大規(guī)模定制作為個(gè)性化定制和服務(wù)的大規(guī)模生產(chǎn)的完美結(jié)合，很好地避免了定制化生產(chǎn)中單件生產(chǎn)的高成本、批量受限和交貨期長(zhǎng)的缺點(diǎn)，以及大規(guī)模生產(chǎn)的低柔性、市場(chǎng)反應(yīng)能力差的缺點(diǎn)，但是由于其生產(chǎn)策略定制生產(chǎn) (MTO)，因此大規(guī)模定制生產(chǎn)在生產(chǎn)過(guò)程中存在成本和時(shí)間上的劣勢(shì)。
    作為一個(gè)很有發(fā)展前景的生產(chǎn)模式，大規(guī)模定制生產(chǎn)是很多制造企業(yè)努力的方向，但是在其具體實(shí)施過(guò)程中，制造企業(yè)面臨多方面的難題，其中生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)就是其中一個(gè)重要的方面。本文的主要目的就是在對(duì)大規(guī)模定制生產(chǎn)的生產(chǎn)特征分析的基礎(chǔ)上深人研究其生產(chǎn)作業(yè)調(diào)度系統(tǒng)，希望能有助于制造企業(yè)更好提升其大規(guī)模定制化生產(chǎn)能力，在有效地降低其生產(chǎn)成本的同時(shí)幫助企業(yè)提升其對(duì)客戶需求的反應(yīng)速度。
   
    1 大規(guī)模定制生產(chǎn)作業(yè)系統(tǒng)分類研究
   
    根據(jù)客戶訂單分離點(diǎn) (CODP)在生產(chǎn)活動(dòng)中的不同階段，大規(guī)模定制的實(shí)現(xiàn)可以分為按訂單銷售、按訂單裝配、按訂單制造和按訂單設(shè)計(jì)4種類型，4種類型的定制化程度依次增強(qiáng)，所謂 COPD 就是指企業(yè)在生產(chǎn)活動(dòng)中基于面向庫(kù)存制造的備貨生產(chǎn)型轉(zhuǎn)向基于客戶需求的訂貨生產(chǎn)型定制生產(chǎn)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。
    在實(shí)踐中，應(yīng)用大規(guī)模定制生產(chǎn)方式的企業(yè)并非所有的環(huán)節(jié)都是按照客戶的定制化需求進(jìn)行生產(chǎn)，一般大規(guī)模定制企業(yè)生產(chǎn)作業(yè)系統(tǒng)主要由訂單處理系統(tǒng)、零件生產(chǎn)系統(tǒng)、產(chǎn)品組裝系統(tǒng)3個(gè)部分組成。首先，根據(jù)物料清單將訂單進(jìn)行分解成基本的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹，然后根據(jù)加工過(guò)程中的約束條件進(jìn)行判斷，是否需要外購(gòu)定制產(chǎn)品的基本構(gòu)件，其中約束條件通常是加工能力約束、庫(kù)存水平約束、生產(chǎn)成本約束、用戶指定用料約束以及產(chǎn)品交付期約束等，在不滿足約束條件時(shí)需要對(duì)一些基本構(gòu)件進(jìn)行外購(gòu)，滿足條件則自行組織生產(chǎn)，最后將產(chǎn)品構(gòu)件組裝成為客戶定制的產(chǎn)品。

    
    2 大規(guī)模定制生產(chǎn)作業(yè)調(diào)度問(wèn)題分析。
   
    針對(duì)大規(guī)模定制生產(chǎn)的零件加工和產(chǎn)品組裝兩個(gè)主要生產(chǎn)步驟，其生產(chǎn)作業(yè)調(diào)度問(wèn)題也主要由零件加工調(diào)度問(wèn)題和產(chǎn)品組裝調(diào)度問(wèn)題構(gòu)成，兼具離散制造與連續(xù)制造調(diào)度的特征，雖在不同行業(yè)存在特征弱化，其調(diào)度問(wèn)題依舊具有典型的混合生產(chǎn)調(diào)度特征。
   
