究
• 3.3.1 实例设计
• 3.3.2 结果
• 3.4 本章小结
• 附录3
• 第四章 考虑产品需求特征的过程柔性测度及改善方法
• 4.1 产品需求特征对过程柔性的影响
• 4.2 考虑产品需求特征的过程柔性测度
• 4.3 柔性投资指导规则
• 4.4 实例研究
• 4.4.1 柔性测度有效性验证
• 4.4.2 指导规则有效性验证
• 4.5 本章小结
• 附录4
• 第五章 考虑产品需求特征的供应链过程柔性测度
• 5.1 引言
• 5.2 G&T测度
• 5.3 新的供应链过程柔性测度
• 5.4 实例研究
• 5.4.1 供应链测度有效性验证
• 5.4.2 "链式效应"验证
• 5.5 本章小结
• 附录5
• 第六章 总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 不足和展望
• 参考文献
• 致谢
• 在读期间发表的学术论文与取得的研究成果