車間物料搬運(yùn)系統(tǒng)多載量小車配送調(diào)度問題研究綜述

摘 要：車間物料裝配作為大多數(shù)制造企業(yè)的生產(chǎn)的關(guān)鍵過程，在制造業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)中起著舉足輕重的作用。車間裝配線一般分為生產(chǎn)系統(tǒng)和物料搬運(yùn)系統(tǒng)兩部分，本文主要是對(duì)車間裝配過程中物料配送系統(tǒng)的研究進(jìn)行了綜述，首先對(duì)車間物料配送運(yùn)載工具進(jìn)行分類，分為了AGV調(diào)度和多載量小車調(diào)度，然后將多載量小車調(diào)度問題分為了靜態(tài)調(diào)度和動(dòng)態(tài)調(diào)度，主要對(duì)動(dòng)態(tài)調(diào)度的相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行綜述。

關(guān)鍵詞：車間調(diào)度;多載量小車;物料配送

1 緒論

裝配車間的生產(chǎn)效率問題一直是管理者和相關(guān)學(xué)者研究的熱門，在一個(gè)裝配線生產(chǎn)過程中，除去生產(chǎn)調(diào)度環(huán)節(jié)的調(diào)度過程需要完善，在物料搬運(yùn)系統(tǒng)中的物料配送調(diào)度也是十分關(guān)鍵的。據(jù)統(tǒng)計(jì)，有很大一部分的汽車制造企業(yè)，其車間物料配送系統(tǒng)中所產(chǎn)生的成本占了總成本的30%～75%[1]，比重相當(dāng)之高。

所以，通過對(duì)裝配過程中物料調(diào)度環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化，從而提高汽車生產(chǎn)線及物料搬運(yùn)系統(tǒng)在內(nèi)的整個(gè)汽車裝配系統(tǒng)的效率，具有重要的研究意義和價(jià)值。

本文主要從車間調(diào)度的主要運(yùn)載工具，靜態(tài)調(diào)度和動(dòng)態(tài)調(diào)度問題的近年來相關(guān)研究進(jìn)行了文獻(xiàn)綜述。

2 國內(nèi)外文獻(xiàn)綜述

在作業(yè)車間的調(diào)度問題中，其物料配送問題的研究一般根據(jù)不同的運(yùn)載工具可以大致分為兩類。

一類是以自動(dòng)導(dǎo)引小車（Automated Guided Vehicle，AGV）為裝卸搬運(yùn)工具的車間物料調(diào)度，采用AGV進(jìn)行物料調(diào)度的問題特點(diǎn)是單載量、自動(dòng)化，它一般是沿著程序設(shè)定好的固定路線自動(dòng)進(jìn)行物料運(yùn)送，在近年來的研究中，常建娥等[2]采用多AGV對(duì)汽車總裝車間物料調(diào)度問題進(jìn)行了研究，以運(yùn)輸時(shí)間和距離最小為目標(biāo)對(duì)車間物料搬運(yùn)系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化，提高了AGV小車的利用率;Xu L[3]研究了混合流作業(yè)車間中多AGV物料調(diào)度問題，建立了調(diào)度優(yōu)化模型，以最小化物料搬運(yùn)時(shí)間為目標(biāo)，提出了一種改進(jìn)的遺傳算法進(jìn)行了求解。

另一類就是以多載量小車為運(yùn)載工具的車間物料調(diào)度問題，相比于AGV調(diào)度，多載量小車可以提高一次行程的搬運(yùn)量，較大程度的減少了行駛距離，降低了成本。一般將多載量小車的調(diào)度問題分為靜態(tài)調(diào)度和動(dòng)態(tài)調(diào)度，也就是實(shí)時(shí)調(diào)度問題。對(duì)于靜態(tài)調(diào)度，陳桐[4]對(duì)汽車裝配車間零部件配送調(diào)度進(jìn)行了研究，將問題考慮為一個(gè)確定性問題，分別研究了單量和多輛多載量的拖車的物料搬運(yùn)問題，以零件送達(dá)時(shí)間窗成本為目標(biāo)，設(shè)計(jì)了一種Memetic算法進(jìn)行了求解。Sali M等[5]考慮到裝配線加工生產(chǎn)中零件的特征及功能不同，提出了一種優(yōu)化模型，優(yōu)化裝配線送料方式，以使得平均總運(yùn)營(yíng)成本最小，并將開發(fā)的此混合整數(shù)規(guī)劃模型應(yīng)用于汽車領(lǐng)域的第一級(jí)供應(yīng)商工廠，具有一定的實(shí)際適用性。因?yàn)殪o態(tài)調(diào)度的相關(guān)研究較多，我們這里不過多介紹。我們主要對(duì)實(shí)時(shí)調(diào)度的研究做了相對(duì)系統(tǒng)的文獻(xiàn)綜述。

關(guān)于實(shí)時(shí)調(diào)度的研究，它一般被認(rèn)為是在短時(shí)間內(nèi)預(yù)測(cè)信息進(jìn)行決策，然后看整個(gè)調(diào)度過程的效果，更具有實(shí)際性。Wang S[6]車間物料需求的預(yù)測(cè)和調(diào)度問題，采用了最小二乘支持向量回歸和遺傳算法進(jìn)行了優(yōu)化，預(yù)測(cè)結(jié)果良好;Billaut等[7]對(duì)車間生產(chǎn)調(diào)度中，通過對(duì)車間混亂環(huán)境的實(shí)時(shí)監(jiān)控，對(duì)其操作狀態(tài)和資源的確定進(jìn)行了決策;徐佳慧[8]采用支持向量機(jī)這種二分類算法對(duì)實(shí)時(shí)調(diào)度下物料搬運(yùn)過程中搬運(yùn)決策進(jìn)行了研究，通過大量樣本訓(xùn)練得到一個(gè)是否搬運(yùn)的判斷生成器;吳立輝等[9]以半導(dǎo)體制造車間物料運(yùn)輸系統(tǒng)為研究對(duì)象，采用匈牙利法和模糊邏輯法對(duì)其中的子問題進(jìn)行了決策，建立仿真模型對(duì)其實(shí)時(shí)調(diào)度過程中的效果進(jìn)行了驗(yàn)證;Sinriech D[10]設(shè)計(jì)了一種基于多載量小車的動(dòng)態(tài)調(diào)度算法（DSA）應(yīng)用到單回路制造系統(tǒng)，通過仿真驗(yàn)證了在產(chǎn)量、平均庫存水平以及小車的利用率方面優(yōu)于其他規(guī)則調(diào)度;Chen C[11]汽車裝配線上受后進(jìn)先出約束的多載量小車調(diào)度問題，以產(chǎn)量和物料搬運(yùn)距離為目標(biāo)，選用不用的權(quán)重和產(chǎn)品配比，通過仿真驗(yàn)證了本文調(diào)度方法的有效性;朱柘鑫等[12]對(duì)汽車制造車間裝配線實(shí)時(shí)調(diào)度生產(chǎn)中搬運(yùn)任務(wù)的選擇和順序問題進(jìn)行了研究，根據(jù)之前學(xué)者在調(diào)度問題中提出的規(guī)則，采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法對(duì)不同產(chǎn)品配比下的選用不同規(guī)則的效果進(jìn)行擬合，從而使得系統(tǒng)可以根據(jù)不同的產(chǎn)品配比自動(dòng)對(duì)調(diào)度規(guī)則進(jìn)行選擇。高雅[13]建立了數(shù)學(xué)模型用以解決裝配線多載量小車物料實(shí)時(shí)調(diào)度問題，在實(shí)驗(yàn)階段選擇了一種產(chǎn)品配比進(jìn)行仿真，優(yōu)化了庫存和小車的搬運(yùn)次數(shù);Wang等[14]開發(fā)了一種數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的仿真方法，可以自動(dòng)對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行建模，并根據(jù)動(dòng)態(tài)需求和實(shí)時(shí)信息快速修改模型。

3 結(jié)語

通過對(duì)裝配車間物料調(diào)度問題相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行研究整理，可以發(fā)現(xiàn)，車間物料調(diào)度的研究的分類一般以運(yùn)載工具為主體分為AGV調(diào)度和多載量小車調(diào)度。而以問題的確定性與不確定性進(jìn)行分類，一般分為靜態(tài)調(diào)度和動(dòng)態(tài)調(diào)度兩種。相關(guān)研究因?yàn)檠芯康姆奖阈裕訟GV和多載量小車的靜態(tài)調(diào)度居多，動(dòng)態(tài)調(diào)度研究相對(duì)較少。其中，多載量小車的動(dòng)態(tài)調(diào)度研究主要集中在規(guī)則調(diào)度，以及對(duì)某一調(diào)度點(diǎn)的決策環(huán)節(jié)采用機(jī)器學(xué)習(xí)等算法進(jìn)行優(yōu)化，采用數(shù)學(xué)模型等對(duì)實(shí)時(shí)調(diào)度問題中的調(diào)度點(diǎn)的整個(gè)進(jìn)行描述并求算的研究相關(guān)文獻(xiàn)幾乎沒有。當(dāng)然考慮到數(shù)學(xué)模型對(duì)大規(guī)模問題的局限性，如果采用智能算法求解相對(duì)較為合理，所以以后的研究方向可以從智能算法在動(dòng)態(tài)調(diào)度問題中應(yīng)用出發(fā)，對(duì)車間物料調(diào)度問題的研究做出更大的貢獻(xiàn)。

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作者簡(jiǎn)介：李昭陽（1996—），男，漢族，山東青州人，上海大學(xué)物流工程專業(yè)碩士研究生，研究方向：裝配線配送調(diào)度。