混合装配线平衡与排序问题的..研究

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1、武汉科技大学硕士学位论文第l页1．1引言第一章绪论经济全球化和科学技术的同益进步推动着制造业生产方式的不断变化。迄今为止，制造业的生产方式经历了大概以下三个发展阶段：手工工艺生产方式、大批量流水装配和大规模定制生产方式【I一1。随着经济的发展和生活水平的提高，人们对产品的需求，无论是从质量还是数量上都有明显的提高，此时传统的手工工艺不能满足人们的需求。为适应市场的发展，流水线生产方式便在这种情况下应运而生，20世纪20年代，美国福特汽车公司成功设计了世界上第一条流水生产线，它将一辆汽车的生产时间从12小时28分缩减到9分钟，生产效率在短时间内提高了80多倍，从此揭开了现代化流

2、水生产的序幕。这种生产方式在当时适应了美国经济的发展，满足了世界市场的需求，所以，福特公司很快发展壮大起来。1950年，丰田和太野考察了福特，当时福特公司日产轿车7000余辆，比丰田公司的年产量还要多。应用大批量流水生产可以提高生产效率，减少运输工作量，缩短生产周期，降低生产成本，加速资金周转。所以，流水生产被广泛应用，并很大程度上推动了制造业的发展。但是，流水生产方式的存在取决于以下几个条件【6】：(1)市场需求稳定，(2)产品市场单一，(3)产品开发周期和生命周期较长。其中任何一个条件的变化将直接影响到大批量流水生产方式是否能够成功实施。随着生产力的发展和产品需求的不断细

3、分，大批量流水生产方式赖以生存的条件发生了翻天覆地的变化，客户已经不满足于以往的标准化的产品，而希望根据自己的喜好，从市场上定制符合自己要求的产品或服务。这样，市场需求出现个性化，和不可预见性，产品的生命周期明显缩短，另外新产品的开发层出不穷。在这种情况下，为适应市场的需求，新的生产方式出现已经成为了历史的必然。大规模定制生产方式【7】就是上述历史条件的产物。其实，在1970年，阿尔文．托夫勒就在他的名著《未来的冲击》中预见了大规模定制这种先进的生产方式。随后在1987年，StanleyDavis便提出了有关大规模定制的概念。1993年，pine在《大规模定制：企业竞争的新前

4、沿》一书中通过大量的例子解释和论证了大规模定制这种生产方式。大规模定制生产方式体现了大规模和定制生产两种生产方式的优势，一方面最大限度地满足了客户的需求，另一方面又不牺牲制造商的利益和效益。因此，大规模定制生产方式被很多企业当作一种以有效的竞争手段。。在大规模定制生产方式下，如何实现在同一条装配线混合生产不同型号、不同系列的产品，是制造企业首要解决的问题。以汽车制造业为例，最近几年，我国的汽车制造企业发展颇为迅速，为了满足客户个性化需求，很多汽车企业都已经实现了在同一条生产线上同时生产多种型号，不同系列的产品。由于同一生产线上不同产品之间相互影响，导致这种混合生产模式比单一品

5、种生产线要复杂得多，因此，对混合装配线上的一些关键问题(如平衡、排序)进行分析并优化，将具有非常重要的实际意义。第2页武汉科技大学硕士学位论文1．2混合装配线国内外研究现状装配生产线是待装配产品按照规定的速度，其装配地点按产品设定的加工工艺路线的先后顺序排列，以流水作业的方式完成所有加工工序，最终转换为完整产品的一种生产组织方式。根据装配生产线上生产产品的品种或结构不同装配线又分为了单品种装配线和混合品种装配线两个主要发展模式。单品种装配线在装配过程中不存在不同产品之间的相互影响，即待装配产品呈现单一化的特点，因此对单一品种装配线，一般比较固定，不需要进行生产线的调整。单一品

6、种装配线的出现，在很长时间内满足了当时大批量生产的需求。此后，随着市场对产品的个性化要求不断提高，传统的单品种装配线已经不能满足顾客需求，制造业开始向多品种、小批量生产方式转变，混合品种装配线在这种社会条件下应运而生，混合品种装配生产线便是在同一时间能够生产多种不同品种的产品的柔性生产线。1．2．1混合装配线平衡问题的研究现状混合装配线上要解决的关键问题之一就是平衡问题。其研究的内容主要是在满足作业任务的某种约束条件下，如何将所有作业元素尽可能均衡的分配到每一个工作站中，实现装配线上负荷平衡。自从混合装配线诞生以后，其平衡问题的研究就一直处在不断摸索、反复实践的过程中。总之，

7、有关混合装配线的平衡问题研究主要经历了三个阶段【8】：精确求解方法阶段、启发式算法求解阶段、人工智能方法求解阶段。首先，Kilbridge和Welter于1961年首次提出了混合装配线的概念以及两种不同类型，并提出了多种混合装配线平衡设计算法。1967年，ThomopoulosNT将联合优先关系图的方法应用于混合装配线的求解，其基本思想是把混合装配线问题转化为单产品装配线问题求解；1970年RobertsSD等人参考单一品种装配线平衡的方法，建立了混合装配线平衡问题的整数规划模型，这种模型的变量个数与约