20世紀以來，全球經(jīng)濟飛速發(fā)展，人民收入水平不斷增加，汽車已經(jīng)逐步走進尋常百姓家庭中。隨著汽車需求量的增大，全球汽車工業(yè)迎來了發(fā)展機遇，近十幾年期間，汽車產(chǎn)量和銷售量逐步增長。 

伴隨著全球汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，消費者對于汽車的認知和體驗也不斷加深，消費者對于汽車的顏色、內(nèi)飾、配置等各方面要求也日益呈現(xiàn)多元化，這對世界汽車生產(chǎn)商的生產(chǎn)管理提出了較高的要求。

以通用汽車公司某一個車間3個月的生產(chǎn)訂單為例，該生產(chǎn)訂單要求在3個月內(nèi)生產(chǎn)364000輛汽車，這些汽車分為4個基本車型、一共有32100個型號，每個型號的配置或多或少存在差異，導致每個型號的整個生產(chǎn)裝配過程也不完全相同，在這32100個型號中，平均每個型號的產(chǎn)量為11輛，產(chǎn)量最多的型號也只有17輛，最少的則只有6輛。通過例子可以看出消費者對于汽車的個性化需求，使得汽車生產(chǎn)商需要在同一條流水線上生產(chǎn)和裝配出多種不同型號、不同數(shù)量的產(chǎn)品。

因此國外主要汽車生產(chǎn)商，如通用、寶馬、奔馳、豐田、大眾、雷諾、福特等公司都將生產(chǎn)模式由傳統(tǒng)的大批量單一品種生產(chǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)樾∨慷嗥贩N混流生產(chǎn)，形成了柔性混流生產(chǎn)和裝配制造系統(tǒng)以滿足這一要求。在這種新的生產(chǎn)模式下，生產(chǎn)計劃的制定、設備的分配和利用都變得復雜和困難，混亂的生產(chǎn)計劃、對設備等資源不合理的利用將會帶來一系列汽車混流裝配問題。

北京大學工學院工業(yè)工程與管理系研究汽車混流裝配問題中的汽車排程問題，基于嵌套分割解決方案框架體系，設計一種快速有效地解決汽車排程問題的嵌套分割解決方案。該解決方案涵蓋了所有工作站的產(chǎn)能約束，使得汽車生產(chǎn)的管理者能夠快速有效地制定可執(zhí)行的生產(chǎn)計劃，保證車間生產(chǎn)過程有序和通暢，進而降低裝配成本。

應用范圍：

混合嵌套分割汽車排程解決方案能夠有效解決工作站平均產(chǎn)能利用率高達95%，待裝配汽車批次為200輛，車輛種類數(shù)在19種到30種的汽車排程問題，對工業(yè)實際生產(chǎn)具有指導作用，特別是符合上述規(guī)模的生產(chǎn)車間，可以用嵌套分割汽車排程解決方案快速有效地制定每日裝配生產(chǎn)計劃。

技術優(yōu)勢：

現(xiàn)有的汽車排程解決方案大多依據(jù)一些簡單規(guī)則，比如先進先出、后進先出、豐田JIT思想、看板技術等，少部分汽車排程解決方案依據(jù)啟發(fā)式算法，比如模擬退火、遺傳算法和蟻群算法。然而，無論依據(jù)簡單規(guī)則還是啟發(fā)式算法，這些汽車排程解決方案在解決大規(guī)模復雜的汽車工業(yè)問題時，無法保證求得易執(zhí)行的全局最優(yōu)的解決方案。由北京大學工學院工業(yè)工程與管理系設計的嵌套分割汽車排程解決方案，基于嵌套分割解決方案框架體系，在保證全局最優(yōu)的前提下，能夠快速有效地解決汽車排程問題，使得汽車生產(chǎn)的管理者能夠快速有效地制定可執(zhí)行的最優(yōu)生產(chǎn)計劃，保證車間生產(chǎn)過程有序和通暢，進而降低裝配成本。

