鋸片制造車間的物流模式選擇及設(shè)備布置的方法

[摘要] 本文從實例入手，介紹了選擇物流模式的基本思路?；谒x物流模式，結(jié)合實際參數(shù)，提出了利用數(shù)學(xué)方法和計算機來解決設(shè)備布置問題的辦法。經(jīng)過運算，達到了預(yù)期效果，驗證了這種解決車間物流和設(shè)備布置問題的辦法的正確性。

[關(guān)鍵詞] 物流模式單向環(huán)形設(shè)備布置

我國的鋸片行業(yè)發(fā)展速度較慢，鋸片制造車間依然沿用人力拖車的物流模式，設(shè)備布置采用按班組排布，存在著物流不通暢、生產(chǎn)效率低、生產(chǎn)柔性差的問題。現(xiàn)代化生產(chǎn)迫切要求鋸片制造車間選用更科學(xué)合理的生產(chǎn)物流模式和設(shè)備布置?；谶@一點，本文以某鋸片制造車間為例，對如何進行物流模式選擇和確定設(shè)備布置位置展開研究。

一、提出問題

某鋸片制造車間現(xiàn)有車床，銑床，磨床，鉆床，碾壓機，端跳儀等9臺設(shè)備，分別編號為m1，m2，…，m9，車間生產(chǎn)最常規(guī)的9種鋸片基體，編號p1，p2，…，p9。各種鋸片基體的生產(chǎn)工藝如下表1所示，各臺設(shè)備之間的物流量如下圖1所示。現(xiàn)在要求選擇一種合理的車間物流模式，并進行設(shè)備布置，以滿足鋸片制造的要求。

二、選擇物流模式

車間內(nèi)部物流模式，根據(jù)不同的物流路徑型式，主要劃分為單行設(shè)備布局的線型物流、多行設(shè)備布局的網(wǎng)狀物流和環(huán)型設(shè)備布局的環(huán)狀物流三種類型。

線型物流模式中，加工設(shè)備是按照零件的加工順序依次擺放，工件始終沿著一個方向運動，工件傳輸?shù)臅r間和費用較小。然而，當加工多種零件，各種零件具有不同的加工順序時，線型物流的效率就會降低。

網(wǎng)狀物流模式中，加工設(shè)備是按照多行進行布局，不僅同一行中的加工設(shè)備發(fā)生相互作用，而且不同行之間的加工設(shè)備也互相關(guān)聯(lián)，物流關(guān)系呈現(xiàn)網(wǎng)狀。網(wǎng)狀物流的柔性比較大，但是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，車間生產(chǎn)環(huán)境差。

環(huán)型物流模式中，加工設(shè)備沿著半圓弧或橢圓排列，并且工件通常向同一個方向單向運動。環(huán)型物流路徑具有結(jié)構(gòu)簡單、物流控制容易、物料處理柔性高等特點，因此在柔性制造系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。

從前述可以看出，鋸片制造屬于多品種、小批量生產(chǎn)?？紤]到多品種、小批量生產(chǎn)對制造過程的柔性化要求，工藝過程運行的流暢性要求，物料搬運費用的最小化要求，工人作業(yè)環(huán)境的安全舒適性要求，參照前述三種物流模型，綜合考慮，在此車間選用單向環(huán)型的物流模式，加工設(shè)備采用環(huán)型布置。物料運輸工具利用單向?qū)к壭≤?。每種零件從裝卸站進入系統(tǒng)，當被加工完成后，由有軌小車將其運送到下一個工序所需的設(shè)備的位置，若該設(shè)備處于空閑狀態(tài)，則立即加工，否則存儲在緩沖區(qū)，等待空閑狀態(tài)。單向環(huán)型物流模型如下圖2所示。

四、建立數(shù)學(xué)模型，求解設(shè)備布置位置

物流模式確定以后，接下來就是如何合理的確定設(shè)備的布置位置的問題。設(shè)備布置問題的核心是將車間的物流費用降到最低。而在環(huán)形物流模式中，單位距離的物流費用是一定的，所以，物流費用最低演變成了完成全部加工任務(wù)導(dǎo)軌小車在系統(tǒng)中的總行程最小。此處的數(shù)學(xué)模型為:已知9臺設(shè)備和10個環(huán)型布置位置(假設(shè)裝卸站固定在位置0)，并已知這9臺設(shè)備之間的物流關(guān)系;求解9臺設(shè)備的最優(yōu)排序，以使導(dǎo)軌小車在車間的運輸行程最小。由于環(huán)型導(dǎo)軌的總長度又是定值，又因為生產(chǎn)規(guī)劃周期內(nèi)所加工零件的總數(shù)是一個常量，引起小車順序移動的圈數(shù)為常量，所以，運輸行程的最小化問題又簡化為了使物料逆序移動的總?cè)?shù)最小化的問題，目標函數(shù)為:

式中，為物料逆序移動的總次數(shù)，表示設(shè)備i的布置位置，wij為設(shè)備i到j(luò)之間的物流量。

結(jié)合第二部分給出的相關(guān)參數(shù)，對于上式采用基于父子競爭的多點交叉的改進型遺傳算法進行求解，求出9臺設(shè)備位置的最優(yōu)排序為x=(832974156)，即設(shè)備m1擺放在8號位置上，m2擺放在3號位置上，m3擺放在2號位置上，以此類推擺放。此時，在滿足鋸片生產(chǎn)的各項要求要求的情況下，物流費用達到最小。

五、結(jié)束語

鋸片制造車間普遍沿用傳統(tǒng)的經(jīng)驗法進行物流模式選擇和設(shè)備布置，存在著物流不通暢、生產(chǎn)效率低、生產(chǎn)柔性差等問題，需要選用更科學(xué)合理的物流模式和設(shè)備布置。本文從實例入手，介紹了物流模式選擇的基本方法，并且根據(jù)物流路徑，結(jié)合生產(chǎn)實際，提出了利用數(shù)學(xué)方法和計算機來解決設(shè)備布置問題的辦法，經(jīng)過運算，達到了預(yù)期的效果。這種解決車間物流和設(shè)備布置問題的方法對處理實際的問題具有重要的意義。

參考文獻:

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