《非確定需求下的單元裝配系統構建問題研究》是2021年東北財經大學出版社出版的圖書。
基本介紹
- 中文名：非確定需求下的單元裝配系統構建問題研究
- 作者：王曄
- 類別：圖書>管理>生產與運作管理
- 出版社：東北財經大學出版社
- 出版時間：2021年1月
- 開本：16 開
- 裝幀：平裝-膠訂
- ISBN：9787565441837
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
本書的創新性工作主要包括以下四個方面：
（1） 研究考慮工人合作關係差異的單元裝配系統構建問題。在產品組合服從特定分布規則的情境下，鑒於單元裝配系統構建問題沒有考慮工人合作關係的現實狀況，描述了合作關係對工人工作效率的影響方式，提出了工人合作係數的概念，在產品組合隨機分布的情境下考慮工人合作關係差異對裝配時間的影響及其對系統整體性能的影響。基於單元裝配系統構建的一般問題，以小化總加工時間和小化工人工作時間為目標，建立了多目標最佳化模型。針對模型的特徵，開發並套用了基於NSGA-Ⅱ的多目標最佳化算法進行求解。通過數值實驗表明考慮員工合作關係的必要性；分析了員工合作係數的均值和方差的變化對單元系統構建的組成和性能的影響。結果表明，工人整體合作度較高、工人間合作關係差異較大時，單元系統的性能會有更明顯的提升。
（2） 研究基於場景需求的單元裝配系統構建問題，旨在建立相對穩定的生產系統以應對市場需求的變化，提升需求波動情境下系統對需求波動的應變能力。針對現有單元裝配系統構建問題沒有充分考慮需求場景變化因素的特點，考慮基於場景的需求情境下流水線裝配向單元裝配系統轉化的問題。本研究將基於場景的需求定義為一系列服從某種機率分布的需求場景，每個需求場景中包含了產品組合和批次大小、順序等信息。以小化總加工時間的期望和方差為最佳化目標，建立了單元裝配系統轉化的多目標最佳化模型，決策構建單元的數量、工人的組合方式以及批次的分配方案，旨在通過構建相對穩定的生產系統以應對變化的市場需求，提升需求非確定情境下系統對需求變化的應變能力和穩定性。根據模型和變數特點設計基於NSGA-Ⅱ的啟發式算法求解模型，通過小規模算例的套用驗證了算法對模型求解的準確性，並通過多次運行算法的方式驗證其對大規模問題求解的有效性。同時，通過對比未考慮需求場景變化的單元裝配系統構建方法，驗證了考慮基於場景需求的單元系統構建可以提升生產系統在基於場景的非確定需求下的穩定性。
（3） 鑒於現有研究很少考慮工人技能水平對單元裝配系統構建方案的影響，研究需求按機率分布情境下單元裝配系統構建過程中的多能工技能最佳化配置問題。現有研究多假設工人具備裝配全部產品的能力，而大規模的培訓會造成較高的培訓成本和能力資源浪費。本書中，作者將工人的技能水平描述為所有產品共用的基本技能和以產品區分的特定技能，並考慮工人技能提升所需付出的技能培訓成本。針對單元裝配系統構建的基本問題，作者考慮了需求的非確定性和技能培訓成本、產能不足和產能過剩的懲罰成本，以小化系統總成本為目標，建立了隨機最佳化模型；基於有限柔性原則開發了啟發式算法，結合了場景聚合法求解該模型。此外，作者還設計了大量數值實驗，分析了模型特徵和參數影響。實驗結果表明，通過適當地增加技能培訓，只需要較少的技能培訓也可以使系統在滿足市場需求方面達到完全技能培訓的性能。產品技能與工人之間的對應關係通常以閉合的長鏈形式存在。隨著產品間需求均值差異的增加、產品需求的波動幅度增加、總產品類別的增加，系統總成本會上升且特定培訓數量也會上升。隨著單位技能培訓成本的增加，總成本呈上升趨勢且更多的員工培訓為低技能水平培訓。隨著產能過剩懲罰成本和產能不足懲罰成本的增加，總成本呈上升趨勢且需要更多高技能水平的員工。
