与现浇混凝土结构相比,预制混凝土结构的制造工艺更高效,并且,经实践证明能够提高生产效率和施工质量。
预制混凝土结构的构件需要在工厂生产,在现场进行安装。一般而言,构件生产,即预制件生产,对施工效果影响巨大。这主要是因为建筑工程的大部分负载工作,构件都参与其中。
生产计划是整个预制件生产过程的关键要素。生产计划包括主生产调度、物料需求计划和车间生产调度。其中车间生产调度是最具体、最有难度的,生产任务正是在该流程中被分配给特定的车间部门、团队,甚至操作员的。
更进一步,流水调度是各种车间生产调度中最重要的一项。因为流水车间具有较高生产能力,经常被选作预制件生产的车间组织形式。
多数情况下,企业会利用企业资源规划(ERP)系统,基于派工法则技术对预制构件进行排序,以此制定流水调度。但这毕竟只是一个简化方法,既有很多限制,也不能保证最优调度效果。
一些研究者为解决这些问题不断进行尝试和努力。例如Chan和Hu提出了流水车间排序模型(FlowShopSequencingModel,FSSM);Benjaoran等学者研究了模具数量对预制件生产车间调度的影响,基于FSSM提出了定制预制件生产流水车间排序模型(FlowShopSchedulingModelforBespokePrecastproduction,BP-FSSM)。
基于BP-FSSM,另一个名为“人工智能规划器”(ArtificialIntelligencePlanner)的调度系统也得以问世。还有其他很多研究者,为预制件生产流水车间调度系统优化研究做出了有意义的贡献。
我们挑选了几个预制件生产工厂进行了实地研究,发现了一些以往研究结果中的一些实际问题。
其中最关键的问题是,现有模型并不能直接应用于多生产线的流水生产车间。因为现有模型的基本参数——每条生产线可用的模具数量——对于这类流水生产车间来说无法在调度前确定。此外,现有模型存在的局限性和优化需求也未被考虑在内。
我们通过研究,提出了一种预制件生产多生产线流水车间调度模型(FlowshopSchedulingModelofMultipleproductionlinesforPrecastproduction,MP-FSM),并利用遗传算法(GA)提出了能实现有效,且调度更佳的相应优化方法。
值得一提的是,当调度优化,变得更精确,生产过程的控制难度也随之加大,影响力亦然。因此先进高效的生产控制,尤其是维护和实现最优调度的动态法,是未来需要研究的方向。
英文原文作者:ZhitianYang,ZhiliangMa,SongWu
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