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以造船为主的大型复杂单件企业在生产组织管理方面存在诸多突出问题,包括不确定因素多、任务陆续到达、多项目并行、期量标准难以确定等。单元生产能够解决上述问题。单元生产是根据零件加工需求的相似性对零件分组,进而将加工该组零件所需的设备进行成组的制造方式,但该生产方式对市场需求的稳定要求较高,而企业面临的内外生产环境动态复杂多变。为弥补单元生产方式的这种局限,虚拟制造单元应运而生。虚拟制造单元是根据生产任务的相似性在备选制造资源中选择需要的加工设备组成逻辑生产单元,并通过物流系统连接形成逻辑上的虚拟动态实体的先进单元制造方式,能够满足动态多变的市场需求,提高生产柔性,保持企业市场竞争力。由于虚拟单元动态调度能够应对动态不确定因素,使不确定因素对虚拟制造单元生产系统的整体性能影响最低,保持生产系统的高效稳定,因此,为充分发挥虚拟制造单元的优势,有必要研究虚拟单元动态调度问题。 在实际生产中,企业会采用批量分割方式提升生产效率。批量分割指将生产中较大的批量分割为多个加工批量,从而使同一作业的各工序在具有相同加工能力的设备上产生重叠以重复生产的生产方式。该方式能够提高调度性能,但会增加动态调度的复杂度。周期驱动的滚动窗口技术具有将动态调度过程分割为多个静态区间,并对每个区间进行局部优化的特征,能够防止生产拖期,简单化动态过程的复杂性。因此,在虚拟单元动态调度下同时考虑批量分割和周期驱动,不仅能够提高虚拟单元调度性能,简化动态调度复杂度,也符合企业生产实际,有利于充分发挥虚拟制造单元的优势,提高企业生产效率。 本文将以先前学者的研究为基础,在充分结合虚拟制造单元生产特点的基础上,研究虚拟制造单元条件下的批量分割和周期驱动问题。文章将在分析虚拟制造单元下批量分割的特点的基础上,考虑虚拟单元生产方式下采用批量分割时需要注意的影响因素,并以此为基础分别构建考虑批量分割的虚拟单元调度模型和不考虑批量分割的数学模型,并用遗传算法进行算法求解,以讨论虚拟单元条件下批量分割的重要性,为批量分割在虚拟单元中的应用提供一定理论基础。考虑到企业生产面临的动态不确定性环境,本文将在结合批量分割的基础上,考虑包括生产计划期、交货期、设备特性、瓶颈资源等影响因素,研究虚拟单元动态调度问题。本文将采用周期驱动的滚动窗口技术,将动态调度过程分割为多个静态子区间,并对各子区间局部优化,构建分割计划期的多阶段虚拟单元动态调度模型,从而实现虚拟单元基于时间约束的控制机制,简化动态调度的复杂度。文章将采用蚁群算法求解,并对蚁群算法进行局部信息更新以提高算法性能,采用结合设备分配和时间约束的启发式规则使蚁群算法更符合虚拟单元生产方式特点,从而取得较好的求解效果。 为验证本文所提的多阶段虚拟单元动态调度理念在实际企业的运行效果,本文将仔细对HH造船(集团)有限公司的生产现状及存在的问题进行分析,并将文章所提理念运用至该企业舾装环节,文章最后通过采用虚拟单元生产方式和当前生产方式的对比,验证本文所提方法的有效性和可行性。