周期与事件双驱动下的虚拟单元动态构建问题研究

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1、周期与事件双驱动下的虚拟单元动态构建问题研究----生产管理论文-->第1章绪论1.1选题背景及研究意义在全球市场竞争环境下，制造业已经由单一的追求生产率转变为追求制造系统的动态响应能力，企业之间的竞争愈演愈烈，如何应对动态多变的市场环境俨然成为企业立于不败之地的关键。企业采用先进制造技术的核心在于适应动态多变的市场环境，目的是实现在市场的竞争力。通过融入先进的生产管理理念，将企业核心竞争力提高，并快速的调整先进制造系统的生产组织方式，积极应对快速变化的市场需求，从而在短时间内满足客户的需求。在此情况下，一种先

2、进的制造技术——虚拟单元制造成为现代制造企业的主要生产方式，虚拟单元制造是将柔性以及响应不断变化的市场需求为目标，以实现企业的资源优化配置，因此基于成组技术的虚拟单元制造生产方式成为发展趋势所在。虚拟单元制造通过在生产单元中把加工需求相似的零件进行聚类分组，进而将加工该组零件所需的机器进行成组的一种先进生产方式，同时，虚拟单元制造中各设备和资源的物理位置没有变化，而是构成一个个逻辑和概念互相关联的虚拟动态实体，无需改变设备的物理位置就可以对单元重新组合，使系统重构的时间以及成本大大降低，系统的灵活性得到了提高，

3、能够快速地响应多品种中小批量的动态需求。实践证明，虚拟单元生产方式不但能使生产效率得到提高，而且能有效应对生产线的变更。目前，虚拟单元生产方式已被美国、欧洲、日本等企业所广泛采用，但同时许多制造企业为了保障生产的质量、生产效率得到提高，制造企业对相应的资源配置和管理提出了一些要求：制造资源能够迅速的重组、协调运作、快速对多变的任务需求作出响应；充分利用制造资源，并避免设备的空闲能力，从而降低制造设备的非加工时间；制造企业能快速、灵活有效的组织和优化可利用制造资源，对其进行有效的控制和管理，实现共享制造资源。而虚

4、拟单元制造能够快速的应对外界条件的变化，进而快速的响应生产任务的变化，实现制造资源的快速重组。………..1.2国内外研究现状及发展趋势虚拟制造单元的概念在20世纪80年代由美国国家标准局提出，是对传统单元制造进一步的延伸及扩展。本节研究了相关的先进制造系统以及对虚拟单元动态构建的综述进行回顾，研究了虚拟单元动态构建的发展趋势。制造系统的生产方式随着制造企业间的不断竞争以及竞争要素之间发生变化而不断向前发展。二十世纪初大规模生产方式开始普遍应用在工业界，针对的是统一的具有标准化的市场产品，面向的是刚性制造系统，并

5、且主要具有流水线的特点。20世纪80年代后，世界市场格局改变，个性化的产品需求、多变的动态市场环境等推动了企业选择新的技术以及管理方法，逐渐由大规模定制生产方式向多品种、小批量演变。由于生产方式的改变，很多国家进行了广泛而深入的研究，因此，对现代制造系统，提出了许多新的概念，在制造业领域的新观念中，相继产生了新的制造技术和制造系统。…………..第2章虚拟单元构建的相关理论基础2.1虚拟单元制造系统的概述随着市场竞争的愈演愈烈和消费者多样性需求的加剧，根据客户个性化需求来进行产品的设计与制造，表现为单件、小批量和

6、产品组合随市场需求不断变化的特点，所以更加有效率的新型制造系统的发展，才能适应动态变化的要求的产品，从而满足顾客的不同需要，一种先进的生产方式和科学的管理手段——虚拟单元制造系统是近年来日益得到重视的一种先进制造方式。VMCS的概念首次被定义是20世纪80年代初期，在早期McLean（1982）[3]的研究中，VMCS被定义为：“根据需求取得子系统的一个动态分层结构，虚拟单元不再是固定的物理上的设备群组，而是车间中的计算机程序，包含关联数据和工作站的动态变化。”Irani（1993）[2]在研究中将VCMS定义

7、为“允许工作站和其它虚拟单元共享，生产不同的零件族，但资源出现重叠，由计算机进行控制，并由柔性运输系统支持，允许车间的工作站动态重构。”该定义认为资源组合不必致力于一个零件族，而是像个共享池一样通用，同时设计的目标并非独立的虚拟单元的集合。该定义还引入了物料运输系统，物料系统的非柔性可能会限制VCMS的性能。Kannan（1998）[31]所指出的VMCS是基于零件族的调度规则使调度和设备准备具有效率，在车间进行调度，其结果是虚拟单元在加工车间内构件而不需要设备物理的改变。但这种研究只是集中到加工车间的水平，这

8、可能会导致局部优化，VCMS潜在的优势只能部分实现。Vakharia等（1999）[32]的研究也指出，VMC仅需要设备在现有布局的基础上致力于特定的产品组集合。以上研究忽略了人这一主要资源，之后，许多学者对此进行了相关研究。Suresh和Slomp（2005）[33]将虚拟单元定义为基于成组技术的作业车间，通过将设备和作业人员（接受多种水平的交叉培训）作为双资源约束拓展到了劳动力的维