基于排队理论混流制造系统服务率优化与负荷平衡研究

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1、独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含获得兰趟变通太堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。：学位论文作者签名：劫锗岩签-7-E]gq：幻哆年多月／吕日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解兰捌交通太堂有关保留、使用学位论文的规定。特授权兰捌交通太堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编

2、以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名：涨岩第签字日期：知哆年多月廖日新酶砖耖百签字日期：由≥年莎月，驴日兰州交通大学硕士学位论文摘要随着市场竞争激烈化以及顾客需求个性化的增加，混流生产方式成为制造业普遍采用的一种生产组织方式，它可以在基本不改变设施布局的前提下，在同一制造系统内组织生产出多种不同型号、不同数量的产品，具有很高的灵活性。但是在多产品混流制造过程中，产品的成组化、产品制造队列的组织、混流制造系统的服务率水平和负荷平衡情况等决定了能否实现制造系统的同步化、均衡化生产，

3、同时，较好的系统服务率水平和均衡稳定的系统生产能力可以使得企业在产品的价格、质量以及快速响应市场能力等方面获得优势，赢得竞争。因此，有必要对混流制造系统的服务率优化问题以及负荷平衡问题进行研究。鉴于排队理论适用于一切服务系统，基于排队理论对混流制造系统进行优化的相关文献并不多见，本文基于排队理论对混流制造系统的服务率优化问题和负荷平衡问题进行研究。针对混流制造系统的高灵活性、产品制造队列排序等特征，利用排队网络理论，可建立一个混流制造系统的开放式排队网络模型。由于整个系统内部存在着多种类型的产品，各类产品可依据成组化原理聚合为一类混合产品，与混合产品相对应的就是将

4、整个混流排队网络模型简化为单一产品类型的排队网络模型，其中的每一个工作单元都可以等效为一个G／G／1排队系统模型。建立了多产品混流制造系统的排队网络模型之后，就可以建立混流制造系统服务率优化问题的数学模型。以每一个工作单元单位时间内产品的逗留损失费用与服务费用之和的期望值为目标函数，以工作单元加工每一类产品的服务强度为约束条件，建立期望费用模型。针对所建立的混流制造系统服务率优化模型的复杂性，构造惩罚函数对原目标函数加以修正，将原约束问题转化为无约束问题。利用坐标轮换法、黄金分割法、进退法等最优化方法以及MATLAB程序对每一个工作单元的惩罚函数进行求解，得到其加

5、工每一类产品的最优服务率，完成混流制造系统的服务率优化工作。确立了每一个工作单元加工每一类产品的最优服务率，即可根据每一类产品在制造系统中的转移概率矩阵，建立混流制造系统负荷平衡问题的数学模型。根据产品的转移概率矩阵和工作单元的典型队列模型图，利用混流制造系统服务率的优化结果求得每一个工作单元对混合产品的平均加工时间。而后以工作站数目、工作站负荷的平滑指数同时最小为目标函数，以混合产品的加工先后顺序关系为约束条件，建立了混流制造系统负荷平衡的优化模型。运用遗传算法和C程序求解该数学模型，从而完成混流制造系统负荷平衡的工作。基于排队理论的混流制造系统服务率优化与负荷

6、平衡研究最后针对玩具小车混流装配线的服务率优化问题和负荷平衡问题进行实例研究，验证以上优化方案的可行性和实用性。计算结果表明，当混流制造系统每一个工作单元的服务率处于较优状态且系统整体的负荷平衡状况良好时，可以保证生产顺畅，资源利用充分。关键词：混流制造系统；排队理论；最优服务率；负荷平衡论文类型：应用研究兰州交通大学硕士学位论文AbstractWlththeincreasingofseverityofmarketcompetitionaswellascustomerdemandforpersonalizedproducts，mixed—modelmanufact

7、uringsystemsaregenerallyadoptedinmanufacturingenterprises．TheycanproductavarietyofdifferentclassesordifferentnumbersofproductswithinthesamemanufacturingsystemwithoutchangingthefacilitylayoutandSOhaveahighflexibility．Butduringthemanufacturingprocessofmultitypeproducts，whetheramanufactu

8、rings