同時，現(xiàn)有汽車排程解決方案往往只能計算出滿足產(chǎn)能約束條件的一個投產(chǎn)計劃，但是由于一些工裝、模具等實際因素限制，該投產(chǎn)計劃往往難以執(zhí)行。嵌套分割汽車排程解決方案具有最優(yōu)解多元性特征，即能夠求得多個滿足約束條件的投產(chǎn)計劃，該特征使得生產(chǎn)管理者能夠根據(jù)工廠實際因素在多個備選投產(chǎn)計劃中選取最容易執(zhí)行的投產(chǎn)計劃，提高了制定投產(chǎn)計劃的靈活性和有效性。此外，嵌套分割汽車排程解決方案的最優(yōu)解多元性特征使得生產(chǎn)管理者可以根據(jù)第二目標，如噴漆成本最小等，在多個備選投產(chǎn)計劃中選取最滿足第二目標的投產(chǎn)計劃。

技術水平：

本技術在國內(nèi)外均屬于最新型技術，處于學術界和工業(yè)界前沿。與同類技術的對比表明，本技術在計算時間、計劃質(zhì)量、結果穩(wěn)定性三個關鍵指標上均處于該領域前列。

研究所處階段：

本技術已完成實驗室算例驗證階段，成功解決70多個經(jīng)典汽車排程問題算例。

市場狀況及市場預測：

目前，我國汽車整車制造業(yè)規(guī)模穩(wěn)定增長，我國汽車整車制造業(yè)企業(yè)達到361家，從業(yè)人員71.06萬人，行業(yè)資產(chǎn)總額達到11733.48億元，行業(yè)規(guī)模進一步擴大。從生產(chǎn)方面來看：我國汽車整車制造行業(yè)年產(chǎn)值達到15594.74億元，行業(yè)銷售年產(chǎn)值達到15347.65億元，汽車整車制造行業(yè)年產(chǎn)效率為98.4%。

我國汽車行業(yè)目前以六大汽車集團為核心形成了六大汽車產(chǎn)業(yè)集群，分別是以中國第一汽車集團為核心的東北產(chǎn)業(yè)集群，以北京汽車工業(yè)控股公司為主的環(huán)渤海汽車產(chǎn)業(yè)集群，以東風汽車公司為核心的華中汽車產(chǎn)業(yè)集群，以重慶長安汽車集團為核心的西南汽車產(chǎn)業(yè)集群，以上海汽車工業(yè)集團為核心的長三角汽車產(chǎn)業(yè)集群和以廣州汽車工業(yè)集團為核心的珠三角汽車產(chǎn)業(yè)集群。我國汽車年銷量前10名的企業(yè)集團共銷售汽車1189.33萬輛，占汽車銷售總量的87%。

然而由于生產(chǎn)管理問題，導致很多企業(yè)生產(chǎn)成本過高，甚至出現(xiàn)虧損，從虧損額來看，華東地區(qū)和中南企業(yè)虧損最為嚴重，兩個地區(qū)的企業(yè)虧損額總和達到30多億元；東北、華北和西南地區(qū)虧損額分別為7.396億、3.106億、2.198億。因此，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，是汽車制造企業(yè)迫切的需求。

根據(jù)市場分析，不考慮未來新技術、新設備投入市場，以當前虧損企業(yè)的采購需求計算，汽車排程軟件的市場容量超過10億元，華東地區(qū)和中南地區(qū)占3/4，東北、華北和西南地區(qū)占1/4。

投資與成本估算，效益分析：

需要對企業(yè)實際生產(chǎn)情況進行調(diào)研，同時考慮市場成本、物料、生產(chǎn)和人力成本，根據(jù)調(diào)研結果合作雙方商議具體費用。

經(jīng)過初步財務測算和分析，基于本技術建立一套汽車排程系統(tǒng)指導汽車裝配車間進行生產(chǎn)，硬件設備、開發(fā)費用和調(diào)研人力成本總計約1000萬。系統(tǒng)成功上線后預計可以幫助生產(chǎn)車間提高30%的生產(chǎn)效率，節(jié)省20%生產(chǎn)成本，企業(yè)投資利潤率約22.31%，投資回收期約2年。

知識產(chǎn)權/專利：

混合嵌套分割汽車排程解決方案已申請中國發(fā)明專利，專利號201310746899.7，發(fā)明專利已通過初步審查，收到初步審查合格書。