【正文】 度方法，也逐漸被越來越多的人們所使用[25]。表36 車間調(diào)度方法的比較方法名稱優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)適用性數(shù)學(xué)規(guī)劃法求解精確，能找到最優(yōu)解計(jì)算時(shí)間過長且占用內(nèi)存量隨變量的增加成指數(shù)倍增長，會發(fā)生“組合爆炸”適合規(guī)模較小的簡單問題彼得羅夫哈姆算法實(shí)現(xiàn)方便，排產(chǎn)結(jié)果理想算法計(jì)算相對復(fù)雜適合調(diào)度問題中的排產(chǎn)問題Palmer算法求解快速，方便實(shí)用解的最優(yōu)度不夠精確樣本小的調(diào)度問題優(yōu)先調(diào)度規(guī)則操作簡單易行，求解速度快解的質(zhì)量難以保證適合復(fù)雜，規(guī)模超大的問題基于知識的方法人機(jī)互動(dòng)，能夠及時(shí)的調(diào)整研制花費(fèi)昂貴，知識難于獲取和表達(dá)適合制造系統(tǒng)柔性強(qiáng)的車間神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法對于資源約束的表達(dá)較容易計(jì)算速度慢與結(jié)構(gòu)參數(shù)難以確定適用于資源約束較復(fù)雜但規(guī)模不大的問題模擬退火算法串行全局優(yōu)化算法，避免陷入局部最優(yōu)搜索空間過于龐大和下降溫度難于掌握適用于問題的改進(jìn)遺傳算法算法簡單收斂速度慢適合復(fù)雜問題禁忌搜索算法具有記憶功能的全局逐步優(yōu)化算法搜索結(jié)果無法保證全局最優(yōu)適合規(guī)模龐大的問題綜上所述，車間作業(yè)調(diào)度問題中的各種算法各有利弊，在不同情況下可以有針對性的選擇。第4章 案例分析沈陽亞中機(jī)械設(shè)備有限公司是一家集設(shè)計(jì)、制造、調(diào)試為一體的高新技術(shù)企業(yè)，主要從事各類液壓系統(tǒng)及液壓缸的設(shè)計(jì)制造、安裝指導(dǎo)及售后調(diào)試等。公司已通過了ISO9000質(zhì)量管理體系認(rèn)證。公司擁有一批高水平、高素質(zhì)的工程技術(shù)及管理人員。豐富的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)、可靠的產(chǎn)品性能、先進(jìn)的管理理念及完善的售后隊(duì)伍是公司屹立于行業(yè)前列的根本保證，是用戶信得過的供應(yīng)商。公司產(chǎn)品主要包括為堆取料機(jī)、磨機(jī)、輥壓機(jī)、篦冷機(jī)、破碎機(jī)、推焦機(jī)、攔焦機(jī)、剪切機(jī)、卸船機(jī)等設(shè)備配套的液壓系統(tǒng)、液壓缸。產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于建材、電力、化工、重工、鋼鐵等行業(yè)，產(chǎn)品遍及全國10多個(gè)省，并已出口至越南、菲律賓、土耳其等國家。1)主要職能部門間的相互關(guān)系與生產(chǎn)直接相關(guān)的部門主要有生產(chǎn)計(jì)劃科、供應(yīng)科、質(zhì)管辦、辦公室與生產(chǎn)車間。它們之間的關(guān)系如圖41。供應(yīng)科生產(chǎn)計(jì)劃科生產(chǎn)計(jì)劃 外購辦公室質(zhì)管辦生產(chǎn)車間 加工工藝 物料 檢驗(yàn)圖41車間調(diào)度與管理部門間的管理結(jié)構(gòu)2)車間生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)車間生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)主要由生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃、靜態(tài)調(diào)度、動(dòng)態(tài)調(diào)度三個(gè)層次構(gòu)成，前者是后者的基礎(chǔ)，其層次結(jié)構(gòu)關(guān)系如圖42。 零件交貨期 資源負(fù)荷平衡 生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃訂貨單 設(shè)備調(diào)整時(shí)間最小 零件工時(shí)定額 提高設(shè)備利用率靜態(tài)調(diào)度 單元生產(chǎn)能力 成組技術(shù)零件工藝 調(diào)整狀態(tài) 動(dòng)態(tài)調(diào)度 調(diào)整指令 生產(chǎn)環(huán)境圖42 車間生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)圖沈陽亞中機(jī)械設(shè)備有限公司的機(jī)械加工車間分為三個(gè)生產(chǎn)車間。