轮胎模具设计任务调度方法研究

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1、轮胎模具设计任务调度方法研究第一章绪论1.1选题背景及研究意义模具工业作为一个国家的基础工业，是衡量一个国家工业水平的重要标杆，是产品开发能力水平的标尺。模具工业涉及各行各业，国民经济的五大支柱产业机械、电子、汽车、石化、建筑均与模具工业密切相关。提高模具工业技术水平和发展先进的管理方法无疑是重中之重。十二五期间，我国轮胎行业快速发展，这给轮胎模具行业提供了广阔的市场空间，轮胎模具行业得以迅猛发展。在全球性、多变性、多需求性的市场竞争环境下，轮胎模具企业间的竞争愈加激烈，竞争逐渐趋向于时间、质量、成本、服务等方向的竞争，即所谓

2、的TQCS(Time，Quality，CostandService)间的竞争。轮胎模具设计作为轮胎模具工业的关键性环节，其在产品的整个生命周期中占有非常重要的地位，并且从根本上决定了产品的质量和成本。轮胎模具企业关注轮胎先进制造技术的同时，必须十分重视轮胎模具的设计。现代轮胎模具设计已经不仅只是一个技术问题，而是囊括了产品各个相关调度过程、相关领域、相关资源、相关技术和相关组织形式等的综合性问题。面对激烈的国际化市场上的竞争，轮胎模具设计除了要提高设备及技术水平外，更要优化轮胎模具设计任务调度方法。轮胎模具企业是典型面向客户需

3、求的单件订货型的项目式生产企业，属技术、知识、资金密集型行业。轮胎模具产品众多但模具设计过程重复性工作比较少，几乎每个订单的产品都要重新设计。随着轮胎模具企业规模的扩大，轮胎模具订单项目成群，给轮胎模具设计的管理工作带来了巨大的问题。模具设计是项目式设计工作模式，在多项目并存时，由于资源冲突、变更频繁等因素造成模具设计任务拖期率高，常常不能按期交货。同时，由于调度方法的不完善，在设计人员的经验、能力水平不一致时，给轮胎模具设计任务调度计划和质量、进度控制带来不少麻烦。目前，轮胎模具设计任务调度计划制定方法落后，基本上完全依赖于

4、项目管理者的实际经验和技巧，编制的计划缺乏科学性与合理性。因此，以满足客户的需求和提高任务完成准时性，降低成本，提高资源利用率为主要目标，结合轮胎模具设计特点，完善轮胎模具设计任务调度体系，对轮胎模具企业具有重要的意义，也是企业提高自身核心竞争力的重要途径。..1.2国内外研究现状调度(scheduling)问题指合理的安排机器(machine)、处理机(processor)或资源(resource)，在满足某些约束(如加工/执行顺序、任务到达时间、完工的限定时间等)的前提下，完成给定的作业(job)或任务(task)使给定的

5、目标(如生产周期、拖期、费用、资源利用率等)达到最优。调度研究的问题就是将稀缺的资源分配给在一定时间内的不同任务，这个决策过程的目的是优化一个或多个目标。这是一类重要的组合优化问题，在生产管理、运输系统、计算机系统等各个领域广泛应用。各种计划安排、员工调度等等都需要用到调度理论和算法。Scheduling在数学、运筹学等领域一般称为排序，在管理科学、计算机科学、工业工程等领域一般称为调度[2-3]。调度分为静态调度、动态调度和重调度。调第二章轮胎模具设计任务调度问题分析2.1问题描述模具设计是多项目并行的。各设计项目之间相互独

6、立，不存在优先关系。￥胎模具设计的任务分解，分解后能够明确地表现出整个轮胎模具设计过程。每个设计项目可以按照一定的规则分解成若干个轮胎模具设计任务。同一个设计项目的任务间存在偏序关系，使用有向非循环图(DirectedAcylicGraph，DAG)来表示任务间的依赖关系以及时序关系。如图2-1所示的某模具设计项目的设计任务DAG图表示了14个任务间的偏序关系。轮胎模具设计任务完成的顺序必须满足任务间的偏序关系。轮胎模具设计的主体是设计人员，企业拥有一定数量和技能的设计人员，设计人员为多技能员工，即具有轮胎模具设计调度中所有

7、技能中的部分或者完全技能。设计人员具有能力异质性，表现为具有不同的技能及技能效率。设计任务也具有异质性，任务存在不一致的紧急程度及任务影响力，且任务的技能需求不一致。给定n个任务以及m位设计人员，每个任务分解成只需要某一种技能，且必须由具有任务需要技能的人员完成。轮胎模具设计任务调度是在满足任务间偏序关系约束及任务要求情况下，将设计任务分配给合适的能力不一致的人，并对每个人完成的任务进行排序使得目标最优。2.2轮胎模具设计任务及设计人员特点分析轮胎模具主要分为二半模具、活络模具和其他结构轮胎模具。二半模具在国内主要分为铸钢二半

8、模、镶花二半模和揮花二半模。二半模结构较为简单，主要包括上模、下模、上钢圈、下钢圈、上锥盘、上夹盘、下夹盘和吊耳等。活络模具在国内主要分为圆锥面蒸锅式活络模具、圆锥面热板式活络模具、斜平面蒸锅式活络模具、斜平面热板式活络模具。轮胎模具的结构形式比较固定，相同类型的轮胎模具结构