本文關(guān)鍵詞：基于排隊網(wǎng)絡(luò)模型的制造單元構(gòu)建

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【摘要】：如何為需求差異化的顧客在規(guī)定的時限內(nèi)提供保質(zhì)保量的產(chǎn)品是所有制造類企業(yè)都面臨的問題。對于采用多品種、小批量生產(chǎn)模式的中小企業(yè)而言,這個問題關(guān)乎企業(yè)的存活。單元制造系統(tǒng)(Cellular Manufacturing System,CMS)是解決該問題的有效途徑之一,它兼?zhèn)淞遂`活作業(yè)車間與流水車間的優(yōu)點,具備較高的柔性與生產(chǎn)效率,因而能夠較快的完成訂單生產(chǎn)任務(wù)。單元構(gòu)建(Cell Formation,CF)是實施單元制造系統(tǒng)的第一步,也是最重要的一步。針對單元構(gòu)建中單元分組數(shù)的確定、單元構(gòu)建、加工路徑選擇等關(guān)鍵技術(shù),本文進行了深入的研究,具體內(nèi)容如下:鑒于現(xiàn)有方法單元數(shù)不確定的問題,本文提出了一種借助模糊聚類算法確定單元數(shù)的方法。首先分析了模糊聚類c均值(Fuzzy c-Means,FCM)算法在單元構(gòu)建領(lǐng)域的應(yīng)用,借助前人對算法提出的改進,進一步分析了多個聚類有效性函數(shù)的不足,針對單元構(gòu)建問題的實質(zhì),提出了一種考慮類內(nèi)緊湊度、類間分離度和成組功效的聚類有效性函數(shù)。然后基于改進后的FCM算法和新的聚類有效性函數(shù)設(shè)計了求解最優(yōu)單元數(shù)的方法。多組不同規(guī)模的數(shù)據(jù)實驗表明本文方法的有效性。本文在解決CF問題時引入了排隊網(wǎng)絡(luò),首先將整個制造系統(tǒng)等效為一個開環(huán)排隊網(wǎng)絡(luò)模型,將網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備看作是M/G/1排隊系統(tǒng)。假設(shè)緩沖區(qū)容量對排隊系統(tǒng)穩(wěn)定性的不造成影響,考慮工件的到達率不同、工件具備多條工藝路徑、工件在單元內(nèi)與單元間轉(zhuǎn)運時間不同、設(shè)備對不同工件的服務(wù)率不同等因素,以最小化工件在排隊系統(tǒng)中的總逗留時間、工件在網(wǎng)絡(luò)中的總轉(zhuǎn)運時間、單元工作時間平滑度和工件跨單元轉(zhuǎn)運次數(shù)為目標建立一個多目標非線性優(yōu)化模型。為了求解模型,首先對目標函數(shù)進行分析,結(jié)合計算單元數(shù)的問題,確定模型求解思路。然后運用遺傳算法對工件在網(wǎng)絡(luò)中的逗留時間進行優(yōu)化確定工藝路徑,利用NSGA-Ⅱ算法優(yōu)化總轉(zhuǎn)運時間函數(shù)與單元工作時間平滑度函數(shù)確定設(shè)備組。最后通過最小化單元塊外的例外元素個數(shù)將零件族合理的分配到設(shè)備組內(nèi)。最后為驗證本文單元構(gòu)建模型的實際應(yīng)用,將模型及算法應(yīng)用于蘭州某配電設(shè)備廠商的機加工車間。對比單元構(gòu)建前后的優(yōu)化目標,結(jié)果表明單元構(gòu)建方案的有效性。
【關(guān)鍵詞】：單元制造系統(tǒng) 排隊網(wǎng)絡(luò)模型 制造單元構(gòu)建 模糊聚類 NSGA-Ⅱ算法
【學(xué)位授予單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB497
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-16
• 1.1 研究背景與研究意義9-10
• 1.2 研究內(nèi)容與研究現(xiàn)狀10-13
• 1.2.1 單元制造的研究內(nèi)容10-11
• 1.2.2 單元構(gòu)建的研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3 論文的研究內(nèi)容與組織結(jié)構(gòu)13-15
• 1.3.1 論文的研究內(nèi)容13-14
• 1.3.2 論文的組織結(jié)構(gòu)14-15
• 1.4 本章小結(jié)15-16
• 2 單元制造系統(tǒng)單元數(shù)的確定方法研究16-30
• 2.1 FCM算法及其改進16-20
• 2.1.1 FCM算法16-19
• 2.1.2 FCM算法的缺陷及其改進19-20
• 2.2 聚類有效性函數(shù)的相關(guān)研究20-25
• 2.2.1 常見的模糊聚類有效性函數(shù)20-21
• 2.2.2 模糊聚類有效性函數(shù)的缺陷21-24
• 2.2.3 新的聚類有效性函數(shù)及求解最優(yōu)單元數(shù)的方法24-25
• 2.3 數(shù)據(jù)實驗25-29
• 2.4 本章小結(jié)29-30
• 3 制造單元構(gòu)建數(shù)學(xué)模型的建立30-40
• 3.1 排隊理論的相關(guān)概念30-35
• 3.1.1 排隊系統(tǒng)的組成30-31
• 3.1.2 排隊系統(tǒng)的主要數(shù)量指標、記號和符號31-32
• 3.1.3 排隊系統(tǒng)的常用分布32-33
• 3.1.4 M/M/1 與M/G/1 排隊系統(tǒng)33-34
• 3.1.5 排隊網(wǎng)絡(luò)34-35
• 3.2 基于開環(huán)M/G/1 排隊網(wǎng)絡(luò)模型的制造單元構(gòu)建35-39
• 3.2.1 模型中各類符號說明36-37
• 3.2.2 建立制造單元構(gòu)建數(shù)學(xué)模型37-39
• 3.3 本章小結(jié)39-40
• 4 制造單元構(gòu)建數(shù)學(xué)模型的求解研究40-50
• 4.1 模型中排隊參數(shù)的求解40-42
• 4.2 模型的求解思路研究42-43
• 4.3 模型的求解算法設(shè)計43-49
• 4.3.1 確定工件加工路徑的遺傳算法設(shè)計43-45
• 4.3.2 劃分設(shè)備組的NSGA-Ⅱ算法設(shè)計45-49
• 4.4 本章小結(jié)49-50
• 5 單元構(gòu)建模型在實際工程案例中的應(yīng)用50-64
• 5.1 案例應(yīng)用對象的基本情況50-52
• 5.1.1 企業(yè)概況50
• 5.1.2 企業(yè)存在的問題50-52
• 5.2 案例應(yīng)用過程52-63
• 5.2.1 數(shù)據(jù)準備52-57
• 5.2.2 工件加工路徑的選擇57-59
• 5.2.3 求解最優(yōu)單元數(shù)59-60
• 5.2.4 單元構(gòu)建60-61
• 5.2.5 單元構(gòu)建前后對比分析61-63
• 5.3 本章小結(jié)63-64
• 結(jié)論64-65
• 致謝65-66
• 參考文獻66-69
• 附錄A 基于FCM算法計算最優(yōu)單元數(shù)的MATLAB程序69-81
• 附錄B 確定工件工藝路徑的遺傳算法MATLAB程序81-86
• 附錄C 確定設(shè)備組的NSGA-Ⅱ算法MATLAB程序86-96
• 攻讀學(xué)位期間的研究成果96

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 肖婭菲;答雯;潘爾順;;考慮多目標的單元形成問題建模[J];上海交通大學(xué)學(xué)報;2015年08期

2 張惠煜;陳慶新;毛寧;;基于排隊網(wǎng)的柔性裝配線設(shè)備優(yōu)化配置方法[J];計算機集成制造系統(tǒng);2015年12期

3 李翔;周建偉;張雪麗;李忠學(xué);;基于排隊理論的制造單元構(gòu)建與加工路徑選擇[J];機械研究與應(yīng)用;2015年02期

4 李翔;陳慶新;毛寧;;基于排隊網(wǎng)模型的流水車間緩沖區(qū)容量優(yōu)化[J];計算機集成制造系統(tǒng);2014年04期

5 徐立云;榮巨;郭昆吾;李愛平;;基于改進粒子群算法的制造單元構(gòu)建方法研究[J];制造技術(shù)與機床;2014年03期

6 陳亞絨;周余慶;周宏明;李沛;;基于兩階段求解的可重構(gòu)虛擬制造單元構(gòu)建方法[J];中國機械工程;2013年22期

7 李偉勤;鄭勉;施岱松;;M/G/1排隊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)性能研究[J];微計算機信息;2011年08期

8 王素欣;高利;王麗杰;崔小光;;基于粒子群優(yōu)化的制造單元重構(gòu)研究[J];現(xiàn)代制造工程;2007年01期

9 趙剛;江平宇;;基于加權(quán)有向圖的零件聚類模型研究[J];計算機集成制造系統(tǒng);2006年07期

10 王宏智;;單元制造的功能及應(yīng)用研究[J];陜西科技大學(xué)學(xué)報;2006年01期

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本文編號：683722