混合生产型企业的生产调度优化研究.pdf

书书书混合生产型企业的生产调度优化研究李琳著内 容 提 要混 合 生 产 型 企 业 是 指 生 产 过 程 中 兼 有 离 散 型 和 连 续 型 特 征 的 企 业。本 书首 先 分 析 了 混 合 生 产 型 企 业 生 产 方 式 的 特 征，综 述 了 生 产 计 划 与 调 度 研 究 的现 状 及 不 足，指 出 了 混 合 生 产 型 企 业 一 体 化 生 产 调 度 优 化 问 题 的 特 点。在 此基 础 上，基 于 上 海 市 科 委 重 点 攻 关 项 目 以 及 与 企 业 的 多 项 横 向 课 题，针 对 以 钢铁 产 品 制 造 企 业 为 代 表 的 一 类 混 合 生 产 型 企 业 的 一 体 化 生 产 调 度 问 题，进 行了 较 为 系 统 的 理 论 研 究，并 将 研 究 结 果 运 用 于 国 内 某 大 型 钢 管 厂 的 一 体 化 生产 调 度 优 化 决 策 系 统 的 设 计 中。该 系 统 在 企 业 的 实 际 运 用 结 果，进 一 步 验 证了 本 书 的 研 究 思 路 和 方 法 的 可 行 性。本 书 适 合 相 关 专 业 研 究 者 及 企 业 管 理 者 参 考 阅 读。图 书 在 版 编 目（）数 据混 合 生 产 型 企 业 的 生 产 调 度 优 化 研 究李 琳 著 上 海：上海 交 通 大 学 出 版 社，混 李 企 业 管 理 生 产 调 度 研 究 中 国 版 本 图 书 馆数 据 核 字（）第号混 合 生 产 型 企 业 的 生 产 调 度 优 化 研 究李琳著出 版 社 出 版 发 行（上 海 市 番 禺 路号邮 政 编 码）电 话：出 版 人：韩 建 民上 海 交 大 印 务 有 限 公 司 印 刷全 国 新 华 书 店 经 销开 本：印 张：字 数：千 字年月 第版 年月 第次 印 刷 定 价：元版 权 所 有侵 权 必 究告 读 者：如 发 现 本 书 有 质 量 问 题 请 与 印 刷 厂 质 量 科 联 系联 系 电 话：前言混 合 型 方 式，不 同 于 传 统 离 散 型 和 流 程 型 单 一 的 生 产 方 式，而 是 兼 具 生产 活 动 的 阶 段 间 歇 性，以 及 生 产 工 艺 连 续 性 的 复 杂 生 产 方 式，在 现 代 化 生 产中 具 有 普 遍 的 意 义。进 入世 纪 以 来，包 括 钢 铁、纺 织、造 纸、制 药 等 诸 多 行业 的 大 多 数 制 造 企 业 都 普 遍 采 用 了 这 种 生 产 方 式。混 合 型 制 造 企 业 与 传 统制 造 企 业 相 比，在 生 产 模 式、工 艺 流 程、产 品 结 构、自 动 化 水 平 等 多 方 面 均 存在 显 著 不 同，前 者 既 要 考 虑 生 产 活 动 的 阶 段 间 歇，又 要 考 虑 生 产 工 艺 的 连 续性，更 要 考 虑 工 序 间 的 衔 接 与 缓 冲，因 此 面 临 着 更 加 严 峻 的 生 产 作 业 及 物 流管 理 问 题。生 产 调 度，在 考 虑 设 备 与 产 品 需 求 等 内 外 部 环 境 以 及 生 产 工 艺 要 求 的前 提 下，合 理 配 备 生 产 资 源，确 定 作 业 的 生 产 路 径 及 加 工 次 序，以 保 证 整 个生 产 活 动 的 协 调 进 行，生 产 物 流 的 平 衡 与 内 外 部 生 产 资 源 的 合 理 使 用，是 解决 生 产 作 业 及 物 流 管 理 问 题 的 重 要 环 节。对 具 有 复 杂 生 产 工 艺、多 类 型 生产 方 式 及 高 生 产 协 调 性 要 求 的 混 合 生 产 型 企 业 而 言，良 好 的 生 产 调 度 方 案无 疑 可 以 在 有 限 的 时 间 内 均 衡 生 产 负 荷，提 升 交 货 的 准 时 性，降 低 生 产 成本，减 少 生 产 过 程 中 窝 工 及 涨 库 的 可 能 性，从 而 获 取 最 佳 的 经 济 效 益。