需求模式变化环境下混装线平衡设计研究

可以生产多种型号产品的混装线是目前应用最广泛的生产系统之一，平衡设计是该系统中长期管理中的重要决策。混装线是定制化生产系统，在日常运行中，根据订单的不同，各型号产品在总产量中比例是不断变化，因此平衡设计时只能得到模糊的产品比例信息。除了产品比例的短期随机波动外，混装线还会面对产能调整（总需求量变化）、新产品引进等长周期稳定性变化，发生此类变化时，混装线需要重新设计。本课题以需求模式动态变化为切入点，拟研究模糊产品比例信息下混装线平衡与再平衡问题。通过分析产品比例动态变化对生产节拍设定、任务分配等因素的影响，明确模糊产品比例信息下混装线平衡与再平衡问题的特征，建立该问题的优化模型，在模型特点和复杂性分析的基础上，设计精确和/或启发式求解算法，并通过实践加以检验和修正。最终有望为需求模式动态变化环境中的混装线平衡设计提出新理论与方法，为提升企业混装线管理水平与生产效率，提供理论指导和方法支持。

可以生产多种型号产品的混装线是目前应用最广泛的生产系统之一，平衡设计是其中长期管理中的关键决策。混装线是定制化生产系统，各型号产品在总产量中的比例和生产总量是不断变化的。围绕需求不确定环境下的混装线平衡与再平衡问题，课题组按照项目申请书开展了如下研究：.1）需求不确定环境下任务分配不可重复的混装线平衡研究。混流装配系统面对的市场需求经常受各种因素(营销策略调整，新竞争对手出现等)影响而波动，当实际需求与预期不同时，企业需要采取加班等临时措施调整产能。针对需求不确定环境下的混装线平衡决策，建立了该问题的数学模型，分析了问题的若干性质，并提出了求解该问题高效方法。.2）任务分配可重复的混装线平衡研究。采用交叉培训、多技能工人等“人力柔性”策略是提高混装线工作效率，适应生产波动的有效手段。在采用交叉培训的策略下，研究了需求确定和需求不确定两种环境下的任务可重复分配混流装配线平衡问题。.3）考虑人工培训成本的混装线再平衡研究。在装配产品的生命周期中，新产品引入导致的装配线再平衡问题频繁出现。在考虑混装线再平衡的调整成本和新平衡的生产效率的基础上，提出了一种度量再平衡成本的新方法，建立了优化模型，采用多目标遗传算法对该问题进行了求解。.4）U型混装线的排序问题研究。U型效率更高，工人的劳动技能更多，因此更富有柔性，更能适应市场的不确定需求。在U型混流装配线上，一个生产周期内，交叉工作台需要为其左、右两侧的工件执行装配任务，而这两个工件可能是不同型号的。这一特点使得U型混流装配线上每个周期的作业负荷不仅依赖于任务分配，还依赖于产品排序。因此本项目还研究了U型装配线的排序问题。..在本项目资助下，在International Journal of Production Research、Computers & Industrial Engineering知名英文期刊上发表或录用论文3篇，在《系统工程理论与实践》上发表或录用中文论文3篇，此外，2篇论文已经投稿到英文期刊。该项目还培养了硕士、博士研究生各1名。