一、生產(chǎn)物流系統(tǒng)與生產(chǎn)物流系統(tǒng)建模方法

    一個(gè)由生產(chǎn)-配送-銷(xiāo)售這樣的三層物流系統(tǒng)組成的制造企業(yè)，生產(chǎn)和配送是影響企業(yè)及時(shí)送貨能力的關(guān)鍵因素。在生產(chǎn)加工過(guò)程中生產(chǎn)的時(shí)間是以產(chǎn)品的生產(chǎn)節(jié)拍來(lái)衡量，產(chǎn)品的生產(chǎn)節(jié)拍是指完成一個(gè)產(chǎn)品的生產(chǎn)所需要的時(shí)間，其直接影響企業(yè)的及時(shí)送貨能力。根據(jù)Little定律，在制品庫(kù)存等于生產(chǎn)率與生產(chǎn)節(jié)拍的乘積。當(dāng)生產(chǎn)率達(dá)到生產(chǎn)能力，并保持基本恒定時(shí)，生產(chǎn)節(jié)拍的變化量與在制品庫(kù)存的變化量成正比。因此，控制生產(chǎn)系統(tǒng)的在制品庫(kù)存等同于控制生產(chǎn)節(jié)拍。

    生產(chǎn)物流系統(tǒng)是指原材料、燃料、外購(gòu)件投入生產(chǎn)后，經(jīng)過(guò)下料、發(fā)料、運(yùn)送到各加工點(diǎn)和存儲(chǔ)點(diǎn)，以在制品的形態(tài)，從一個(gè)生產(chǎn)單元流入另一個(gè)生產(chǎn)單元，按照規(guī)定的工藝路線(xiàn)，進(jìn)行加工、儲(chǔ)存，借助一定的輸送裝置，在某個(gè)點(diǎn)內(nèi)流入，又從某個(gè)點(diǎn)內(nèi)流出，始終體現(xiàn)著物料實(shí)物形態(tài)的流轉(zhuǎn)過(guò)程的一個(gè)有機(jī)系統(tǒng)。

    依據(jù)所采用的數(shù)學(xué)方法不同，生產(chǎn)物流系統(tǒng)模型主要?jiǎng)澐譃樗念?lèi)：

    連續(xù)時(shí)間微分方程模型，離散時(shí)間差分方程模型，離散事件仿真模型，運(yùn)籌學(xué)模型。這四種建模方法都可以用于研究生產(chǎn)物流系統(tǒng)中的在制品庫(kù)存，但是不同的生產(chǎn)組織方式有著各自不同的特性。對(duì)離散的生產(chǎn)物流系統(tǒng)參數(shù)的不同組合，不同取值對(duì)在制品庫(kù)存的影響是不同的。因此，要維持離散型生產(chǎn)物流系統(tǒng)中有合理的在制品庫(kù)存，就要綜合考慮選擇一個(gè)較好的控制方法。本文采用了一種控制理論中的PID方法，較好的實(shí)現(xiàn)了離散系統(tǒng)中對(duì)在制品的動(dòng)態(tài)控制。

二、控制PID器

    將偏差的比例(P)，積分(I)和微分(D)通過(guò)線(xiàn)性組合構(gòu)成控制量，對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制的控制器稱(chēng)為PID控制器。PID控制系統(tǒng)是由P1D控制器和被控對(duì)象組成。

    在控制理論中常常將一個(gè)過(guò)程轉(zhuǎn)換為一個(gè)傳遞函數(shù)，PID控制器的控制過(guò)程的傳遞函數(shù)形式為：

    式中，kp——比例系數(shù)；Ti——積分時(shí)間常數(shù)；Td——微分時(shí)間常數(shù)。

    PID控制器各校正環(huán)節(jié)的作用如下：

    (1)比例環(huán)節(jié)：成比例的反映控制系統(tǒng)的偏差信號(hào)e(t)，偏差一量產(chǎn)生，控制器立即產(chǎn)生控制作用，以減小偏差。

    (2)積分環(huán)節(jié)：主要用于消除靜差，提高系統(tǒng)的無(wú)差度。積分作用的強(qiáng)弱取決于積分時(shí)間常數(shù)Ti，Ti越大，積分作用越弱，反之越強(qiáng)．

    (3)微分環(huán)節(jié)：反映偏差信號(hào)的變化趨勢(shì)(變化率)，并能在偏差信號(hào)變的太大之前，在系統(tǒng)中引入一個(gè)有效的早期修正信號(hào)，從而加快系統(tǒng)的動(dòng)作速度，減少調(diào)節(jié)時(shí)間。

三、生產(chǎn)物流系統(tǒng)中在制品庫(kù)存的PID控制理論模型

    生產(chǎn)物流系統(tǒng)中在制品庫(kù)存的有效控制是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)物流系統(tǒng)快速響應(yīng)的一個(gè)重要方面，對(duì)于一個(gè)離散的簡(jiǎn)單的單輸入單輸出生產(chǎn)系統(tǒng)(SISO，single input single output)，其系統(tǒng)的在制品庫(kù)存控制的示意圖如圖1所示。

圖1 SISO生產(chǎn)系統(tǒng)的在制品庫(kù)存控制示意圖

    在這樣一個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)中理想的在制品庫(kù)存Id、實(shí)際的在制品庫(kù)存Ia，生產(chǎn)過(guò)程的傳遞函數(shù)都為已知條件，而一個(gè)好的魯棒控制器會(huì)使得系統(tǒng)響應(yīng)對(duì)過(guò)程模型G的參數(shù)變化不敏感，而PID控制器中的三個(gè)參數(shù)直接影響著系統(tǒng)的敏感程度，也即PID控制器中的三個(gè)參數(shù)是系統(tǒng)靈敏度的函數(shù)。所以只要對(duì)三個(gè)參數(shù)進(jìn)行合理的選擇就會(huì)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)物流系統(tǒng)中在制品庫(kù)存的有效控制，而這三個(gè)參數(shù)的合理選擇以及三個(gè)參數(shù)的合理組合是筆者以后所要深入研究的重點(diǎn)。

四、結(jié) 論

    在消費(fèi)者市場(chǎng)形成的今天，顧客對(duì)產(chǎn)品需求的多樣化和對(duì)及時(shí)送貨要求的提高，企業(yè)對(duì)市場(chǎng)的快速響應(yīng)直接影響著企業(yè)的生存和發(fā)展，而在制品的庫(kù)存直接影響著企業(yè)對(duì)市場(chǎng)的快速響應(yīng)能力，為了持久穩(wěn)定在制品的庫(kù)存，本文借鑒流程作業(yè)中廣泛應(yīng)用的過(guò)程控制技術(shù)，將比例積分微分(PID)控制方法應(yīng)用子離散生產(chǎn)物流系統(tǒng)中工段間在制品庫(kù)存的控制。建立了離散生產(chǎn)物流系統(tǒng)中在制品庫(kù)存的PID控制的理論模型，這對(duì)于生產(chǎn)型企業(yè)實(shí)現(xiàn)在制品庫(kù)存有效控制具有一定的借鑒意義。

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