因而，生 产 调 度 的 优 化 决 策 是 混 合 生 产 型 企 业 生 产 作 业 及 生 产 物 流 管 理 中 的关 键 问 题。然 而，目 前 中 国 以 钢 铁 业 为 代 表 的 混 合 生 产 型 企 业，在 生 产 调 度 方 面 还相 对 落 后，存 在 着 不 少 影 响 市 场 竞 争 力 的 问 题，信 息 不 对 称、生 产 过 程 的 不规 范、设 备 能 力 负 荷 的 不 均 衡、生 产 成 本 居 高 不 下、订 单 不 能 按 时 交 付 的 状况 屡 见 不 鲜。从 生 产 物 流 管 理 的 角 度 来 看，仍 有 不 少 企 业 没 有 采 用 现 代 生 产 运 作 管 理 的 方 法，对 整 个 生 产 流 程 还 是 采 取 人 为 划 分、调 度 方 案 分 别 制 定的 方 法；从 技 术 角 度 来 看，车 间 作 业 调 度 及 库 存 管 理 等 工 作 主 要 靠 人 工 凭 经验 完 成，缺 乏 科 学 严 密 性 和 整 体 优 化 性；从 集 成 的 角 度 来 看，企 业 信 息 技 术的 应 用 还 处 于 单 项 开 发 阶 段，国 外 的 一 些 成 品 软 件 很 难 适 应 中 国 企 业 的 实际 情 况，缺 乏 系 统 集 成 的 思 想 和 有 效 的 支 持 手 段，致 使 生 产 调 度 不 能 及 时 获取 所 需 信 息。因 此，本 书 面 向 具 有 复 杂 生 产 方 式 的 混 合 生 产 型 企 业，以 具 体 行 业 的 生产 流 程 分 析 为 基 础，从 整 体 生 产 流 程 及 工 艺 要 求 分 析 出 发，先 分 阶 段 研 究 具有 代 表 性 特 征 的 各 种 加 工 类 型 的 调 度 优 化 方 法，而 后，再 在 分 段 研 究 的 基 础上 将 各 阶 段 有 机 集 成 起 来，结 合 阶 段 间 的 衔 接 和 缓 冲，提 出 对 混 合 加 工 系 统的 一 体 化 调 度 优 化 方 法，并 设 计 一 体 化 生 产 调 度 优 化 系 统 的 架 构 加 以 运 用和 验 证。本 书 源 于 笔 者 多 年 的 研 究 工 作 及 与 企 业 合 作 项 目 的 经 历，主 要 内 容 是在 笔 者 博 士 阶 段 的 研 究“面 向 一 类 混 合 生 产 型 企 业 的 一 体 化 生 产 调 度 研 究”的 基 础 上 修 改 扩 编 而 成 的，涉 及 的 研 究 项 目 得 到 上 海 市 科 委 重 点 攻 关 项 目、国 家 自 然 科 学 基 金 项 目、华 东 理 工 大 学 校 内 资 助 项 目 以 及 与 企 业 合 作 的 横向 课 题 的 支 持。本 书 面 向 混 合 生 产 型 企 业，以 现 代 生 产 物 流 管 理 理 论 与 方法 为 指 导，以 钢 铁、纺 织 等 企 业 为 具 体 应 用 对 象，全 面 分 析 了 混 合 型 生 产 方式 的 特 征 及 混 合 生 产 型 企 业 生 产 调 度 的 要 求，深 入 研 究 了 带 有 缓 冲 库 存 容量 限 制 的 多 阶 段 混 合 流 水 车 间 调 度 问 题、多 台 并 行 多 功 能 批 处 理 设 备 的 批调 度 优 化 问 题，以 及 考 虑 多 功 能 缓 冲 库 的 一 体 化 生 产 调 度 优 化 问 题 的 理 论模 型 及 求 解 方 法，为 混 合 生 产 型 企 业 生 产 物 流 的 优 化 与 运 作 管 理 提 供 了 方法 论 的 参 考 与 指 导。