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物料平衡和文献综述论文范文

《物料超市优化下的装配线平衡问题文献综述》

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摘要：装配作业作为制造企业的核心活动,其装配流程和物料超市配送直接影响到时间、成本等资源,制约着系统的生产效率的提高.因此,装配线平衡与物料超市配送协同优化在制造企业装配系统规划设计中显得尤为重要.本文将从装配线平衡、物料超市配送、装配线平衡与物料超市配送相结合问题三个方面对本文研究主题的相关文献进行归纳总结,并以此为基础提出构建新模型的想法以及思路.

关键词：装配线平衡;物料超市;协同优化

1 绪论

随着大规模与工业4.0的发展,制造企业想要获得新的发展,需要不断地降低制造成本,用更短的生产时间和更少的生产成本赢得客户的支持.据统计,装配线的规划设计成本一般占装配线总投入的9%～12%,生产线规划具有十分重要的地位.为提高装配线的生产效率.必须解决生产线平衡和物料超市配送两个问题.生产线平衡问题是指在工艺等约束条件下,将各项任务集合有效地分配到各个工作站中,实现其优化目标.物料超市是一个靠近生产线,用来储存生产线上所需要的零件的指定区域,拖车按照固定的时间表出发,将超市的零件运送到位于预定路线上的工作站中,超市的位置、数量以及供应的工作站数量是其需要优化的目标.装配线平衡问题的决策不仅影响到装配线的生产效率,而且影响到后期物料超市配送决策的效率.因此,许多学者一直在寻找最佳的优化方法,同时考虑装配线平衡和物料超市配送.本文主要从装配线平衡、物料超市配送、二者协同优化三个方面展开文献综述研究,对今后的研究给出建议.

2 国内外研究综述

2.1 文献综述

装配线平衡问题（ALBP）是指在工艺等约束条件下,将各项任务集合有效地分配到各个工作站中,实现其优化目标.Salveson在1955年首次提出了SALBP,他将SALBP定义为一个线性规划（LP）问題,包含所有可能的站点分配组合,并给出了最优工作站的上下界限[1].Thangelu等人给出了装配线平衡问题的0-1整数规划公式,在给定周期内最小化工作站数量[2].Sabuncuoglu等人考虑了SALBP1,目的是找出最小数目工作站数量[3].Kao等人提出了一种具有资源约束的装配线平衡问题的最短路径算法,使给定周期时间内的工作站数量和不同站点所需资源类型总数最小化[4].Ozbakir等人考虑了平行装配线平衡问题,最小化工作站空闲时间和最大限度地提高生产线的效率[5].

在装配线生产中采用物料超市,是为了频繁地小批量交付零件,从而减少工作站的库存,避免长距离交付.因此,物料超市的配送问题也影响着生产系统的效率.Battini详细描述了物料超市的概念,将其分为鱼骨型超市、单线超市和多线超市三种,并对实施物料超市时出现的基本决策问题进行了文献调研[6].Veronique等以成本最小化为目标,对批量供应和成套供应进行权衡[7].Faccio等通过实证研究表明运输能力、运输车辆与供应策略之间存在高度相关性,运输能力受到零件尺寸的约束[8].Battini等人运用创新的分步程序来确定何时、如何和在何处方便地安装超市仓库.并考虑到装配线中所需数量、类型、装配系统的位置等因素[9].

关于两者相结合的问题,Sternatz等人分析了装配线平衡和物料配送之间的相互依赖关系,提出了一个联合的ALB和PF,考虑了仓库的直接和间接供应策略,以及工作站的容量限制[10].Battini等人2016年将人机工程学考虑到装配线平衡和物料配送里去,提出了一个综合模型,旨在同时解决ALB和PF问题的同时,优化操作人员的人机工程学风险[11].易建洋等描述了空间受限的混合装配线平衡问题,分析了混合装配线所需物料的需求能力和物料配送能力之间的匹配关系,建立了两阶段数学规划模型,采用遗传算法进行仿真实验,验证了方法研究的有效性[12].吴永明等人在此基础上进行了进一步研究,建立了装配线平衡最少工作站、最少均衡系数及物料配送路径最短多目标协同优化模型,同时设计了NSGA-II算法对模型进行求解[13].张惠等以机械式排种器为研究对象,对其装配工艺流程、工位的划分以及准时制物料配送方案进行研究,设计了一种兼顾装配线平衡和准时制物料配送的方案,并验证了其合理性[14].

