發(fā)布時間：2017-12-20 16:18

  本文關(guān)鍵詞：面向汽車混流生產(chǎn)的沖壓車間調(diào)度和裝配線排序方法研究與應(yīng)用　出處：《華中科技大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：為了滿足市場的多樣化需求,汽車混流生產(chǎn)線上的產(chǎn)品種類越來越多,混流生產(chǎn)中的產(chǎn)品切換通常會帶來切換時間、生產(chǎn)時間和物料需求的變化,復(fù)雜的生產(chǎn)過程需要更加精準的計劃調(diào)度。汽車生產(chǎn)主要包含沖壓、焊裝、涂裝以及總裝四大生產(chǎn)工藝,每一個車間計劃都需要考慮關(guān)聯(lián)車間的計劃安排,從而制定合理的生產(chǎn)計劃,以提高加工效率、減少生產(chǎn)成本、縮短訂單完成時間。傳統(tǒng)的依靠經(jīng)驗和手工編排方式制定的生產(chǎn)計劃難以實現(xiàn)車間的合理調(diào)度,汽車生產(chǎn)企業(yè)迫切需要一種科學(xué)、高效地面向混流生產(chǎn)的計劃調(diào)度方法。本文對某汽車企業(yè)的混流生產(chǎn)車間進行研究,以各個車間的主生產(chǎn)計劃為核心,以智能優(yōu)化算法為支撐,研究了汽車混流生產(chǎn)中的計劃調(diào)度問題。通過對汽車混流生產(chǎn)中的沖壓車間調(diào)度和裝配線排序方法的總體研究,探討了三類混流生產(chǎn)計劃調(diào)度問題:沖壓車間調(diào)度問題,裝配車間的汽車排序問題以及多車間關(guān)聯(lián)排序問題,實現(xiàn)了面向汽車混流生產(chǎn)的計劃調(diào)度原型系統(tǒng)的搭建與驗證,并將部分模型和算法在企業(yè)的MES項目中得到應(yīng)用,取得了不錯的實際應(yīng)用效果。論文依據(jù)汽車生產(chǎn)工藝流程,針對混流生產(chǎn)車間的計劃調(diào)度問題,從問題特點、模型建立、算法優(yōu)化求解、實例計算、系統(tǒng)實現(xiàn)與應(yīng)用等方面開展深入研究,具體包括:(1)通過對汽車生產(chǎn)工藝流程的概述,剖析了其混流生產(chǎn)的特點與難點�；趯ζ嚊_壓車間調(diào)度問題、汽車排序問題以及多車間關(guān)聯(lián)排序問題的深入研究,針對車間計劃調(diào)度的模型和優(yōu)化算法進行改進與創(chuàng)新,構(gòu)建了面向汽車混流生產(chǎn)的沖壓車間調(diào)度和裝配線排序方法研究的總體框架。(2)針對沖壓車間的柔性生產(chǎn)特點,主要考慮生產(chǎn)過程中的制造成本和制造周期,建立了基于柔性作業(yè)調(diào)度的沖壓車間調(diào)度模型。在求解流水車間調(diào)度問題的過程中,基于對標準蜂群算法的改進,提出了一種多目標混合人工蜂群(MHABC,Multiobjective Hybrid Artificial Bee Colony)算法,并通過標準算例對其進行了驗證。隨后,針對某汽車企業(yè)的沖壓車間計劃調(diào)度實例問題,采用MHABC算法進行Pareto最優(yōu)求解,并提供了具體調(diào)度方案的選擇方法,從而降低了車間生產(chǎn)成本,保證了沖壓車間的高效生產(chǎn)。(3)針對汽車焊裝、涂裝和總裝車間的生產(chǎn)工藝特點,將混流生產(chǎn)車間的計劃調(diào)度問題歸納為汽車排序問題,并選取總裝車間的汽車排序問題進行詳細研究,建立了一個以生產(chǎn)線負荷平衡為約束、以工位負載平衡和裝配產(chǎn)品相似度為目標的多目標模型。結(jié)合小世界網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的特征,提出了一種新型的實現(xiàn)快速混流排產(chǎn)的離散小世界優(yōu)化(DSWO,Discrete Small-World Optimization)算法,并采用標準算例驗證了DSWO算法的正確性與有效性。隨后,設(shè)計了一種Pareto離散小世界優(yōu)化算法(PDSWO,Pareto Based Discrete Small-World Optimization)來求解多目標汽車排序問題,并對某汽車總裝車間計劃調(diào)度過程進行排序優(yōu)化,從而實現(xiàn)了總裝車間的生產(chǎn)負荷均衡。(4)結(jié)合汽車生產(chǎn)工藝具有連續(xù)性的特點,提出了帶緩沖區(qū)的多車間關(guān)聯(lián)排序模型,針對涂裝緩沖區(qū)(PBS,Painted Body Storage)進行深入研究,建立以物料消耗平準化和工位負載時間平衡的多目標調(diào)度模型。在對單級PBS緩沖區(qū)的求解方面,提出了一種基于DSWO算法的兩階段優(yōu)化算法,并對多級PBS排序問題進行了詳細探討,針對兩級PBS排序問題,提出了一種基于離散人工蜂群算法的三階段優(yōu)化算法。隨后,分別對某汽車企業(yè)的單級PBS和兩級PBS排序問題進行了實例分析,表明了多階段優(yōu)化方法的有效性,實現(xiàn)了PBS排序過程,保障了各工位負載均衡和物料消耗的平順化。(5)根據(jù)汽車生產(chǎn)的工藝流程和各車間的計劃調(diào)度模型,通過對原型系統(tǒng)進行功能劃分,設(shè)計并實現(xiàn)了面向汽車混流生產(chǎn)的計劃調(diào)度原型系統(tǒng)。通過對某汽車企業(yè)的計劃調(diào)度實例進行研究,實現(xiàn)了車間計劃調(diào)度過程的可配置建模,系統(tǒng)地解決了整車生產(chǎn)的計劃調(diào)度問題,全面驗證本文模型和算法的適用性與先進性。最后,將本文研究的部分模型和算法嵌入到MES系統(tǒng)的計劃調(diào)度模塊中,并在某汽車企業(yè)進行現(xiàn)場部署,取得了不錯的實際應(yīng)用效果。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：F273;F426.471

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本文編號：1312722