生产物流系统的在制品库存控制

一、生产物流系统与生产物流系统建模方法

一个由生产-配送-销售这样的三层物流系统组成的制造企业，生产和配送是影响企业及时送货能力的关键因素。在生产加工过程中生产的时间是以产品的生产节拍来衡量，产品的生产节拍是指完成一个产品的生产所需要的时间，其直接影响企业的及时送货能力。根据Little定律，在制品库存等于生产率与生产节拍的乘积。当生产率达到生产能力，并保持基本恒定时，生产节拍的变化量与在制品库存的变化量成正比。因此，控制生产系统的在制品库存等同于控制生产节拍。

生产物流系统是指原材料、燃料、外购件投入生产后，经过下料、发料、运送到各加工点和存储点，以在制品的形态，从一个生产单元流入另一个生产单元，按照规定的工艺路线，进行加工、储存，借助一定的输送装置，在某个点内流入，又从某个点内流出，始终体现着物料实物形态的流转过程的一个有机系统。

依据所采用的数学方法不同，生产物流系统模型主要划分为四类：

连续时间微分方程模型，离散时间差分方程模型，离散事件仿真模型，运筹学模型。这四种建模方法都可以用于研究生产物流系统中的在制品库存，但是不同的生产组织方式有着各自不同的特性。对离散的生产物流系统参数的不同组合，不同取值对在制品库存的影响是不同的。因此，要维持离散型生产物流系统中有合理的在制品库存，就要综合考虑选择一个较好的控制方法。本文采用了一种控制理论中的PID方法，较好的实现了离散系统中对在制品的动态控制。

二、控制PID器

将偏差的比例(P)，积分(I)和微分(D)通过线性组合构成控制量，对被控对象进行控制的控制器称为PID控制器。PID控制系统是由P1D控制器和被控对象组成。

在控制理论中常常将一个过程转换为一个传递函数，PID控制器的控制过程的传递函数形式为：

式中，kp——比例系数；Ti——积分时间常数；Td——微分时间常数。

PID控制器各校正环节的作用如下：

(1)比例环节：成比例的反映控制系统的偏差信号e(t)，偏差一量产生，控制器立即产生控制作用，以减小偏差。

(2)积分环节：主要用于消除静差，提高系统的无差度。积分作用的强弱取决于积分时间常数Ti，Ti越大，积分作用越弱，反之越强．

(3)微分环节：反映偏差信号的变化趋势(变化率)，并能在偏差信号变的太大之前，在系统中引入一个有效的早期修正信号，从而加快系统的动作速度，减少调节时间。

三、生产物流系统中在制品库存的PID控制理论模型

生产物流系统中在制品库存的有效控制是实现生产物流系统快速响应的一个重要方面，对于一个离散的简单的单输入单输出生产系统(SISO，single input single output)，其系统的在制品库存控制的示意图如图1所示。

在这样一个生产系统中理想的在制品库存Id、实际的在制品库存Ia，生产过程的传递函数都为已知条件，而一个好的鲁棒控制器会使得系统响应对过程模型G的参数变化不敏感，而PID控制器中的三个参数直接影响着系统的敏感程度，也即PID控制器中的三个参数是系统灵敏度的函数。所以只要对三个参数进行合理的选择就会实现生产物流系统中在制品库存的有效控制，而这三个参数的合理选择以及三个参数的合理组合是笔者以后所要深入研究的重点。

四、结 论

在消费者市场形成的今天，顾客对产品需求的多样化和对及时送货要求的提高，企业对市场的快速响应直接影响着企业的生存和发展，而在制品的库存直接影响着企业对市场的快速响应能力，为了持久稳定在制品的库存，本文借鉴流程作业中广泛应用的过程控制技术，将比例积分微分(PID)控制方法应用子离散生产物流系统中工段间在制品库存的控制。建立了离散生产物流系统中在制品库存的PID控制的理论模型，这对于生产型企业实现在制品库存有效控制具有一定的借鉴意义。