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

1、面向汽車裝配的摩擦驅(qū)動(dòng)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(guó)內(nèi)外眾多汽車制造企業(yè)得到廣泛應(yīng)用。針對(duì)采用摩擦驅(qū)動(dòng)物料輸送裝備的汽車裝配線，開(kāi)展汽車裝配中短期決策平衡調(diào)度問(wèn)題研究，有助于進(jìn)一步發(fā)揮新技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，對(duì)促進(jìn)我國(guó)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(dòng)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(duì)象，針對(duì)中短期決策的平衡調(diào)度問(wèn)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(diǎn)關(guān)注平衡調(diào)度兩方面對(duì)混流裝配線的共同影響，從不同的角度對(duì)問(wèn)題展開(kāi)深入的理論研究及技術(shù)開(kāi)發(fā)。首先，結(jié)合摩擦輸送技術(shù)的特點(diǎn)，針對(duì)不同類型的裝配線，探尋平衡調(diào)度問(wèn)題中各種因素對(duì)其生產(chǎn)效率的影響，選擇合適的優(yōu)化目標(biāo)，提出優(yōu)化問(wèn)題的數(shù)學(xué)模型；然后，針對(duì)不同的優(yōu)化模型，設(shè)計(jì)了相應(yīng)的進(jìn)化算法及關(guān)鍵操作，以改善算法性能，提高求解特定問(wèn)題的效率。并通過(guò)大量對(duì)比實(shí)驗(yàn)，證實(shí)算法的正確性，還通過(guò)對(duì)算法加以改進(jìn)，以獲得更好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果；為了更好地驗(yàn)證算

3、法的有效性，通過(guò)設(shè)計(jì)合適的控件屬性和控制方法，采用eM-Plant仿真軟件對(duì)算法進(jìn)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(jì)開(kāi)發(fā)，并進(jìn)行了初步的實(shí)際應(yīng)用，提升了研究成果的實(shí)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(diǎn)，這些特點(diǎn)為中短期決策的平衡調(diào)度問(wèn)題帶來(lái)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(jì)了疫苗種群的編碼，解碼，評(píng)價(jià)等進(jìn)化操作，并將這種新算法應(yīng)用于單目標(biāo)的平衡優(yōu)化問(wèn)題及多目標(biāo)的調(diào)度優(yōu)化問(wèn)題。
　　 第二，柔性擺式摩擦驅(qū)動(dòng)技術(shù)和位移自補(bǔ)償摩擦驅(qū)動(dòng)技術(shù)是摩擦驅(qū)動(dòng)技術(shù)中的兩個(gè)核心技術(shù)。這些不但給裝配線帶來(lái)了高度的柔性，同時(shí)，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(duì)這種u型裝配線工作站作業(yè)時(shí)間的影響，指出了從平衡與調(diào)度兩個(gè)方面同時(shí)對(duì)裝配線進(jìn)行優(yōu)化的必要性。

5、以負(fù)荷均衡化，最小化零部件消耗平準(zhǔn)率，最小化生產(chǎn)準(zhǔn)備成本作為優(yōu)化目標(biāo)，針對(duì)平衡與調(diào)度兩方面既有聯(lián)系又有區(qū)別的特點(diǎn)，提出了一種協(xié)同進(jìn)化免疫克隆選擇算法，同時(shí)從平衡與調(diào)度兩個(gè)方面對(duì)裝配線進(jìn)行優(yōu)化。并以eM-Plant仿真平臺(tái)為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)了一種虛擬生產(chǎn)模型的仿真方法，解決了沒(méi)有基本控件可以模擬U型裝配線的問(wèn)題。
　　 第三，針對(duì)混流直線型裝配線，本文提出了采用臨時(shí)工工作時(shí)間作為作業(yè)負(fù)荷均衡的衡量準(zhǔn)則，進(jìn)一步建立了從平衡與調(diào)度兩個(gè)方面對(duì)

6、工作站負(fù)荷強(qiáng)度進(jìn)行優(yōu)化的混流直線型裝配線平衡調(diào)度綜合問(wèn)題數(shù)學(xué)模型，設(shè)計(jì)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(dòng)汽車裝配線采用分布式自治控制技術(shù)可方便地實(shí)現(xiàn)變生產(chǎn)節(jié)拍生產(chǎn)。本文利用這一特點(diǎn)，進(jìn)一步降低混流直線型裝配線的作業(yè)負(fù)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(wèn)題模型，依據(jù)模型中變量關(guān)系的緊密程度，設(shè)計(jì)了一種同步與異步進(jìn)化相結(jié)合的混合協(xié)同進(jìn)化算法，有效提高了算法性能，降低了算法運(yùn)行時(shí)間。在eM-Plan

7、t仿真平臺(tái)中，設(shè)計(jì)了一種基于Line控件和Method觸發(fā)控制的仿真方法，準(zhǔn)確地對(duì)目標(biāo)函數(shù)值進(jìn)行了仿真。
　　 第四，針對(duì)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(wèn)題；利用單推送臺(tái)對(duì)兩線之間的生產(chǎn)序列進(jìn)行調(diào)整，設(shè)計(jì)了適合單推送臺(tái)約束條件的編碼解碼方式，并采用多目標(biāo)免疫克隆選擇算法對(duì)此類重平衡問(wèn)題進(jìn)行求解。
　　 本文在理論研究基礎(chǔ)之上，結(jié)合企業(yè)實(shí)際應(yīng)用的需求，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了面向汽車裝配線的平衡