印染行业不可靠生产系统生产控制模型

1 引 言

    随着美国及欧盟等对中国纺织品出口进行设限及人民币的升值，我国纺织品行业又一次面临巨大的冲击。印染行业如何组织好生产，在企业ERP、MES和PCS之间建立起最优的信息供应链以消除信息孤岛，实现生产的优化控制以达最佳效益越来越被印染行业所关注。

    目前ERP及PCS都有较成熟的优化控制理论支撑，而位于两者之间的特别是在生产过程中作为效益关键的不可靠生产系统生产控制还没有成形的理论而一直处于研究热点。大致说来，对不可靠生产系统生产控制的研究形成两个分支：其一是研究生产设备的不可靠性情况，即生产设备时有故障和修复事件的发生而导致的生产系统不可靠。该方向研究的生产控制命题是考虑设备故障影响时寻求最优的生产控制策略以使成本函数最小；分支二是生产系统操作条件及原料供给的波动致使生产出的成品不完全符合需求，有次品的产生，即产品的不可靠性而导致的生产系统不可靠。该分支的研究命题是考虑合格产品产量的随机性，寻求最优的生产控制策略以使成本函数最小。本文针对印染行业不可靠生产系统的生产控制命题，结合该行业的生产特点和该行业MES结构，提出了该行业的考虑产品及设备不可靠性都存在情况下的动态生产控制模型。

2 印染行业生产特点

    我国印染行业同其他行业相比较有自己特有的行业属性：首先，印染行业的设备同钢铁、石油、医药等其他化工行业相比还比较陈旧。设备的陈旧使得在印染生产过程中时有故障发生，设备故障不确定因素的存在，必然造成生产偏离理想目标；其次，印染行业产品种类是按客户要求进行生产，具有客户的个性化要求，使得生产过程是多品种、少批量的生产。由于不同的客户对产品属性的要求不同，即使是同一客户，对产品规格的要求不同也会导致产品类型的不同，故在印染生产过程中伴随着新产品的引入及已有产品的停产情况频繁发生；再次，由于产品类型与所要印染的颜色有关，故在不同类型产品间生产切换时，必须要清洗染缸以保证产品质量，故产品间切换存在切换成本。多产品类型的存在使得印染生产过程有显著的切换成本存在；最后，由于白坯原料及染化料属性的波动，所生产的成品中有一定量次品的存在，合格成品的产量呈随机分布。印染行业这些特点使得对该行业的生产控制不能照搬其他行业已有的生产控制策略，必须研究适合其行业特点的生产控制策略。
对印染行业而言，生产控制就是在系统现有状态的基础上，包括现在各产品库存、需求以及设备运行状态等，考虑设备的不可靠性及合格成品的概率分布等不确定因素，运用库存控制原理，根据各产品的优先级和现在产品盈余以及需求的紧急，以产品的生产安排（生产速率及切换序列）为控制对象，以无限折扣费用最小为目标泛函，按平衡各产品需求并实现最小库存来下达生产计划。综合印染行业特点，其生产控制逻辑流程图如图1所示。

图1 生产控制逻辑流程图