リアルタイムに生産最適化を実現できるスマート生産システムの開発

开发可实时实现生产优化的智能生产系统

基本信息

批准号：
22K04596
负责人：
翁ウェイ
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Kanazawa University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究は、連続した複数個の工場で構成された生産ラインにおいて、ボトルネック工場の速度に合わせて前工場のジョブを良いタイミングで完成することで生産ライン全体の最適化を実現する。そのため、ボトルネック工場の前工場におけるジョブ処理に対し、リアルタイムにジョブの処理順序を決定する方法と作業員を配置する方法を提案する。それにより、ジョブをボトルネック工場に早く届いた場合の在庫コストと遅く届いた場合のアイドリングコストを両方削減し、作業員の分配による人件費も最小化する。今年度は、ボトルネック工場の速度による制約条件に合わせた前工場でのジョブの望ましい完成時刻の設定方法と需要にダイナミックな変動があった場合の対応方法を設計した。前工場での望ましい完成時刻の設定方法は、最も時間のかかる工程（ワークステーション）を中心にリアルタイムにジョブをスケジューリングし、そのスケジュールに基づいて各ジョブの完成時刻を予測し、その予測値に最も近い後工場の受け入れ可能な時刻をジョブの望ましい完成時刻と設定する。需要にダイナミックな変動があった場合の対応方法は、需要が増えていく場合と減っていく場合の影響を工場内のジョブ数に反映され、ジョブ数が増えていく時と減っていく時に望ましい完成時刻を少々厳しくと少々緩く設定することで、リアルタイムに需要の変化に対応する。提案スケジューリング方法は、工場内の最も時間のかかる一つの工程で行うため、従来のすべての工程でスケジューリングする方法に比べ、計算量がかなり少なく、リアルタイムに完成できる。完成したスケジュールは、全工程でスケジューリングした結果に近いことがシミュレーションで分かった。需要に変動があった場合の対応方針の有効性も数学的に証明した。

这项研究旨在通过及时完成前一个工厂的工作以匹配瓶颈工厂的速度来优化由多个连续工厂组成的整个生产线。因此，我们提出了一种实时确定作业处理顺序的方法以及一种在瓶颈工厂前面的工厂分配工人进行作业处理的方法。这既降低了作业提早到达瓶颈工厂时的库存成本，也降低了作业迟到时的闲置成本，同时也最大限度地减少了由于工人分配而产生的劳动力成本。今年，我们设计了一种根据瓶颈工厂速度的限制来设定前工厂作业的期望完成时间的方法，以及一种响应需求动态波动的方法。设置前一个工厂期望的完成时间的方法是围绕耗时最长的流程（工作站）实时调度作业，根据该调度预测每个作业的完成时间，然后设置近期可接受的工厂time 作为作业的期望完成时间。处理需求动态变化的一种方法是反映需求增加和减少对工厂工作数量的影响，当工作数量增加和减少时，通过将完成时间设置得更严格或稍微严格一些是可取的。更宽松的是，可以实时响应需求的变化。所提出的调度方法执行工厂中最耗时的流程，因此与调度所有流程的传统方法相比，需要的计算量要少得多，并且可以实时完成。仿真结果表明，完成的调度与所有进程调度的结果接近。需求波动时应对政策的有效性也得到了数学证明。