ControlStrategyfortheAutomotiveGlassProductionLineWIPBasedonJITIdeas丘浩QIUHao（广东工业大学机电学院，广州510006）（SchoolofElectro-MechanicalEngineering，GuangdongUniversityofTechnology，Guangzhou510006，China）
摘要院本文分析了汽车玻璃加工生产线的生产流程，生产车间不同种类的在制品（WIP）数量很庞大，为此研究生产线的瓶颈工序，得到瓶颈工序生产线的切换时间对WIP库存的影响，研究生产线的切换时间、工序之间的生产节拍比和WIP库存数三者之间的关系，结合JIT和WIP库存控制策略来保证生产线的流畅生产，归纳出关键的工序节拍比下所需的WIP库存数的动态变化情况，从而动态地控制WIP库存的变化并最大程度地降低车间的WIP库存。
Abstract:Thispaperanalyzestheproductionprocessofautomotiveglassprocessingproductionlines.BecausethequantityofvariousWIPinproductionworkshopisverylarge,thebottleneckprocessisstudied,theinfluenceoftheswitchingtimeofbottleneckprocessproductionlinesontheWIPinventoryisobtained,andtherelationshipamongtheswitchingtime,processrhythmratioandWIPinventoryisstudied.CombiningwiththeJITandWIPinventorycontrolstrategytoensuresmoothproduction,thispapersummarizesthedynamicchangesoftherequiredWIPinventoryunderdifferentprocessrhythmratio,soastodynamicallycontroltheWIPinventorychangesandreducetheWIPinventorytothemaximumextent.
关键词院JIT；切换时间；WIP库存控制；工序节拍比Keywords:JIT；switchingtime；WIPinventorycontrol；processrhythmratio中图分类号院TP273文献标识码院A文章编号院1006-4311（2014）25-0034-04
0引言
准时生产方式（JIT），是日本丰田汽车公司在20世纪五六十年代研究和开始实施的一种生产管理方式。JIT原理就是“只在需要的时候，按需要的量，生产所需的产品。”即通过零缺陷的质量改进，减少调试设置时间、工位等待时间，缩小生产批量和周期。将库存降低到最低水平，从而达到最低的生产成本。准时生产核心是追求一种无库存的生产系统，或使库存达到最小的生产系统。文献[1]将问题抽象为多阶段、多品种带有中间库的批量计划与调度问题，并针对所建立的模型提出了基于二进制粒子群优化与局部搜索的混合求解算法。文献[2]提出了一种两阶段变领域搜索算法，并通过实际数据的仿真实验验证了算法的有效性。文献[3-4]通过研究在生产过程中的批量问题来实现和达到调度的目的，但上述研究都因其计算的复杂性，很难在实际中应用。还有一部分是着力研究通过建立模型来优化调度计划[5-10]，文献[6-9]是在某种约束条件下建立库存模型，并给出了实时的统计分析与计算的方法，利用智能方法求解模型得到优化的调度计划来减低生产成本。
文献[9]研究了产品转换时间，且考虑了订单的处理时间和设备相关的生产环境的约束下，最小化订单总的拖后完成时间的批次调度问题，建立了连续时间调度模型。
本文对于汽车玻璃生产系统的研究，为降低生产总成本，可以从保证生产的连续性以及满足订单需求的情况下实时地控制好在制品的库存，动态地改变WIP总数的策略来实现生产来实现对总的生产成本的控制，并且合理地利用了有限的机器和设备，在产能的约束下，建立一套控制WIP库存的方法，由于问题的复杂性，现有的有关解决WIP库存控制的研究成果（包括数学建模、分析与求解方法等）尚不能直接应用于本问题的研究，故本文根据对问题进行假设研究，找出满足JIT生产的条件，以及在实际过程中控制WIP库存的最优策略，从而为后续的优化生产计划提供理论的依据。
1问题的描述1.1生产流程汽车玻璃生产加工工艺流程分为五个工序，如图1所示。
该设备只有一个进口和一个出口，可以同时摆放32种模具，这些模具都是在加工准备时装载好的，在烘弯加工时，按某一顺序以一定的间隔时间循环流动。操作人员在进口处将裁剪好的玻璃放置在相应的模具上，另一操作人员在出口处将烘弯后的玻璃从模具上取出，准备下一工序的加工。因此从入口向出口移动的模具一般都是满载的，从出口向入口移动的模具一般都是空载的。合片工序是在两块玻璃中间夹入PVB膜。高压工序是排除合片时夹杂在其中的气体，使其两块玻璃完全粘合。最后一个工序是包装工序，其主要是进行最终检验，配置相关的附件，再入成品库。
1.2问题的提出在生产加工过程中，烘弯工序作为加工中心，该工序的五条生产线的加工安排都是根据需要订单确定的，其中有一条生产线则是作为特殊种类玻璃加工线和应急生产加工线。预处理工序安排了三条生产线，可同时批量加工三种玻璃产品，其加工产品的品种是由烘弯工序决定。这两个工序的加工时间相差不大，但是预处理工序的切换时间却远远高于烘弯工序，使得预处理工序的生产能力无法满足烘弯工序的加工需求，再加之操作工的准备不足，会导致烘弯工序中的模具经常出现空载的情况，不能保证压弯成型工序生产的连续性，不能有效地利用压弯成型工序的产能，生产切换时间较长的预处理工序在进行产品切换时也会产生相应的切换等待时间，预处理在处于切换准备的时候生产线的产出速度为0。为满足烘弯工序的连续性加工需求，在预处理工序和烘弯工序之间设置了在制品库存区，为此如何控制好在制品库存数是个关键性问题，这样既能满足了烘弯工序的加工需求，而又能有效地控制好在制品库存数，以至于使在完成整个订单组合时在制品数能处于一个平衡稳定的变化状态。
为此，如何根据实际的订单状况确定一个动态的WIP库存控制策略，既能保证压弯成型工序连续地进行生产，又能保证WIP处于最低的水平，这是本论文研究的出发点。由于生产线的切换以及订单种类和大小之间存在复杂的关系，采用数学规划方法分析和求解出最佳的WIP控制策略比较困难，故本文采用对关键的工序节拍比进行分析，分析切换时间、预处理和压弯成型工序的生产节拍比以及WIP库存三者之间的关系，找出满足JIT生产的条件，通过对工序之间关键的节拍比进行研究，求出关键时间节点上WIP的库存需求，再以实际的订单来做动态地改变WIP库存变化的仿真，从而为优化生产计划，降低总生产成奠定基础。
2模型的建立2.1定义参数变量s：预处理单条线的换线准备时间；a：预处理单条线的正常的生产节拍；A：预处理工序总的生产节拍；Oi：订单，i=1,2,3…n；b：压弯成型工序单条线正常的生产节拍，且a约b；B：压弯成型工序总的生产节拍；wi：预处理和压弯成型工序之间的在制品数或压弯成型工序的缺货量。
2.2数学关系描述