一車間存放大量的銑床車床等，主要是對零件胚胎 進(jìn)行鉆鏜孔和銑外形。二車間存放車床，鏜床，鉆床，刨床，插床，磨床，并有四分之一的裝配場地，主要是對零件進(jìn)行刨平面，磨平面，鉆孔，插鍵槽孔等。三車間為氣焊車間，主要是對零件氣焊外形。圖43 一車間分布圖圖44 二車間分布圖但從兩個(gè)車間的設(shè)備總體分布來看，由于設(shè)備的購買時(shí)間的不同和一些客觀因素(如資金、生產(chǎn)狀況)的制約，機(jī)加分廠的車間設(shè)備既沒有按生產(chǎn)工藝分布，也沒有按加工對象分布，因此存在一些不合理的地方，造成生產(chǎn)物料流程的混亂和生產(chǎn)不均衡。如四柱液壓機(jī)的上、中、下梁板加工，由于只是按照客戶訂單的先后和組裝需求來決定梁板的生產(chǎn)順序，生產(chǎn)周期不僅不固定，而且周期很長，平均在4~5天，因此有必要做出改善。介紹了關(guān)于公司生產(chǎn)車間的情況，而本節(jié)則主要對車間零件梁板的生產(chǎn)順序問題進(jìn)行討論和研究，探尋對其生產(chǎn)順序的改善方案，并對palmer算法和彼得羅夫哈姆算法進(jìn)行比較和選優(yōu)。1)梁板的介紹三梁四柱液壓機(jī)（圖45）的機(jī)身由上橫梁、滑塊、工作臺用四根立柱相連，通過螺母緊固，組成一封閉式剛性框架，滑塊與主缸活塞桿連接，以立柱為導(dǎo)向，作上下移動(dòng)。中梁板（滑塊下表面）和下梁板（工作臺上表面）開有T 型槽，供安裝模具用。圖45 三梁四柱液壓機(jī)公司車間生產(chǎn)的梁板有兩種型號，分別為120t,200t。每種型號又分為上、中、下三種梁板。它們的結(jié)構(gòu)相似，均有五個(gè)孔，只是不同梁板中的孔的尺寸不同；另外主要區(qū)別在于中梁板和下梁板分別有T型槽，上梁板則沒有；上梁板和中梁板的孔需要攻螺絲/螺紋，而下梁板的孔則不需要，圖46為上梁板的零件圖：圖46 上梁板零件圖2)梁板的加工路線上、中、下梁板的工藝路線如圖47所示下梁板上梁板中梁板 鉆粗孔精刨（）鏜孔銑T型槽粗車（留余量3mm）銑周邊及倒角劃線精刨（）鏜孔鉆（配做螺孔）銑T型槽粗車（留余量3mm）銑周邊及倒角劃線精刨（）鏜孔鉆（攻螺紋）鉆粗孔粗車（留余量3mm）劃線銑周邊及倒角鉆粗孔 圖47梁板工藝流程圖根據(jù)圖47所示，四柱液壓機(jī)的上、中、下梁板加工工藝區(qū)別在于，中梁板和下梁板需要銑T型槽，上梁板則不用；上梁板和中梁板需要攻螺紋、螺絲，二下梁板則不用。故將它們的加工工藝加以總結(jié)，得到梁板加工族的加工工藝，如圖48所示。粗車（留余量3mm）銑周邊及倒角劃線鉆粗孔銑T型槽精刨（兩面，）鏜孔攻螺紋/螺孔 圖48梁板族加工族工藝流程圖工藝是將多種零件按其工藝的相似性分類以形成零件族，把同一零件族中的零件分散的小批量匯集成較大的成組生產(chǎn)量，從而使小批量能獲得接近于大批生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效果。由此可以直觀地看到，三梁四柱液壓機(jī)的上、中、下梁板的工藝流程是非常相似的，可以成組地將這些零件作為一個(gè)零件加工族來安排生產(chǎn)，以簡化物料與信息流程，提高生產(chǎn)效率。3)梁板的加工工時(shí)梁板的加工共需7~8道工序，對120t和200t的 上、中、下梁板三種規(guī)格型號的梁板零件進(jìn)行加工，有關(guān)數(shù)據(jù)如表41所示：表41單選機(jī)床加工工時(shí)數(shù)據(jù)表 工時(shí):小時(shí)工種 工時(shí)工件 車粗車 銑雙面銑周邊及側(cè)角劃線鉆粗鉆孔 銑T槽銑床T型槽 刨精刨兩面 鏜鏜孔孔 鉆攻螺紋/螺孔120t上梁板120t中梁板120t下梁板200t上梁板200t中梁板200t下梁板 ———————— 基于palmer算法零件排序問題求解應(yīng)用palmer算法對梁板的加工工序進(jìn)行計(jì)算,計(jì)算過程如下：工件的斜度指標(biāo)為: （41）按μi不增的順序排列工件，得到加工順序:200t上梁板，200t中梁板，120t中梁板，120t上梁板，200t下梁板，120t下梁板。按此順序生產(chǎn)時(shí)，總流程時(shí)間為Tmin=69h表42 總流程時(shí)間Tmin計(jì)算過程表 單位:小時(shí)車銑劃鉆銑刨鏜鉆開 結(jié)開 結(jié)開 結(jié)開 結(jié)開 結(jié)開 結(jié)開 結(jié)開 結(jié)200t上梁板04466779——91616212123200t中梁板4120t中梁板404046120t上梁板16——40454551200t下梁板162144444545545459——120t下梁板2173—— 基于彼得羅夫哈姆算法零件排序問題求解運(yùn)用彼得羅夫—哈姆算法求解,首先，將8臺機(jī)床劃為M與M′兩種，如表43所示：表43 將8臺機(jī)床劃分為兩機(jī)床的時(shí)間矩陣（1） 單位：小時(shí)車銑劃鉆120t上梁板711120t中梁板712120t下梁板712200t上梁板200t中梁板200t下梁板T1= T2=14 T3= T4=13 T5= T6= 表43 將8臺機(jī)床劃分為兩機(jī)床的時(shí)間矩陣（2） 單位：小時(shí)銑刨鏜鉆120t上梁板——120t中梁板120t下梁板——200t上梁板——200t中梁板200t下梁板——T1′=12 T2′= T3′= T4′ =14 T5′=21 T6′ =19按規(guī)則1:因?yàn)門′T列向量中所有元素出現(xiàn)負(fù)數(shù)，所以加工順序按T列向量中的T′數(shù)值從大到小排列，即加工順序?yàn)?00t中梁板、200t下梁板、120t中梁板、120t下梁板、200t上梁板、120t上梁板按規(guī)則2:直接按(Ti′Ti)數(shù)值由大到小排列，即加工順序?yàn)?00t下梁板、120t上梁板、120t下梁板、200t上梁板、120t中梁板、200t中梁板。1) 200t中梁板、200t下梁板、120t中梁板、120t下梁板、200t上梁板、120t上梁板排序時(shí)，總流程時(shí)間為Tmin=表44 總流程時(shí)間Tmin計(jì)算過程表 單位：小時(shí)車銑劃鉆銑刨鏜鉆開 結(jié)開 結(jié)開 結(jié)開 結(jié)開 結(jié)開 結(jié)開 結(jié)開 結(jié)200t中梁板0200t下梁板27273232414146——120t中梁板415151120t下梁板1860——200t上梁板1822——120t上梁板22——7272 2) 按200t下梁板、120t上梁板、120t下梁板、200t上梁板、120t中梁板、200t中梁板排序時(shí)，總流程時(shí)間Tmin=72h。表45 總流程時(shí)間Tmin計(jì)算過程表 單位：小時(shí)車銑劃鉆銑刨鏜鉆開 結(jié)開 結(jié)開 結(jié)開 結(jié)開 結(jié)開 結(jié)開 結(jié)開 結(jié)200t下梁板05515151616——120t上梁板5152020212122——4444120t下梁板13202929303034343852——200t上梁板1317293535363638——120t中梁板17213543434444464652616167200t中梁板21435050515154546161686872——所以應(yīng)選取1200t下梁板、120t上梁板、120t下梁板、200t上梁板、120t中梁板、200t中梁板加工順序 總結(jié)1)改善效果通過對四柱液壓機(jī)的梁板生產(chǎn)順序的分析，利用palmer算法和彼得羅夫哈姆算法，得到最后的梁板排產(chǎn)順序的排產(chǎn)方案，即生產(chǎn)周期由原來的100h,改進(jìn)為現(xiàn)在的72h,效率提高了28%，效果明顯。2)方案的對比通過上述對梁板的加工順序的確定，讓我們了解到了palmer算法和彼得羅夫哈姆算法在求解車間生產(chǎn)調(diào)度中的排序問題的優(yōu)缺點(diǎn)。Palmer算法求解簡單，方便實(shí)用，計(jì)算速度快，適合對解的精確度要求不高的車間調(diào)度問題求解。彼得羅夫哈姆算法實(shí)現(xiàn)方便，排產(chǎn)結(jié)果比較理想。但是，該方法只適用于零件在每道工序只有唯一一臺機(jī)床或已事先選定一臺機(jī)床加工的情況。而在實(shí)際生產(chǎn)過程中，同一道工序往往有多臺加工能力相近的機(jī)床可供選擇(稱為平行加工)，它們加工同一零件的工時(shí)可能相同，也可能不同。此時(shí)，首先要研究的是對加工能力相同或相似的機(jī)床加工作業(yè)的分配；其次是確定零件按工序在機(jī)床上的排產(chǎn)順序。其目標(biāo)是使零件加工完成時(shí)間最短，且均衡各機(jī)床的負(fù)荷，以實(shí)現(xiàn)均衡生產(chǎn)。3)方案的選優(yōu)上述Palmer法和彼得羅夫—哈姆算法均屬于啟發(fā)式算法，各種算法所得到的結(jié)果有時(shí)不一定是最優(yōu)，而只是近