随机型双边装配线问题的平衡与仿真分析

论文摘要

装配线在当前大规模生产中具有重要地位和作用。本文在分析现有装配线平衡方法的基础上,针对目前随机型装配线研究较少的情况,根据随机型装配线的特点,对各工作元素操作时间的随机性进行研究,将操作时间转换成确定型时间,建立数学模型、提出相应的平衡方法,并将该方法应用到双边装配线平衡中。在大型产品的装配过程中,由于空间的限制,大多数企业开始使用双边装配线。尽管双边装配线能缩短装配线长度,提高工装、夹具等利用率和工人的工作效率,但由于其结构的特殊性,即各工作元素操作方位的限制和作业先后操作顺序的约束,传统简单的装配线平衡方法已不再适用于解决这类问题,因此本文在结合现有平衡理论的基础上,提出了适用于随机型双边装配线的平衡方法。首先,根据随机型双边装配线的特点,建立了相应的数学模型来解决大型产品装配线平衡问题。在双边装配线中,考虑到伴随工位之间操作顺序、操作时间以及操作方位的相互关联、相互制约,本文提出一种基于操作时间的启发式方法,通过分析各任务的操作时间和操作方位,确定任务的分配顺序以及任务的装配方位。该算法不仅能有效实现随机型双边装配线的平衡,同时为随机型双边装配线平衡问题的数学解析求解奠定了基础。其次,本文进一步提出使用遗传算法来求解随机型双边装配线平衡问题,由于双边装配线比单边装配线结构复杂,在进行解空间搜索的时候,本文采用基于序列的编码方法,同时设计了新的合理的交叉、变异等操作,通过算例分析,验证了该算法具有较高的寻优效率。最后通过对某企业装载机整机装配线为例,使用eM-Plant建立仿真模型,验证以上算法的实用性和有效性,在缩短装配线长度的同时,提高了产量和装配线利用率降低了产品装配成本,具有一定的经济效益。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的研究意义
• 1.2 国内外现状分析
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 课题研究目标、研究内容、拟解决的关键问题
• 1.4 采取的研究方法、技术路线、试验方案
• 1.5 创新性
• 1.6 论文结构和主要内容
• 第2章 装配线的概念和优化算法
• 2.1 装配线的概念
• 2.1.1 装配线的基本原理
• 2.1.2 装配线设计原则
• 2.1.3 装配线改善原则
• 2.2 装配线平衡算法研究
• 2.3 装配线分类
• 2.3.1 装配线平衡问题的分类
• 2.3.2 装配线基本要素分析
• 第3章 双边装配线平衡问题描述
• 3.1 双边装配线平衡
• 3.1.1 双边装配线平衡问题的定义
• 3.1.2 双边装配线平衡的特点
• 3.2 双边装配线平衡问题的复杂性
• 3.2.1 任务分配方位的选择
• 3.2.2 任务操作顺序的选择
• 3.3 双边装配线研究现状
• 3.4 eM-Plant仿真软件
• 3.4.1 eM-Plant介绍
• 3.4.2 eM-Plant的功能特点
• 第4章 随机型双边装配线平衡问题的启发式算法
• 4.1 随机型双边装配线的数学模型
• 4.2 启发式算法介绍
• 4.3 随机型双边装配线的启发式算法
• 4.3.1 平衡方案的评价指标
• 4.3.2 求解步骤
• 4.3.3 算例分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 随机型双边装配线的遗传算法研究
• 5.1 遗传算法简介
• 5.1.1 遗传算法的特点
• 5.1.2 遗传算法的应用
• 5.1.3 遗传算法步骤
• 5.2 遗传算法应用于装配线平衡问题
• 5.2.1 双边装配线平衡的遗传算法编码
• 5.2.2 产生初始种群
• 5.2.3 适应度函数和选择策略
• 5.2.4 交叉和变异
• 5.2.5 终止条件
• 5.3 算法的实现过程
• 5.4 测试结果与分析
• 5.4.1 测试问题
• 5.5 实例分析
• 5.5.1 装载机装配线现状
• 5.5.2 装载机装配线平衡
• 5.5.3 eM-Plant仿真分析
• 5.6 本章小结
• 结论与展望
• 结论
• 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果