某企业蒸镀车间作业优化设计研究
目 录
1 绪论 1
1.1 研究背景及意义 1
1.2 国内外研究现状 1
1.3 本文主要内容及结构 3
2 生产作业仿真基础 3
2.1 实体流图法的建模原理 4
2.2 仿真数据分析 4
2.3 建模与仿真 7
2.4 本章小结 11
3 某企业蒸镀车间作业现状研究 11
3.1 企业简介 11
3.2 蒸镀车间现状分析 11
3.3 本章小结 17
4 蒸镀车间作业仿真优化 17
4.1 仿真数据分析 17
4.2 某企业蒸镀车间作业的建模与仿真 24
4.3 作业优化方案设计 27
4.4 本章小结 30
结 论 31
致 谢 32
参 考 文 献 33
1 绪论
1.1 研究背景及意义
随着信息与技术的发展，人们的物质生活日益得到满足，需求也正在从低需求向高需求过渡，价值观也正日趋个性化和多样化。传统的大规模批量生产已然已经不能满足快速变化的时代需求，而是逐渐朝着精益生产、准时制生产、多品种小批量生产的模式转变，终端市场也经历了由“卖方市场”到“买方市场”的转变。企业要想在这个充满无限机遇与挑战的新时代得以生存和发展，就必须以最短的产品生产时间、最好的产品质量、最低的生产成本来响应时代的变化趋势。这就要求企业不仅要具备创新的能力和优秀的经营管理方式，更需要先进的车间作业优化技术[1]。此外，在生产过程中，机器空闲时间和零件等待时间总是相互矛盾，随便一方的减少必然会导致另一方的增加，而 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
无论是哪一方的增加，都将会导致生产费用增大[2]。由此可见，车间作业优化是决定现代企业生产经营过程能否稳定高效运转的决定性因素之一。
车间作业优化是采取一定的措施以资源最小化谋求利润最大化，它包括车间布局优化、人机协调、人的作业优化等方面。它作为实现企业平稳运行的重要手段，通过优化作业方式，直接决定其经济效益和生产率。车间作业优化将充分利用机器或工作人员的空闲时间，实现“忙”与“闲”的完美结合，提高了工作人员的综合作业能力，增强了企业整体的专业性，缩短了生产周期，提高了产品的质量；此外，车间作业优化还将降低零件排队等待时间，提高机器的利用率，减少企业因设备闲置而造成的损失，最重要的是它提高了企业的总体竞争力，实现利润最大化也将指日可待。
为此，本文以某企业蒸镀车间为研究对象，通过对某企业蒸镀车间进行实地调查与分析，利用Arena仿真软件对车间作业进行合理化的设计研究。
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国内研究现状
相对于国外，我国对车间作业优化的研究起步较晚，以前主要是运用传统性的方
法来对生产产品的种类、形式等进行经验上的设计。而在技术相对成熟的后期，国内的许多学者对车间作业优化问题进行了一系列的深入研究。李琴、李泽蓉等采用SLP物流关系分析与非物流关系分析相结合的方法对车间设施布局进行了调整、优化，从而实现了物流距离短、成本低的目标[3]；张登凡以集成设计为主轴，提出了可自定义的单元布置模式，并结合遗传算法，最终实现了单元构建及布局系统的集成设计[4]；王雷通过采用SLP和层次分析法对某车间进行布局设计和方案评价，最后得出了最优设施布置方案[5]；刘晖等将精益生产的思想与车间平面布局相结合，提出了生产线车间布局的数学模型和结构模型，并且依据设备的特点，提出了车间设备的分类方法以及基于设备分类的定序算法和定位算法[6]；潘燕春等通过使用Arena仿真软件对车间生产线作业的排序建模方法以及生产线优化进行了研究[7]；王福吉，贾振元通过仿真技术对机械加工设备布局方法和方案进行了研究，以分析影响设备布局的因素为基础，建立了布局系统的数学模型，同时设备布局原型系统经过计算机仿真验证了其真实可用性，进而改变了车间原有的不合理现象[8]。
除此之外，还有其他的专业研究人员以车间作业优化问题为中心进行了不同角度的研究，如算法角度、应用角度等，得到了大量具有科学性的理论，并且得到了很多具有有效性的车间作业方案，为我国的很多民营或私营企业的车间作业方式设计提供了带有科学性的参考案例。
1.2.2 国外研究现状
从20世纪40年代起的泰勒科学管理开始，就有许多的学者开始研究工厂的布置问题，当时设计主要靠经验为主，缺乏科学性，但随着时代的发展，仅靠经验来决定车间的布置已经不再符合时代的发展，随后又出现了越来越多的车间布置的技术。1961年，Muther提出了系统布置设计（SLP）这一代表性模型，他把布局分为总体区划和详细布局，总体区划则是确定各工作区块的大致位置和形状，详细布置则是在总体区划的基础上确定各工作区的具体位置以及设备的详细布置[9,10]。1976年，Sahni和Gonzalez证明了车间布局问题是一个NP完全问题，此后人们采用了许多启发式的算法来获取问题的近似最优解，诸如构造法、改进法、图论法、模拟退火法、混合 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
