第12期 2016年12月
组合机床与自动化加工技术
Modular Machine Tool & Automatic Manufacturing Technique
文章编号：10012265(2016)12012104
DOI: 10. 13462/j. cnki. mmtamt. 2016. 12.033
虚拟制造单元瓶颈缓冲区容量优化
吕洁，郭婷芳，韩文民
（江苏科技大学经济管理学院，江苏镇江212000）
No.12 Dec.2016
摘要：文章是在虚拟制造单元的生产方式下，基于约束理论考虑面向多个加工任务同时进行加工时瓶颈资源问题，以减少生产波动对瓶颈资源的影响来针对缓冲区容量问题进行研究，以最优缓冲区容量为目标建立目标函数模型，利用改进遗传算法求解，同时结合在制品拒绝率、在制品数量和设备的利用率等指标来评价缓冲区容量的优劣。最后，通过某船厂的实际数据进行验证，运用MATLAB 进行仿真，仿真结果验证了方法的有效性和可行性。
关键词：虚拟制造单元；瓶颈资源；缓冲区容量；遗传算法
中图分类号：TH166；TG659
文献标识码：A
BottleneckBufferAllocationOptimizationoftheVirtualManufacturing
LV Jie,GUO Ting-fang,HAN Wen-min
(School of Economics and Management, Jiangsu University of Science and Technology, Zhenjiang Jiangsu 212000，China)
Abstract: This paper discusses the problem of buffer allocation, to reduce the influence in bottleneck re-sources, which basses on the Theory of Constraints bottleneck resources and multiple projects in processing at the same time in the virtual manufacturing cell. To establish the goal of optimal buffer allocation for func-tion model, and using the improved genetic algorithm, and combining with the product rejection ratein the number of products , equipment utilization and other indicators to evaluate the merits of buffer capacity. Fi-nally, using MATLAB with the actual data to verify a shipyard, the simulation results demonstrate the effec-tiveness and feasibility of the method.
Key words : virtual cellular manufacturing;bottleneck resources;buffer allocation; genetic algorithms
0引言
虚拟制造单元（本文简称为虚拟单元)是指设备在物理位置上不改变，逻辑上对生产资源进行动态配置和重组，且因其设备调整时间高效性和灵活性，加快了对市场的响应速度[2]。基于约束理论基础可知，瓶颈资源的利用程度会导致资源间的冲突，从而直接影响整个系统的生产能力和效率，所以，只有合理的设置瓶颈资源的相关参数，才能提高系统的生产率[34]。资源之间的冲突问题可通过设置缓冲区来协调，并结合符合生产实际的调度策略，同时考虑顾客需求、物料投放和交货期等因素的影响，可提高瓶颈资源的使用效率[5]。缓冲区容量和待加工零件的工艺流程、零件在不同加工设备上的加工时间、零件的运输系统、系统设计预算和厂房空间等密切相关，缓冲区容量的设置是否合理将对生产系统的生产费用产生重大影响[6]。
约束理论指出，瓶颈资源的利用程度决定广整人收稿日期：2016-02-22；修回日期：2016-03-25
生产系统的生产效率，而较优的缓冲区设置能提高瓶颈资源的使用效率，因此缓冲区设置问题已成为基于虚拟单元生产模型下的制造企业驱需解决的重要问题[78]。文献[9]主要针对自动化的生产车间进行研究，利用分解策略来分析求解设备可用度与缓冲区容量之间关系的数学模型，且以生产线最大可用度为优化目标并利用基于智能交叉算子和智能算子的改进遗传算法对模型进行求解，得到了缓冲区容量分配图。文献「101对随机过程原理进行深人分析，并把随机过程原理利用于缓冲区容量设置，提出了缓冲区容量与缓冲区被充满概率之间的数学模型，优化缓冲区容量配置标准。由排队论中的利特尔定律（Littleslaw）可知，缩短生产系统的加工周期，最重要的一个方法就是合理控制在制品的总数量，而影响在制品总数至关重要的是要设置合理的缓冲区容量[12]。在生产过程中，各缓冲区容量设置与加工任务数量、设备利用情况等
*基金项目：国家自然科学基金项目：物流平衡下的虚拟单元构建与调度联合决策（71271105）；教育部人文社会科学研究规划基金项目：不确定需
求下细胞生产的动态单元构建与调度间题研究（12YJA630036）
作者简介：导读(留3一），女，陕西汉中人，江苏科技大学副教授，研究方向为统计分析与经济计量，生产运作管理，（E-mail)vjie0511@126.com
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