    2.1 零件加工調(diào)度問(wèn)題分析
   
    成組技術(shù)在機(jī)械零件加工方面的應(yīng)用，是將多種零件按其工藝的相似性分類，以形成零件族，把同一零件族中生產(chǎn)量小的零件匯集成生產(chǎn)量大的組，從而使小批量生產(chǎn)能獲得接近大批量生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。在批量生產(chǎn)的加工車間，.實(shí)際上僅有少量時(shí)間花費(fèi)在機(jī)床上，其余則花費(fèi)在車間內(nèi)部的工件搬運(yùn)和等待，而大規(guī)模定制生產(chǎn)具有多批次小批量的生產(chǎn)特征，因此大成組技術(shù)是保障其成功的一項(xiàng)重要策略。
    傳統(tǒng)的成組技術(shù)對(duì)零件的描述一般是采用成組編碼的形式，近年來(lái)基于零件特征的成組方式越來(lái)越多受到關(guān)注。基于零件特征的成組方式就是利用數(shù)學(xué)方法和人工智能方法等手段估算出零件和產(chǎn)品特征庫(kù)中零件的相似度，將零件歸類成組到最大相似度的零件作業(yè)族中。成組作業(yè)優(yōu)化生產(chǎn)調(diào)度是在生產(chǎn)調(diào)度中充分考慮和利用作業(yè)在加工上的相同性和相似性，減少生產(chǎn)工具轉(zhuǎn)換的次數(shù)，優(yōu)化生產(chǎn)目標(biāo)，以提高生產(chǎn)效率。
    在減少了產(chǎn)品加工的機(jī)器調(diào)整時(shí)間的同時(shí)，同一作業(yè)族連續(xù)不間斷生產(chǎn)則會(huì)造成其他作業(yè)族的等待時(shí)間，因此，根據(jù)多批次小批量的JIT制造思想，同一族的作業(yè)在加工過(guò)程中可分成若干作業(yè)組，同族的作業(yè)連續(xù)加工，其后的作業(yè)沒有機(jī)器重新設(shè)置時(shí)間，不同族的作業(yè)連續(xù)加工，其后的作業(yè)有機(jī)器重新設(shè)置時(shí)間。因此大規(guī)模定制企業(yè)零件生產(chǎn)調(diào)度問(wèn)題屬于考慮到零件加工等待時(shí)間、作業(yè)機(jī)器調(diào)整時(shí)間下的作業(yè)族分組調(diào)度問(wèn)題。
   
    2.2 產(chǎn)品組裝調(diào)度問(wèn)題分析
   
    流水生產(chǎn)線是一種先進(jìn)的生產(chǎn)組織形式，有利于設(shè)備的充分利用和提高生產(chǎn)率，裝配線是一種典型的流水生產(chǎn)線。在大規(guī)模定制生產(chǎn)實(shí)踐中組織裝配時(shí)，流水線是常采用的一種基本方式，是大規(guī)模定制生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)的一個(gè)基本要求。
    產(chǎn)品組裝生產(chǎn)位于整個(gè)大規(guī)模定制生產(chǎn)制造流程的后段，其生產(chǎn)模式主要是由一條條的生產(chǎn)線所構(gòu)成的生產(chǎn)系統(tǒng)，并沒有任何瓶頸機(jī)臺(tái)的限制，組裝生產(chǎn)的工藝順序既定，因此產(chǎn)能限制的重要性相對(duì)較小。然而，雖然在大規(guī)模定制組裝生產(chǎn)時(shí)產(chǎn)能的限制比較小，但是物料限制卻非常重要，作為面向客戶定制化的基本能力，通過(guò)對(duì)流水線的加工速率和組裝物料的調(diào)整，同一條生產(chǎn)線往往可以組裝出多個(gè)規(guī)格的產(chǎn)品。
    從裝配的角度看，產(chǎn)品族的結(jié)構(gòu)可以分為產(chǎn)品類、部件類、組件類和零件類，每種規(guī)格的產(chǎn)品依據(jù)不同顧客需求有不同的物料組合，其中物料主要由顧客指定用料和非指定用料所組成，某些顧客可能會(huì)指定專用的物料組合，而某些顧客則認(rèn)為混料也可以接受 (圖2)，但為了保證加工的連續(xù)性和交付產(chǎn)品的同質(zhì)化，通常同一訂單的同一道工序只能采用相同的物料。
    為了實(shí)現(xiàn)對(duì)客戶需求的快速反應(yīng)，產(chǎn)品的總體組裝時(shí)間也是大規(guī)模定制組裝生產(chǎn)的一個(gè)重要考量指標(biāo)，因此，大規(guī)模定制企業(yè)產(chǎn)品組裝生產(chǎn)調(diào)度的一個(gè)重要特征就是產(chǎn)品物料限制下的流水型快速組裝生產(chǎn)調(diào)度問(wèn)題。