法、遗传算法等[11]。Tavares提出了车间布局设计中经常会遇见的影响因素，并以这些影响因素作为依据进行启发式搜索，以此来降低车间物料搬运过程中所产生的费用，这种算法简便、易实现且效率高[12]。后来，随着计算机的发展，越来越多的车间布局问题融合了计算机技术，在九十年代，威廉温拿等提出了战略设施规划SFP，它融合了计算机辅助设施布置技术，加快了设施布置的速度，以最快得到设施布置的方案[13]；E.Jack Chen等针对一家化学工厂的物流系统运用eM-Plant仿真软件以及相应的仿真方法进行建模和仿真，以确定该工厂适宜的操作方式[14]。
1.2.3 国内外研究现状总结
结合以上分析，发现车间作业优化的研究永无止境，应追求更具科学化的车间作业方式。此外，针对优化方案设计没有具体的方案，只是提出遗传算法、SLP等，没有系统的说明，也没有针对蒸镀类车间进行详细分析。因此，本文将对某企业蒸镀车间作业优化设计进行研究。
1.3 本文主要内容及结构
车间作业环境复杂，车间作业生产率与预期规划相脱轨，从而导致了对车间作业的优化问题进行研究。本文根据蒸镀车间的作业加工流程，采用Arena仿真建模技术对蒸镀车间实际情况进行仿真，发现问题，从而进行优化设计，得出结论。本文的章节安排如下：
第一章：绪论。阐述车间作业优化的研究背景及意义，包括车间作业优化的国内外研究现状，最后给出了本文的主要内容及结构。
c) 给出模型参数的取值、参变量的计算方法及属性描述变量的取值方法。属性描述变量，如顾客到达时间、服务时间等，可以取一个固定值，也可以是一个随机变量，要给出其分布函数。给出队列的排队规则，一般默认为先到先服务规则。
2.2 仿真数据分析
在进行数据分析之前要进行数据采集，一般来说，数据采集方法主要有：（1）通过实际观测获得系统的输入数据；（2）采用项目管理人员提供的数据；（3）从已发表的资料中搜集数据。对仿真模型的输人数据进行分析的一般过程包括：①检查所使用的数据是否独立；②大致判断各类数据所服从的概率分布；③估计各类分布有关的参数；④进行拟合优度检验。
1 绪论 1
1.1 研究背景及意义 1
1.2 国内外研究现状 1
1.3 本文主要内容及结构 3
2 生产作业仿真基础 3
2.1 实体流图法的建模原理 4
2.2 仿真数据分析 4
2.3 建模与仿真 7
2.4 本章小结 11
3 某企业蒸镀车间作业现状研究 11
3.1 企业简介 11
3.2 蒸镀车间现状分析 11
3.3 本章小结 17
4 蒸镀车间作业仿真优化 17
4.1 仿真数据分析 17
4.2 某企业蒸镀车间作业的建模与仿真 24
4.3 作业优化方案设计 27
4.4 本章小结 30
结 论 31
致 谢 32
参 考 文 献 33
1 绪论
1.1 研究背景及意义
随着信息与技术的发展，人们的物质生活日益得到满足，需求也正在从低需求向高需求过渡，价值观也正日趋个性化和多样化。传统的大规模批量生产已然已经不能满足快速变化的时代需求，而是逐渐朝着精益生产、准时制生产、多品种小批量生产的模式转变，终端市场也经历了由“卖方市场”到“买方市场”的转变。企业要想在这个充满无限机遇与挑战的新时代得以生存和发展，就必须以最短的产品生产时间、最好的产品质量、最低的生产成本来响应时代的变化趋势。这就要求企业不仅要具备创新的能力和优秀的经营管理方式，更需要先进的车间作业优化技术[1]。此外，在生产过程中，机器空闲时间和零件等待时间总是相互矛盾，随便一方的减少必然会导致另一方的增加，而 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
无论是哪一方的增加，都将会导致生产费用增大[2]。由此可见，车间作业优化是决定现代企业生产经营过程能否稳定高效运转的决定性因素之一。
车间作业优化是采取一定的措施以资源最小化谋求利润最大化，它包括车间布局优化、人机协调、人的作业优化等方面。它作为实现企业平稳运行的重要手段，通过优化作业方式，直接决定其经济效益和生产率。车间作业优化将充分利用机器或工作人员的空闲时间，实现“忙”与“闲”的完美结合，提高了工作人员的综合作业能力，增强了企业整体的专业性，缩短了生产周期，提高了产品的质量；此外，车间作业优化还将降低零件排队等待时间，提高机器的利用率，减少企业因设备闲置而造成的损失，最重要的是它提高了企业的总体竞争力，实现利润最大化也将指日可待。
为此，本文以某企业蒸镀车间为研究对象，通过对某企业蒸镀车间进行实地调查与分析，利用Arena仿真软件对车间作业进行合理化的设计研究。
