Seru生产装配系统可靠性研究文献综述

 2022-11-08 03:11

文 献 综 述

  1. Seru生产装配系统

随着经济的发展，人们的消费水平逐渐提高，顾客不再满足于千篇一律的商品，而是更多地追求个性化（Stecke et al.，2012）[1]，因此，面对多样化的顾客需求和逐渐缩短的产品周期，传统大规模、大批量的流水线作业方式显然已经不能适应现有的市场环境。上世纪90年代，由于日本经济泡沫的破灭，少品种、大批量的生产不再适应低迷的需求，日本学者经过实践创造出一种柔性化的生产方式---单元化生产（Seru seisan）(Yin et al.，2008)[2]，以适应多品种、小批量的订单趋势，并在90年代后半期在日本的制造业得到普及（酒卷久，2006）[3],为制造企业带来了机遇与竞争。

日本单元化生产是由流水线拆解而来或初始创成，它由少量简易设备以及以手工操作为主的少量工人组成（Yin et al.,2008）[4]。Yin（2008）等[4] 认为该加工线为大多数情况是装配线，生产单元具有完结性（Kanketsu）、工程间缔合性（Majime）和自律性（Jiritsu）的特点。日本式单元化生产下，长流水线拆分形成生产单元后，出现了 I 型、U 型、L 型等多种布局方式，通过对生产单元进行有序组合，甚至可能出现更为复杂的布局方式（Iwamuro，2004）[5]。大量研究和生产实践表明，生产单元在进化过程中，一般表现出三种不同形态，即流程分割式单元、巡回式单元和单人货摊式单元，并且有学者认为单人货摊式单元是生产单元进化的方向和高级形态（Kimura et al.，2004；Nonaka et al.，2004；Kono，2004）[6,7,8],而工人掌握的多项技能在生产实践中可通过交叉培训加以实现[9]。刘晨光等（2010）[9]认为流程分割式单元是否向单人货摊式单元演化应该取决于企业的内外部条件。Seru 有很多优点，它可以减少人力成本、提前期、生产准备时间、库存、设备花费和空间等等(Yin等,2008；杨文慧等，2007)[10,11]，因此Seru生产方式因其能够给企业带来极大的利益而在日本得到广泛的应用，尤其是在像 Canon，Sony，Fujitsu，NEC 等电子工业得到广泛的应用（Iwamuro，2002；Noguchi，2003；Kimura et al.，2004；Matsuo，2006；Kono，2004；Takeuchi，2006）[12,13,14,15,16,17]。通过实施 Seru 生产系统，这些企业、工厂获得了高利润，产品交付期、成本、质量等绩效也获得了极大提高。

  1. 制造系统的可靠性

在激烈的竞争环境下，稳定的产品质量以及产量对制造企业来说是至关重要的，换句话说，以高稳定性的产品质量来满足顾客的需求十分关键。由于大多数情况下，日本单元化生产只用于总装配过程，属于组装单元，一般仅包含装配、测试和包装三道工序（Katsuhide et al.，2002；）[18,19]，因此本文对比传统制造系统的可靠性，来研究Seru装配系统可靠性。

根据国家标准 GB—6583 的规定，可靠性的定义为“产品在规定的条件下、规定的时间内完成规定功能的能力”。系统可靠性是评估制造系统性能的基本指标之一，是系统能够执行其预期功能的概率（Erozan，2011； Stevenson，2007）[20,21]，研究系统的可靠性可以加深管理者对系统能力的理解，并且能够为之提供可能的改进措施。Chang（2017）认为系统可靠性是指所有工作站有足够能力来满足指定需求并且缓冲区具有足够库存的概率[22]。

网络分析对于制造系统的性能评估来说是一种适用的方法，制造系统可以被建模成网络（即制造网络，并且可以基于所构造的模型来实现进一步的评估。许多文献也一直致力于通过网络分析来对制造系统进行性能评估。Lin(2012)和Chang (2012) [23,24]提出了一种仅有一条生产线的图形方法，用于测量制造网络的系统可靠性，并考虑了返工行为。

之后，Lan(2007) [25]提出了一个网络模型，用来构建一个具有多条生产线的制造系统，以最大化利润。众所周知,机器的故障率会影响制造网络的生产能力，并导致有缺陷的产品，因此其中有缺陷的产品可能被重新加工或报废（Valckenaers et al.，2007）[26]。而在许多情况下，有缺陷的产品仍然具有实质价值，例如所投入的昂贵材料，因此会促使企业将这些缺陷产品返工成“新的”（Buscher et al.，2007）[27]。 在一些实际应用中，返工行为是在生产产品的相同机器上操作，这意味着制造网络生产的产品将会有一般制造路径和返工路径的两个来源，以满足顾客需求( Buscher et al.，2007；Teunter et al.， 2008； Wilhelm，1992 ) [27,28,29]。

Lin等（2012）[30]等考虑到缺陷产品的返工，将制造网络分解为一个正常加工过程和几个返工过程，并针对提出的三个不同的模型提供了三种算法，从而得到满足足够需求数量的生产能力的下边界向量，继而得到系统的可靠性。Chang等（2015）[31]认为制造系统工作站的工作量是模糊多态的，工作站可靠性可由三个模糊隶属度函数衡量。随后，系统可靠性便可根据所有工作站可靠性进行评估，并通过模糊交集得到。

据笔者所知，目前对于日本单元化生产系统可靠性的研究几乎没有，因此本文针对Seru单人货摊式的装配特点，考虑到操作者的失误率（即单元故障率）以及缺陷产品的返工过程，建立相应模型及算法，得到Seru生产装配系统的可靠性，并将之与传统制造系统进行比较，验证Seru装配生产系统在可靠性方面更具优势。

参考文献

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