    3 大規(guī)模定制生產(chǎn)調(diào)度優(yōu)化問(wèn)題建模研究
   
    因此大規(guī)模定制企業(yè)生產(chǎn)調(diào)度優(yōu)化問(wèn)題由考慮零件加工等待時(shí)間、作業(yè)機(jī)器調(diào)整時(shí)間下的作業(yè)族分組調(diào)度的零件生產(chǎn)調(diào)度問(wèn)題，以及產(chǎn)品物料限制下的流水型快速組裝生產(chǎn)調(diào)度問(wèn)題兩部分構(gòu)成，具體數(shù)學(xué)建模描述如下:
   
    3.1 零件加工調(diào)度問(wèn)題建模與仿真研究
   
    針對(duì)n作業(yè)族m臺(tái)機(jī)器的加工作業(yè)，每個(gè)作業(yè)族由伙作業(yè)組構(gòu)成的車間作業(yè)調(diào)度問(wèn)題，本文引人緩沖區(qū)的思想，相同作業(yè)族作業(yè)組之間的作業(yè)族號(hào)相同，根據(jù)成組的思想，相同的作業(yè)族之間的作業(yè)組連續(xù)加工不需要準(zhǔn)備時(shí)間 (作業(yè)緩沖時(shí)間)，不同作業(yè)族之間需要機(jī)器調(diào)整時(shí)間，則以最小化MakeSpan為調(diào)度目標(biāo)的大規(guī)模定制零件加工生產(chǎn)調(diào)度問(wèn)題如下：

    
    3.2 產(chǎn)品組裝調(diào)度問(wèn)題建模與仿真研究
   
    針對(duì)多訂單多任務(wù)序的裝配作業(yè)，第道裝配工序有多種可供選擇物料的流水線作業(yè)調(diào)度情況，訂單的總生產(chǎn)時(shí)間由訂單加工時(shí)間和訂單等待時(shí)間兩部分組成，設(shè)訂單i的j道工序的等待機(jī)器加工時(shí)間為Wij，加工作業(yè)時(shí)間為Tij，加工過(guò)程中的缺貨補(bǔ)充時(shí)間為tij，則以最小化MakeSpan為調(diào)度目標(biāo)的大規(guī)模定制生產(chǎn)組裝生產(chǎn)調(diào)度問(wèn)題建模如下:

    一個(gè)4個(gè)訂單5道工序，每道工序均有3種可選物料的問(wèn)題，其中訂單用料數(shù)量約束st-mat ，訂單加工時(shí)間約束，起始庫(kù)存量為安全庫(kù)存數(shù)量ST-str若發(fā)生缺貨，除了加工所需用料外，一次性補(bǔ)充到安全庫(kù)存，其缺貨補(bǔ)充時(shí)間為TIME-short，客戶指定用料約束為ST-custom :則調(diào)度問(wèn)題的最優(yōu)解為Min-MakeSpan=252，其中的一個(gè)可行解為訂單的加工順序?yàn)?、4、3、2; 物料的用料情況為訂單1依次使用物料1、3、3、2、1;訂單2的物料使用情況為2、2、2、1、2;訂單3的物料使用情況為1、2、2、3、3;訂單4的物料使用情況為 1、1、1、3、2.
   
    4 結(jié)束語(yǔ)
   
    大規(guī)模定制生產(chǎn)作為一種先進(jìn)的制造模式在制造業(yè)中備受關(guān)注，其生產(chǎn)與調(diào)度系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)企業(yè)大規(guī)模定制能力相當(dāng)重要的一環(huán)，基于定制點(diǎn)分離思想，結(jié)合大規(guī)模定制生產(chǎn)的應(yīng)用實(shí)踐，本文提出大規(guī)模定制生產(chǎn)調(diào)度間題主要包括零件加工作業(yè)調(diào)度問(wèn)題和產(chǎn)品組裝作業(yè)調(diào)度問(wèn)題，并且對(duì)兩種調(diào)度問(wèn)題提出了解決策略，零件加工的成組作業(yè)族和基于JIT思想的小批量作業(yè)組生產(chǎn)調(diào)度策略，以及產(chǎn)品組裝的同工序同物料的物料限制滿足策略，并且對(duì)其基本思想進(jìn)行了數(shù)學(xué)描述和實(shí)例仿真，對(duì)今后進(jìn)一步研究大規(guī)模定制生產(chǎn)調(diào)度問(wèn)題的提供了一定的幫助，對(duì)企業(yè)實(shí)施大規(guī)模定制的可行性研究也有一定的借鑒意義。

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