面向大规模定制的生产线优化设计系统的分析与开发

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1、第一章绪论制造系统的市场反映能力，提高生产资源(设备和员工)的利用率，当企业接到具体的定制产品订单时，根据该产品的定制要求，进行生产系统的局部调整和重组。企业通过柔性的组织、设备和过程，快速地以大批量生产的成本制造多种产品。大规模定制对传统的大批量生产企业的制造系统提出了挑战，具有柔性和快速响应能力是大规模定制制造系统的主要特点，企业必须根据变化的需求和市场机遇快速重组制造系统【3】。因此，如何提高大规模定制生产模式下的制造系统的柔性及市场响应能力，是企业实现大规模定制的基本条件。本论文结合广东省制鞋企业生产线车间的设计和重组问题，开发出一套生产线优化设计系统，并对大规模

2、定制生产模式下的制造系统设计和重组进行了探索性研究。1-2国内外研究现状l_2．1大规模定制(MC)自1993年PineII提出大规模定制生产的概念以来，西方很多学者开始了对大规模定制生产的研究，尤其是美欧日等工业发达国家，兴起了一股研究大规模定制生产的热潮，很多著名的大公司，如MotorolaIs]、Ⅷ删、Nationa[101、LutronIn]都在采用不同的方式实施大规模定制生产，以提高其国际竞争力。迄今为止，国内外众多学者对大规模定制的实现方法和关键技术进行了研究，研究的内容包括客户群需求分析和转换、产品族规划设计方法、制造系统的柔性设计技术、大规模规摸定制的生产

3、管理、制造系统重组等。需要指出的是，现在许多研究的重点都集中在对于面向大规模定制的产品开发上，并形成许多较为成熟的技术和理论。如DavidM．Anderson【8蝽论述了实现大规模定制的原理、实现大规模定制环境下敏捷产品的开发策略以及降低产品多样化成本的方法与策略；JianxinJiao，Mitchell等[12_15】等提出通过功能视图、技术视图、物理视图的映射构成产品族体系结构，进一步为产品族设计提供了理论框架，祁国宁等”61从合理化工程的角度阐述了产品标准化与规范化的意义、内容与实施步骤；Meyer和Utterbaektl71提出的产品族映射图，反映了产品族的演化过

4、程；另外，ZahedSiddiquetl91、ThornFruhwirtht201、Deborahl21]等众多学者也对产品!!=!!!=!!!=!!!!!!—呈奎三些奎堂堡圭鲨堕苎族规划设计技术进行了定性的研究。这些研究目的都是在产品族设计过程中，通过最小的产品更改设计来满足产品族内一定范围的性能需求。企业制造系统的柔性和市场相应速度是实现大规模定制的基础，然而国内外学者对面向大规模定制的制造系统研究较少，并没有形成较为成熟的研究体系，许多相关的研究都局限于各种先进加工方法和柔性的制造技术上。如何使产品族设计过程和制造系统设计相结合是企业必须重点考虑的问题。1．22可重

5、构制造系统(RMS)大规模定制要求企业根据变化的需求和市场机遇快速重组制造系统，在生产系统设计的初始阶段，必须考虑系统的可重组性，运用模块化设计和成组技术，提高生产系统的柔性。可重构制造系统(RMS，ReeonfigurableManufacturingSystem)是继承20年代的自动化流水线、50年代的NC机床、60年代的FMS和80年代的C／MS之后，由国外一些实旌先进制造的企业首先创造的新型可变制造系统。其目的在于：大大缩短适应产品品种变化的制造系统的规划、设计和建造时间，大幅度地压缩系统建造的投资、降低生产成本、保证质量、合理利用资源、提高企业的市场竞争力和利润

6、率嗍。制造系统中的关键问题是：如何快速设计与配置新的变型产品生产的系统，使企业适应市场变化，满足市场对产品多样化的要求，同时保证较低的生产成本鲫。在20-60年代，刚性的自动化流水生产(大量生产)帮助先进的企业和国家形成制造竞争力的优势。70-80年代以丰田生产方式为代表改进了大量生产的制造系统，由NC与CNC机床和FMS、FMC实现中小批量生产的优势。但在80年代以来，不断全球化和呈快速多变的制造货物市场上，它们均不能满意地解决上述问题。一些先进的企业为了实行更大的设备系统柔性进行了多种探索。日本对化工生产设备小型化和数控可移动化进行了成功地探索：美国一些先进的制造企业

7、利用弹性支撑，抛弃了单独地基的不变制造系统布置，成功实现制造系统的可移动组合布置。美国相当多的制造企业平均每年对制造系统进行l-2次的重组布置，以适应产品的变化；英国有的公司达到每周1次的重组布霞频率。在工业界和政府的推广下，发达国家从90年代中开展了可重构制造系统的基础与应用研究，并已推广应4第一章绪论用。1994·1999年以美国密执安大学为中心的RMS课题获得了NSF与工业界3080万美元的支持，进行了“制造系统重构方式对系统性能的影响”，“产品装配过程的变流理论与建模”等方面的研究。与此同时，美国依阿华大学和麻省理工学