汽车后桥作业车间仿真技术研究与应用

论文摘要

作业车间（Job Shop）生产规划是影响制造业生产效率的重要因素。作业车间生产规划具有计算复杂性、动态约束性和多目标性等特点,而其中的车间调度问题是典型的NP-hard（Nondeterministic Polynomial-hard）问题。随着科技进步,利用计算机仿真对车间生产进行合理规划,制定正确的作业计划,可以提高车间生产效率,并降低生产成本。本文首先以具有多加工工艺路径、批量生产的汽车后桥生产车间的生产过程为研究对象,结合对市场需求、车间生产条件以及产品工艺等因素的考虑,利用Flexsim仿真软件对生产过程进行了系统建模和仿真运行。然后通过对仿真结果的分析,采用工艺调整、参数优化等方法消除了瓶颈,优化了生产流程,并最后对汽车后桥生产车间的多阶段多工艺路径批量生产制定出了满足生产要求的生产计划。其次,本文从汽车后桥生产车间中提取一个包含多项作业任务的6工件6设备的车间订单生产模型作为研究对象,进一步研究了利用仿真技术处理面向多目标问题的方法。研究中,首先建立了该生产流程的Flexsim仿真模型,其次,详细分析了时间和成本的目标描述并建立了目标函数,然后建立相应的系统目标优化模型,通过优化分析,分别得到了面向时间、面向拖期/提前期惩罚以及面向成本同时兼顾时间的单目标、多目标优化的作业顺序。通过与未优化处理的作业结果的比较,得知采用Flexsim仿真软件对多目标问题进行优化分析可以取得较好的优化效果。本文结合案例分析,对Flexsim建模仿真关键技术以及软件中的GUI（GraphicalUser Interfaces）、Experiment、OptQuest等模块功能及使用做了深入研究,为其他以Flexsim软件作为研究工具的相关研究工作提供了参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 选题背景及意义
• 1.2 作业车间生产规划问题概述
• 1.2.1 作业车间生产规划问题的描述及特点
• 1.2.2 作业车间生产规划问题的国内外研究现状
• 1.3 仿真技术在作业车间中的应用
• 1.4 研究内容及章节安排
• 2 作业车间仿真技术分析
• 2.1 作业车间生产流程概述
• 2.1.1 作业车间生产的特点
• 2.1.2 作业车间生产的分析方法
• 2.2 汽车后桥作业车间生产规划问题及其分析
• 2.2.1 后桥作业车间多工艺路径下生产批量的规划问题
• 2.2.2 后桥作业车间多目标生产规划问题
• 2.2.3 作业车间生产规划的调度策略
• 2.3 作业车间生产仿真的相关概念
• 2.3.1 仿真策略
• 2.3.2 仿真步骤
• 2.4 仿真软件及其功能分析
• 2.4.1 常用的系统仿真软件
• 2.4.2 Flexsim仿真软件
• 2.5 本章小结
• 3 汽车后桥作业车间作业仿真与优化
• 3.1 问题描述
• 3.2 基于 Flexsim的作业车间建模
• 3.2.1 仿真目标
• 3.2.2 仿真模型的抽象与简化
• 3.2.3 Flexsim建模
• 3.2.3.1 仿真模型参数设计
• 3.2.3.2 基于 ExpertFit的故障率函数设计
• 3.2.3.3 实验控制器及其参数设置
• 3.3 仿真漫游观察窗口设计
• 3.3.1 图形用户界面（GUI）简介
• 3.3.2 仿真运行多角度观察窗口设计
• 3.3.3 漫游窗口设计效果图
• 3.4 车间作业计划仿真与优化
• 3.4.1 仿真运行及结果分析
• 3.4.2 模型修改及方案优化
• 3.5 本章小结
• 4 汽车后桥作业车间多目标生产规划仿真与优化
• 4.1 多目标规划问题及其分析方法
• 4.2 优化目标描述及模型构建
• 4.3 面向时间的单目标仿真优化
• 4.3.1 问题分析
• 4.3.2 仿真优化参数设置
• 4.3.3 调取仿真结果窗口设计
• 4.3.4 仿真结果分析
• 4.3.4.1 未优化前的访真结果
• 4.3.4.2 优化后仿真结果分析
• 4.4 面向成本与时间的多目标仿真优化
• 4.4.1 成本分析计算
• 4.4.2 仿真及优化结果分析
• 4.5 本章小结
• 5 总结与展望
• 5.1 研究总结
• 5.2 研究展望
• 致谢
• 参考文献