基于Petri网的混流装配线建模与重构优化研究

论文摘要

混流装配线是多品种、中小批量制造企业适应市场需求变化的理想选择。但在实际生产过程中却存在着由于需求的短期大幅度波动导致的混流装配线产能柔性不足问题。针对上述问题，本文意在寻求一种提高混流装配线产能柔性的重构方法。本文主要的研究内容和所取得的成果如下：在对混流装配线的工作站进行分类的基础上，运用面向对象赋时Petri网建立了各类工作站的模型。模型建立时，将Petri网方法与面向对象的建模技术相结合，加入了时间因素，并首次运用一维数组的形式将时间因素赋予库所。模型建立后，对模型的性质和性能两方面进行了分析。在对各类工作站的模型进行分析的基础上，提出了采用平行机制、增加在制品数量和添加瓶颈设备这三种具有不同适应程度的产能调整方式。每个工作站根据其内部工序间的工艺约束关系不同，其所能采用的产能调整方式各异。结合工作站的三种产能调整方式，以工作站为基本产能调整单位，对混流装配线的重构优化问题进行了研究。重构过程充分考虑了时间、费用、重构后效果等因素，以交货期和费用界限作为重构的约束条件，保证订单的完成和重构的效益。以重构后的平衡效果和重构费用作为评选重构方案的目标函数，其中平衡效果的衡量又综合考虑了负荷的均衡指数和平衡损失。对上述混流装配线重构问题进行算法设计，并运用C++语言编程实现。通过对程序的多次运行，可以快速得到重构问题的最优解。这一方法既可直接作为混流装配线重构的方案，也可作为混流装配线间线线平衡和外协加工等其他产能调整方案的参考依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及研究意义
• 1.1.1 课题背景
• 1.1.2 课题的研究意义
• 1.1.3 课题来源
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 研究现状
• 1.2.2 当前研究的不足
• 1.3 论文研究方法及框架结构
• 1.3.1 论文的研究方法
• 1.3.2 论文的框架结构
• 第2章 混流装配线与 Petri 网相关理论
• 2.1 混流装配线概述
• 2.1.1 混流装配线的概念与分类
• 2.1.2 混流装配线的特点
• 2.2 PETRI 网的基本理论
• 2.2.1 Petri 网的定义
• 2.2.2 Petri 网的动态性质
• 2.2.3 Petri 网的分析方法
• 2.2.4 Petri 网的几种扩展形式
• 2.3 本章小结
• 第3章 基于面向对象赋时 Petri 网的工作站建模
• 3.1 建模方法的确立
• 3.2 面向对象赋时 PETRI 网的定义
• 3.2.1 系统层定义
• 3.2.2 工作站层定义
• 3.2.3 资源层定义
• 3.3 研究问题的条件假设
• 3.4 混流装配线工作站的 PETRI 网描述
• 3.4.1 混流装配线中事件基本关系和基本模块的 Petri 网表示
• 3.4.2 混流装配线中工作站的分类及其 Petri 网表示
• 3.5 混流装配线工作站的 PETRI 网建模方法与步骤
• 3.5.1 混流装配线工作站的 Petri 网建模方法
• 3.5.2 混流装配线工作站的 Petri 网建模步骤
• 3.6 基于面向对象赋时 PETRI 网的工作站建模实例
• 3.6.1 系统介绍
• 3.6.2 确定各资源类模块并建立其 Petri 网模型
• 3.6.3 确定各工作站内工序间关系和所用资源间的消息传递关系
• 3.6.4 各工作站面向对象赋时 Petri 网模型的确立
• 3.7 工作站 PETRI 网模型的性质分析
• 3.8 基于工作站 PETRI 网模型的混流装配线性能分析
• 3.8.1 工作站实际加工时间的计算
• 3.8.2 混流装配线的性能分析
• 3.9 本章小结
• 第4章 基于工作站产能调整的混流装配线重构方法
• 4.1 重构方法研究现状
• 4.2 企业当前运用的重构方法及其不足
• 4.3 基于工作站分类的产能调整方法
• 4.3.1 工作站层面的产能调整方式
• 4.3.2 各类工作站的产能调整方式
• 4.4 基于工作站产能调整的混流装配线重构方法
• 4.4.1 问题描述
• 4.4.2 混流装配线重构流程
• 4.4.3 重构优化目标函数
• 4.4.4 重构算法步骤
• 4.5 算例分析
• 4.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
• 致谢
• 作者简介