摩擦輸送汽車混流裝配線中短期決策平衡調(diào)度問題研究與應(yīng)用.pdf

1、面向汽車裝配的摩擦驅(qū)動物料輸送成套裝備以其高效、柔性、節(jié)能環(huán)保等特性，在國內(nèi)外眾多汽車制造企業(yè)得到廣泛應(yīng)用。針對采用摩擦驅(qū)動物料輸送裝備的汽車裝配線，開展汽車裝配中短期決策平衡調(diào)度問題研究，有助于進一步發(fā)揮新技術(shù)的優(yōu)勢，對促進我國汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有著重要的意義。
　　 本文的總體研究思路是：以采用摩擦驅(qū)動技術(shù)和分布式自治控制技術(shù)的汽車混流裝配線生產(chǎn)系統(tǒng)為研究對象，針對中短期決策的平衡調(diào)度問題，尋找兩者之間聯(lián)系，結(jié)合新型物料輸送裝備

2、的特性，重點關(guān)注平衡調(diào)度兩方面對混流裝配線的共同影響，從不同的角度對問題展開深入的理論研究及技術(shù)開發(fā)。首先，結(jié)合摩擦輸送技術(shù)的特點，針對不同類型的裝配線，探尋平衡調(diào)度問題中各種因素對其生產(chǎn)效率的影響，選擇合適的優(yōu)化目標，提出優(yōu)化問題的數(shù)學模型；然后，針對不同的優(yōu)化模型，設(shè)計了相應(yīng)的進化算法及關(guān)鍵操作，以改善算法性能，提高求解特定問題的效率。并通過大量對比實驗，證實算法的正確性，還通過對算法加以改進，以獲得更好的實驗結(jié)果；為了更好地驗證算

3、法的有效性，通過設(shè)計合適的控件屬性和控制方法，采用eM-Plant仿真軟件對算法進行了仿真；最后，以本文取得的理論成果和提出的優(yōu)化算法為基礎(chǔ)，完成了面向?qū)嶋H應(yīng)用的平衡調(diào)度優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)，并進行了初步的實際應(yīng)用，提升了研究成果的實用性。主要內(nèi)容如下：
　　 第一，采用摩擦輸送技術(shù)的汽車總裝線具有節(jié)拍高，兼容車型多等特點，這些特點為中短期決策的平衡調(diào)度問題帶來巨大的挑戰(zhàn)。本文以免疫克隆選擇算法為基礎(chǔ)，提出了一種新的疫苗共生的克隆選

4、擇優(yōu)化算法，設(shè)計了疫苗種群的編碼，解碼，評價等進化操作，并將這種新算法應(yīng)用于單目標的平衡優(yōu)化問題及多目標的調(diào)度優(yōu)化問題。
　　 第二，柔性擺式摩擦驅(qū)動技術(shù)和位移自補償摩擦驅(qū)動技術(shù)是摩擦驅(qū)動技術(shù)中的兩個核心技術(shù)。這些不但給裝配線帶來了高度的柔性，同時，給汽車裝配線形成緊湊的U型布局和空間交叉布局提供了極大的便利。本文深入分析了混流生產(chǎn)方式對這種u型裝配線工作站作業(yè)時間的影響，指出了從平衡與調(diào)度兩個方面同時對裝配線進行優(yōu)化的必要性。

5、以負荷均衡化，最小化零部件消耗平準率，最小化生產(chǎn)準備成本作為優(yōu)化目標，針對平衡與調(diào)度兩方面既有聯(lián)系又有區(qū)別的特點，提出了一種協(xié)同進化免疫克隆選擇算法，同時從平衡與調(diào)度兩個方面對裝配線進行優(yōu)化。并以eM-Plant仿真平臺為基礎(chǔ)，設(shè)計了一種虛擬生產(chǎn)模型的仿真方法，解決了沒有基本控件可以模擬U型裝配線的問題。
　　 第三，針對混流直線型裝配線，本文提出了采用臨時工工作時間作為作業(yè)負荷均衡的衡量準則，進一步建立了從平衡與調(diào)度兩個方面對

6、工作站負荷強度進行優(yōu)化的混流直線型裝配線平衡調(diào)度綜合問題數(shù)學模型，設(shè)計了一種克隆選擇算法與局域搜索算法相結(jié)合的混合算法。摩擦驅(qū)動汽車裝配線采用分布式自治控制技術(shù)可方便地實現(xiàn)變生產(chǎn)節(jié)拍生產(chǎn)。本文利用這一特點，進一步降低混流直線型裝配線的作業(yè)負荷不平衡。建立了變生產(chǎn)節(jié)拍下的混流直線型裝配線平衡調(diào)度問題模型，依據(jù)模型中變量關(guān)系的緊密程度，設(shè)計了一種同步與異步進化相結(jié)合的混合協(xié)同進化算法，有效提高了算法性能，降低了算法運行時間。在eM-Plan

7、t仿真平臺中，設(shè)計了一種基于Line控件和Method觸發(fā)控制的仿真方法，準確地對目標函數(shù)值進行了仿真。
　　 第四，針對混流裝配線重平衡相關(guān)理論研究的不足之處，本文提出了訂單改變下的重平衡調(diào)度問題；利用單推送臺對兩線之間的生產(chǎn)序列進行調(diào)整，設(shè)計了適合單推送臺約束條件的編碼解碼方式，并采用多目標免疫克隆選擇算法對此類重平衡問題進行求解。
　　 本文在理論研究基礎(chǔ)之上，結(jié)合企業(yè)實際應(yīng)用的需求，設(shè)計開發(fā)了面向汽車裝配線的平衡