2.2 文献综述总结

综上所述,关于装配线平衡问题的研究较为全面,解决的方法形式多样.国内外对物料超市配送的研究主要集中在超市的数量、运输路线、运输车辆数量等.但是目前对于同时优化装配线平衡和物料配送的研究仍然是一个新鲜的领域.现有的研究大多利用两阶段方法进行分层优化,将装配线平衡的最优解代入物料配送中去进行优化,但忽略了在整体环境中的全局最优解.

3 结论

通过文献整理发现,装配线平衡与物料超市配送息息相关,直接影响着装配线系统的效率以及物流成本.但现有的研究针对两者协同优化所考虑的文献较少,即使进行了协同化考虑,也仅仅是使用两阶段方法优化,未考虑整体目标下的全局解.因此未来可以进一步将两者进行协同优化考虑,以达到整体模式下的最优解.同时考虑到生产的现实性,应将生产环境中的不确定因素也同样考虑进去,更贴合实际情况.对于大规模问题,应该设计有效的智能算法进行求解,如禁忌搜索、启发式算法、遗传算法等.

参考文献：

[1]Salveson M E.The Assembly Line Balancing Problem[J].Journal of Industrial Engineering,1955,6（3）：18-25.

[2]Thangelu SR,Shetty CM.Assembly line balancing by zero-one integer programming[J].IIE Trans,1971,3（1）：61-68.

[3]Sabuncuoglu I,Erel R,Tanyer M.Assembly line balancing using genetic algorithm[J].J Intell Manuf,2000,11：295-310.

[4]Kao,Hsiu-Hsueh,Din-Horng Yeh,Yi-Hsien Wang,Jui-Cheng Hung.An Optimal Algorithm for Type-I Assembly Line Balancing Problem with Resource Constraint[J].African Journal Of Business Management 2010,4,（10）：2051-2058.

[5]Ozbakir,Lale,Baykasoglu,Adil,Gorkemli,Beyza,Gorkemli,Latife.Multiple-colony ant algorithm for parallel assembly line balancing problem[J].Applied Soft Computing,2011,11（3）,3186-3198.

[6]Battini D.Just-in-Time supermarkets for part supply in the automobile industry[J].Journal of Management Control,2013,24（2）：209-217.

[7]Veronique Limere.To kit or not to kit：optimizing part feeding in the automotive assembly industry[J].European Journal of Operational Research,2008,（184）：480-489.

[8]Faccio M,Gamberi M,Persona A.Design and simulation of assembly line feeding systems in the automotive sector using supermarket,kanbans and tow train：a general framework[J].Journal of Management Control,2013,（24）：187-208.

[9]Battini D,Faccio M,Persona A,Sgarbossa F.Supermarket warehouses：stocking policies optimization in an assembly-to-order environment[J],International Journal of Advanced Manufacturing Technology,2010,50（5-8）：775-788.

[10]Sternatz,J.The joint line balancing and material supply problem[J].International Journal of Production Economics,2015,159：304-318.

[11]Battini D,M Calzara,A Otto,F Sgarbossa.The Integrated Assembly Line Balancing and Parts Feeding Problem with Ergonomics Considerations[J].IFAC-PapersOnLine,2016,49（12）：191-196.

[12]Battini D,Calzara M,Otto A,Sgarbossa F.Preventing ergonomic risks with integrated planning on assembly line balancing and parts feeding[J].International Journal of Production Research,2017,55（24）：7452-7472.

[13]易建洋,江新麗,张璐.混合装配线平衡与物料配送的协同优化[J].机电工程技术,2016,9：114-118.

[14]吴永明,罗利飞,戴隆州,徐艳霞,张晗.装配线平衡与物流配送路径协同优化[J].组合机床与自动化加工技术,2018（07）：181-184.

[15]张惠,李成松,李玉林,李西洋,马信春.基于准时制物料配送的机械式排种器装配线规划研究[J].制造业自动化,2015,37（16）：103-107.

作者简介：彭雪芬（1997-）,女,湖北天门人.

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物料平衡和文献综述引用文献: