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混合型生产过程建模与调度方法研究
混合型生产过程建模与调度方法研究
摘要
现代制造业生产过程复杂多变，混合式生产模式逐渐成为了生产方式的趋势。为了提升生产效率和产品质量，混合型生产过程建模和调度成为了制造业研究的热点。本论文从混合型生产过程的定义、特点、建模和调度方法展开阐述，并以实例说明混合式生产模式的应用。
关键词：生产过程，混合型，建模，调度，效率，质量
引言
随着全球经济的发展，现代制造业的生产模式逐渐由传统的单一式向多元化、柔性化的混合式转变。传统的生产方式常常存在死板的工艺流程和庞大的生产线设备，无法适应市场对小批量、多品种、短交期需求的变化。而混合式生产模式则更加灵活，能够根据客户需求快速、高效地进行组合和调整。混合式生产模式不仅可以提高生产效率、降低成本，而且能够满足个性化需求，提升产品质量。
然而，混合型生产过程在生产管理中的特殊性质和复杂性也给制造企业带来了一系列挑战。因此，精细的混合型生产过程建模和调度方法是制造业成功实现混合式生产的重要保证。
定义与特点
混合型生产过程指的是针对不同产品类别和生产阶段，采用不同生产流程的综合生产方式。它与传统的生产方式相比，具有以下特征：
（1）产品线多样
混合型生产过程中，生产的产品有着不同的特点和混合型，有些产品可能需要按照均衡生产的模式进行加工，有些则需要在生产过程中按照顺序来完成，这就使得生产所需要的设备、工具和人力资源会更加的丰富多样。
（2）生产流程复杂
混合型生产过程是针对不同生产阶段和产品进行生产的，因此它的生产流程也相对比较复杂。会涉及不同的物料、工具和人员的分配，需要进行不同的生产过程来完成。
（3）生产瓶颈多
由于混合型生产过程中不同的产品需要的加工设备和工具不同，而且由于生产流程也是不同的，所以很可能会出现生产瓶颈。这种瓶颈效应有时候会对到整个生产过程产生影响，导致的生产效率下降。
建模方法
混合型生产过程建模是模拟生产流程的过程，将物料和工人之间的交互、生产的过程以及设备之间的能力关系等抽象化地表示出来，方便制造企业进行生产管理和决策。混合型生产过程的建模可以分为离散事件建模和连续化建模两大类。
离散事件建模（DiscreteEventModeling，DEM）是通过将模拟的事件进行抽象化处理，将工厂建模成一个离散事件系统。以时间为离散变量，将系统的状态随时间发展抽象为一个时间状态序列，实现对系统的仿真模拟。DEM主要适用于具有离散性的制造流程，如装配、加工等流程。
连续建模（ContinuousSimulationModeling，CSM）使用微分方程模拟制造系统。这种模型比离散模型更加精密，考虑了系统内部变量的连续性。所以在控制系统开发中，经常采用连续运动学模型作为基础。此外，连续性模型需要涉及时间、能量和流量等各种参数，所以适用于诸如流水线等带有连续性质的制造过程。
调度方法
混合型生产过程的调度是指能够决定人员、设备、工具的调用顺序和数量，从而有效的完成生产任务。合理的调度可有效提高混合型生产的效率和质量。混合型生产的调度方法可分为人工调度和自动化调度两类。
（1）人工调度：人工调度是指由生产工厂的管理人员根据生产工艺、设备、物料和竞争等的经验进行调度。它是一个人为的、经验积累的过程，缺少技术支持，并且难以适应现代制造业高效发展的需求。因此，需要借助计算机和算法进行调度。
（2）自动化调度：自动化调度使用先进的计算机技术和优化算法，对混合型生产过程中的细节进行自动化控制和优化，以实现最优生产过程的目标。而自动化调度方法可以从经济效果和生产效率两个方面着手实现。
以AP主板生产线为例
AP主板生产线是一个混合型的生产过程，既包括电气特性测试、外观检验又包括它的成型、组装和包装。混合型生产过程最大的特点在于，这些流程都没有确定的排列顺序。这些流程可以在任意的时间完成。这种流程的混合使生产过程变得十分复杂，制造企业如何做出精细化的调度管理将会直接影响企业的生产效率和产品质量。
混合型的生产过程必须要有一定程度上的灵活度和可塑性，以应对市场需求变化和生产流程因素改变而导致的挑战。故而，制造企业需要制定一套符合生产流程的混合型生产计划，使得产品可以以尽可能少的时间，尽可能少的成本，尽可能多的品质被生产出来。通过混合型生产过程建模与调度方式的应用，制造企业可以更好地实现混合式生产，提高生产效率和产品质量。
结论
混合型生产过程作为制造业的新生力量，为企业带来了巨大的机遇和挑战。在实施混合型生产过程策略之前，企业需要制定一套完善的生产计划并建立合理的生产模型。制造企业也需要探索适合的调度方法，以确保生产任务能够以最优的方式在生产过程中实现。混合型生产过程建模和调度方法的应用将在提升生产效率和产品质量方面发挥着重要的作用，是未来制造业创新和发展的必然选