基于约束理论的航空复合材料生产计划排程系统

中图分类号：TH166论文编号：102870512-S116学科分类号：080202硕士学位论文基于约束理论的航空复合材料生产计划排程系统研究生姓名陈国慧学科、专业机械电子工程研究方向制造执行系统指导教师叶文华教授南京航空航天大学研究生院机电学院二○一二年一月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofMechanicalandElectricalEngineeringProductionPlanandSchedulingSystemofAircraftCompositeBasedonTheoryofConstrainsAThesisinMechanicalandElectricalEngineeringbyChenGuohuiAdvisedbyProf.YeWenhuaSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringJanuary,2012承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论文I摘要复合材料在航空领域中的应用已成为一种先进性标志。航空复合材料具有品种多、批量小、工艺复杂以及可重入性等特点，造成复合材料车间的生产计划排程困难，随着复合材料在航空领域中的应用不断增加，对航空复合材料的生产计划排程的要求也越来越高。有效的生产计划排程系统可以大大提高设备的使用率，提高车间的生产效率。针对航空复合材料的生产工艺特点，本文提出了一种基于约束理论的航空复合材料生产计划排程模式。将热压成型工序作为复合材料生产计划排程的瓶颈工序，结合复合材料车间的实际生产情况，提出了瓶颈工序的约束条件、目标函数，并建立了对瓶颈工序进行排程及优化的数学模型；以瓶颈工序的排程结果为基准，采用推拉式生产方式对非瓶颈工序进行排程；最后根据该排程模式，设计并开发了航空复合材料生产计划的排程系统，从接收零件计划，到零件计划的编制，再到瓶颈工序计划的编制，非瓶颈计划的编制，最后将任务下达到各工段。该系统对排程模式进行了验证。通过对航空复合材料生产计划排程模式的研究，应用约束理论对复合材料生产系统进行计划排程，针对瓶颈设备进行排程优化，建立了相应的模型，实现了复合材料生产的智能排程模式。关键词：复合材料，生产计划排程，可重入，瓶颈工序，约束理论基于约束理论的航空复合材料生产计划排程系统IIABSTRACTThefieldofcompositematerialsinaerospaceapplicationshasbecomeanadvancedsign.Thecharacteristicsofaerospacecompositematerialsarevarieties,smallbatch,processcomplexityandre-entry,etc.resultinginacompositeplantproductionplanningandschedulingdifficulties.Astheapplicationsofcompositematerialsinaerospaceareincreasing,therequirementsofaerospacecompositematerialsaregettinghigherandhigher.Efficientproductionplanningandschedulingsystemcangreatlyimprovetheutilizationofequipmentandtheproductivityofworkshop.Aimtotheproductionprocesscharacteristicsofaerospacecompositematerials,thispaperhaspresentedamodelofaerospacecompositesmanufacturingplanningandschedulingbasedonconstrainttheory.thethermoformingprocessasthebottleneckofthecompositematerialsproductionplanningandschedulingprocesses,combinedwiththeactualproductionofthecompositematerialsworkshop,thebottleneckprocessconstraintsandobjectivefunctionhaveraised,andthemathematicalmodeloftheschedulingandoptimizationforthebottleneckprocedures;Basedontheschedulingresultsofthebottleneckprocess,usingpush-pullmodeproductiontoschedulethenon-bottleneckprocesses;Finally,accordingtotheschedulingmodel,designanddeveloptheaerospacecompositesproductionplanningschedulingsystem,fromreceivingthepartsplan,topartplanpreparation,bottleneckprocessplanpreparation,non-bottleneckplanpreparation,andfinally,underthetasktoeachsection.Thesystemforschedulingmodelhasbeenverified.Throughresearchoftheaerospacecompositesproductionplanningandschedulingmodel,appliedtheconstraintstheorytoplanandschedulethecompositematerialproductionsystem,scheduledandoptimizedthebottleneckdevice,establishedtheappropriatemodel,theproductionofthecompositematerialshaveachievedasmartschedulingmode.Keywords:compositesmaterials,productionscheduling,re-entrant,bottleneckprocess,TOC南京航空航天大学硕士学位论文III目录摘要........................................................................IABSTRACT...................................................................II目录....................................................................III图表清单....................................................................V注释表....................................................................VII第一章绪论.................................................................11.1航空复合材料生产概述.....................................................11.1.1复合材料的特点及应用...........................................11.1.2航空复合材料热压罐成型生产特点分析.............................21.2生产计划排程国内外发展概况...............................................31.2.1航空复合材料生产计划排程研究...................................41.2.2可重入生产系统生产计划排程的国内外研究现状.....................51.3课题来源和论文主要内容...................................................61.3.1课题来源和研究内容与目的.......................................61.3.2论文的结构.....................................................6第二章航空复合材料生产计划排程模式研究......................................92.1航空复合材料生产过程分析.................................................92.1.1航空复合材料生产流程...........................................92.1.2航空复合材料生产工艺特点分析..................................132.1.3航空复合材料计划排程中待解决的问题............................142.2航空复合材料生产计划排程模式研究........................................162.2.1航空复合材料生产计划排程功能分析..............................162.2.2约束理论和DBR理论............................................182.2.3基于TOC的航空复合材料生产计划排程模式........................192.3本章小结................................................................20第三章复合材料生产计划排程方法研究.........................................213.1可重入系统的生产计划排程方法研究........................................213.2复合材料瓶颈工序的排程..................................................253.2.1复合材料瓶颈工序排程目标和约束条件............................25基于约束理论的航空复合材料生产计划排程系统IV3.2.2复合材料瓶颈工序排程算法研究..................................273.2.3瓶颈工序排程实例验证..........................................293.3非瓶颈工序