（4） 以訂單隨機到達場景為研究背景，考慮基於技能水平的工人雇用成本和服務水平的單元裝配系統構建問題。鑒於現有單元系統構建方式無法滿足訂單隨機到達場景的需求，將非確定需求的場景定義為由各類產品按一定的時間間隔和批次大小的分布規則隨機產生，將工人的工資定義為由基本工資和技能工資組成，將系統的服務水平定義為可以在目標時間內完成交貨的訂單數量占所有訂單數的比例。考慮到工人工資與技能水平相關，以小化工人雇用成本和化系統服務水平為目標，建立了多目標隨機最佳化模型，以構建單元的數量、工人的數量、分配方案和技能水平。此外，還證明了模型的解空間性質，開發了基於NSGA-Ⅱ的啟發式算法結合場景聚合法求解模型，設計了大量數值實驗以表明模型的套用方法，並進行相關參數分析。實驗結果表明：①系統的服務水平隨用工成本投入的增加而提升，但在用工成本投入增加到一定程度後，系統服務水平的提升速度會有所減緩；②為達到服務水平提高的目的，系統內將提升高技能水平工人的占比，提升工人整體技能水平；③當基於技能水平的成本增加時，為達到相同的服務水平，單元裝配系統的成本和低技能水平工人的比重都有所增加；④當系統維持相同服務水平時，系統的用工成本會隨著批次容量均值的增加而增加；
⑤當產品類型的數量和產品批次大小發生變化時，系統的用工成本和服務水平並不發生改變。
圖書目錄
第1 章導言／1
1.1 研究背景／1
1.2 研究目的和意義／4
1.3 研究目標與研究內容／6
1.4 研究方法和技術路線／9
1.5 本章小結／11
第2 章單元裝配系統構建問題及算法的研究綜述／14
2.1 相關文獻檢索分析／14
2.2 先進生產組織管理方式的演進／18
2.3 單元裝配系統概述／22
2.4 單元裝配系統構建問題的綜述／32
2.5 本章小結／42
第3 章產品組合隨機情景下考慮工人合作關係的單元裝配系統構建／45
3.1 子問題背景介紹／45
3.2 考慮工人合作關係的單元構建問題描述與模型建立／47
3.3 NSGA-Ⅱ算法的研究綜述／51
3.4 基於順序編碼的NSGA-Ⅱ算法／55
3.5 數值實驗分析／58
3.6 本章小結／64
第4 章基於場景需求下考慮系統穩定性的單元裝配系統構建／66
4.1 子問題背景介紹／66
4.2 基於場景需求的單元構建問題描述與模型建立／68
4.3 基於順序編碼的NSGA-Ⅱ算法／72
4.4 數值實驗分析／74
4.5 本章小結／82
第5 章機率分布需求下單元裝配系統構建中的多能工配置／84
5.1 子問題背景介紹／84
5.2 交叉培訓方法的研究綜述／86
5.3 多能工技能配置問題的描述與模型建立／87
5.4 基於場景聚合和有限柔性原則的啟發式算法／93
5.5 數值實驗分析／96
5.6 本章小結／107
第6 章隨機訂單情景下考慮技能成本和服務水平的單元裝配系統構建／109
6.1 子問題背景介紹／109
6.2 考慮技能成本和服務水平的單元構建模型／110
6.3 求解單元構建問題的NSGA-Ⅱ算法設計／117
6.4 數值實驗分析／119
6.5 本章小結／127
第7 章結論與展望／129
7.1 研究結論／129
7.2 理論貢獻／131
7.3 管理啟示／132
7.4 未來研究展望／133
主要參考文獻／134