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国内研究现状
相对于国外，我国对车间作业优化的研究起步较晚，以前主要是运用传统性的方
法来对生产产品的种类、形式等进行经验上的设计。而在技术相对成熟的后期，国内的许多学者对车间作业优化问题进行了一系列的深入研究。李琴、李泽蓉等采用SLP物流关系分析与非物流关系分析相结合的方法对车间设施布局进行了调整、优化，从而实现了物流距离短、成本低的目标[3]；张登凡以集成设计为主轴，提出了可自定义的单元布置模式，并结合遗传算法，最终实现了单元构建及布局系统的集成设计[4]；王雷通过采用SLP和层次分析法对某车间进行布局设计和方案评价，最后得出了最优设施布置方案[5]；刘晖等将精益生产的思想与车间平面布局相结合，提出了生产线车间布局的数学模型和结构模型，并且依据设备的特点，提出了车间设备的分类方法以及基于设备分类的定序算法和定位算法[6]；潘燕春等通过使用Arena仿真软件对车间生产线作业的排序建模方法以及生产线优化进行了研究[7]；王福吉，贾振元通过仿真技术对机械加工设备布局方法和方案进行了研究，以分析影响设备布局的因素为基础，建立了布局系统的数学模型，同时设备布局原型系统经过计算机仿真验证了其真实可用性，进而改变了车间原有的不合理现象[8]。
除此之外，还有其他的专业研究人员以车间作业优化问题为中心进行了不同角度的研究，如算法角度、应用角度等，得到了大量具有科学性的理论，并且得到了很多具有有效性的车间作业方案，为我国的很多民营或私营企业的车间作业方式设计提供了带有科学性的参考案例。
1.2.2 国外研究现状
从20世纪40年代起的泰勒科学管理开始，就有许多的学者开始研究工厂的布置问题，当时设计主要靠经验为主，缺乏科学性，但随着时代的发展，仅靠经验来决定车间的布置已经不再符合时代的发展，随后又出现了越来越多的车间布置的技术。1961年，Muther提出了系统布置设计（SLP）这一代表性模型，他把布局分为总体区划和详细布局，总体区划则是确定各工作区块的大致位置和形状，详细布置则是在总体区划的基础上确定各工作区的具体位置以及设备的详细布置[9,10]。1976年，Sahni和Gonzalez证明了车间布局问题是一个NP完全问题，此后人们采用了许多启发式的算法来获取问题的近似最优解，诸如构造法、改进法、图论法、模拟退火法、混合 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
法、遗传算法等[11]。Tavares提出了车间布局设计中经常会遇见的影响因素，并以这些影响因素作为依据进行启发式搜索，以此来降低车间物料搬运过程中所产生的费用，这种算法简便、易实现且效率高[12]。后来，随着计算机的发展，越来越多的车间布局问题融合了计算机技术，在九十年代，威廉温拿等提出了战略设施规划SFP，它融合了计算机辅助设施布置技术，加快了设施布置的速度，以最快得到设施布置的方案[13]；E.Jack Chen等针对一家化学工厂的物流系统运用eM-Plant仿真软件以及相应的仿真方法进行建模和仿真，以确定该工厂适宜的操作方式[14]。
1.2.3 国内外研究现状总结
结合以上分析，发现车间作业优化的研究永无止境，应追求更具科学化的车间作业方式。此外，针对优化方案设计没有具体的方案，只是提出遗传算法、SLP等，没有系统的说明，也没有针对蒸镀类车间进行详细分析。因此，本文将对某企业蒸镀车间作业优化设计进行研究。
1.3 本文主要内容及结构
车间作业环境复杂，车间作业生产率与预期规划相脱轨，从而导致了对车间作业的优化问题进行研究。本文根据蒸镀车间的作业加工流程，采用Arena仿真建模技术对蒸镀车间实际情况进行仿真，发现问题，从而进行优化设计，得出结论。本文的章节安排如下：
第一章：绪论。阐述车间作业优化的研究背景及意义，包括车间作业优化的国内外研究现状，最后给出了本文的主要内容及结构。
c) 给出模型参数的取值、参变量的计算方法及属性描述变量的取值方法。属性描述变量，如顾客到达时间、服务时间等，可以取一个固定值，也可以是一个随机变量，要给出其分布函数。给出队列的排队规则，一般默认为先到先服务规则。
2.2 仿真数据分析
在进行数据分析之前要进行数据采集，一般来说，数据采集方法主要有：（1）通过实际观测获得系统的输入数据；（2）采用项目管理人员提供的数据；（3）从已发表的资料中搜集数据。对仿真模型的输人数据进行分析的一般过程包括：①检查所使用的数据是否独立；②大致判断各类数据所服从的概率分布；③估计各类分布有关的参数；④进行拟合优度检验。
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