生 产 调 度 优 化 与 物 流 管 理 技 术 是 一 项 极 富 挑 战 性 的 研 究，混 合 生 产 型企 业 中 生 产 流 程 的 不 同、生 产 工 艺 的 不 同，对 生 产 调 度 的 约 束 和 要 求 也 各 有差 别，因 此 本 书 难 以 详 尽 描 述。另 外，由 于 笔 者 水 平 有 限，错 误 之 处 敬 请 各位 专 家 和 读 者 批 评 指 正。衷 心 感 谢 我 的 导 师 霍 佳 震 教 授 给 予 我 的 教 诲 与 帮 助，感 谢 华 东 理 工 大学 运 营 与 供 应 链 研 究 所 的 各 位 同 事 给 予 的 建 议 与 支 持！李琳年月 于 上 海目录第章绪 论?混 合 生 产 型 企 业?生 产 计 划 与 调 度?生 产 计 划 与 调 度 问 题 背 景?生 产 调 度 系 统 中 的 调 度 问 题?研 究 现 状?生 产 调 度 方 法?数 学 规 划 方 法?规 则 调 度 方 法?基 于 智 能 的 方 法?基 于 仿 真 的 方 法?控 制 理 论 方 法?现 有 研 究 的 不 足?本 书 的 主 要 工 作 和 解 决 的 问 题?主 要 内 容?章 节 安 排 与 研 究 方 案?第章复 杂 流 水 车 间 调 度 模 型 及 算 法?复 杂 流 水 车 间 调 度 优 化 问 题 的 提 出?生 产 工 艺 介 绍?生 产 调 度 的 要 求 与 问 题 的 提 出?现 有 研 究 综 述?复 杂 流 水 车 间 调 度 问 题 的 数 学 模 型 构 建?假 设 条 件 及 标 号 说 明?模 型 构 建?求 解 算 法 设 计?算 法 概 述?改 进 遗 传 算 法（）?局 部 搜 索 算 法（）?实 例 验 证 及 应 用?数 据 实 例 验 证?模 型 与 算 法 的 应 用?小 结 与 应 用?第章多 功 能 批 处 理 设 备 调 度 优 化 问 题?多 功 能 批 处 理 设 备 调 度 优 化 问 题 描 述?生 产 工 艺 介 绍?生 产 约 束 分 析?多 功 能 批 处 理 设 备 调 度 优 化 问 题 的 提 出?批 处 理 设 备 调 度 优 化 问 题 的 现 状?批 处 理 设 备 生 产 调 度 优 化 问 题 的 模 型 构 建?多 功 能 批 处 理 设 备 调 度 优 化 问 题 的 求 解 算 法?算 法 思 路?算 法 设 计 步 骤?仿 真 实 验?应 用 及 小 结?第章混 合 加 工 系 统 的 优 化 调 度?单 环 节 生 产 调 度 问 题?生 产 工 艺 描 述?生 产 计 划 与 调 度 约 束 与 要 求?研 究 现 状 分 析?批 量 计 划 与 次 序 优 化 模 型?基 本 假 设 与 符 号 说 明?数 学 模 型 构 建?模 型 的 分 析 与 问 题 转 化?算 法 研 究?禁 忌 搜 索 算 法 介 绍?改 进 禁 忌 搜 索 算 法?一 体 化 体 系 下 混 合 加 工 系 统 的 调 度 优 化?实 例 验 证?小 结 与 应 用?第章面 向 混 合 生 产 型 企 业 的 一 体 化 调 度 系 统?系 统 概 况?系 统 的 设 计 思 想?系 统 的 设 计 方 案?冷 加 工（热 变 形）计 划 编 制 功 能 模 块?光 亮 炉 热 处 理 计 划 编 制 功 能 模 块?系 统 的 实 现 方 案?系 统 应 用 的 效 果 分 析?本 章 小 结?第章总 结 与 展 望?总 结?主 要 工 作?主 要 创 新 点?进 一 步 工 作 方 向?附 录钢 管 生 产 工 艺 流 程 图（以 国 内 某 大 型 钢 铁 生 产 企 业 为 例）?参 考 文 献?书书书第章绪论 混 合 生 产 型 企 业根 据 生 产 工 艺 的 不 同 特 点，工 业 生 产 过 程 可 以 分 为 三 类：离 散 型 生 产、连 续 型 生 产 和 混 合 生 产 型 生 产，对 应 这 三 种 生 产 加 工 过 程，制 造 企 业 也 可 以划 分 为