考虑装配关系复杂性的装配流水线平衡优化研究

发布时间：2020-04-19 16:09

【摘要】：随着客户个性化需求的增加,产品的制造由大批量生产转为多品种小批量的生产方式,这使得企业制造和装配线都应具有较强的柔性。由于工艺过程柔性化的提升,制造系统产品装配过程中各工序的装配关系复杂程度也极大的增加。基于此,本文将装配关系复杂性引入到装配线平衡的优化中,从工作站负荷的均衡性和各工作站上装配工序复杂性差异两方面综合考虑,得出装配线平衡优化方案,使各工作站装配任务更加合理,减少装配错误率。本文主要研究内容如下:首先,提出了一种基于信息熵的装配关系复杂性的表征方法。为描述工序装配关系,定义了工序间的关联属性,并给出了关联属性值的计算方法,然后利用信息熵公式提出了某个工序的复杂性以及整条装配流水线的复杂性的表征方法。其次,建立了单品种和混合多品种装配流水线平衡优化问题的数学模型。模型以装配关系复杂性差异指数最小和装配线工作站负荷均衡指数最小为优化目标,给出了装配关系复杂性差异指数计算方法。在此基础上,设计了求解两个问题的基于优先权重和多层序列编码的改进粒子群算法。最后,运用本文的建模理论和改进算法,分别进行了单品种和混合多品种的实证研究,通过优化前后的结果分析,证明了运用本文的方法进行装配线平衡优化可以在保证装配线负荷均衡,平衡率最高的情况下,降低各工作站间的复杂性差异,提高产品合格率,使得装配过程达到真正意义上的均衡。本文共包含图29幅,表12个,参考文献68篇。
【图文】：

小车,单品种,玩具,外观图

车系列组装为例，进行实例研究。该批小车是结 CAR-A，，CAR-B，CAR-C，如图 5-1 中（a）、（以只装配单品种也可以同时装配多个品种，通别对单品种和混合多品种的平衡优化问题进行a）（b）

负荷均衡,指数,复杂性,工作站

图 5-4 各方案结果比较通过观察结果，可以看出工作站负荷均衡指数与复杂性差异指数总体是负相关的关系，它们有明显的博弈，复杂性差异指数更优时，工作站负荷均衡指数明显较差，工作站负荷均衡指数更优时，复杂性差异指数较差，通过对比，在方案 4 的情况下，两个目标均得到了较好的优化，因此确定方案 4 为最优方案，最优目标函数的权重为0.3,0.712ω = ω=，表 5-6 表示考虑复杂性的情况下，经过求解后的最优任务分配方案，优化过程如图 5-5 所示。表 5-6 考虑复杂性最优分配方案工作站工序分配情况时间(s)工作站负荷均衡指数 SI复杂性差异指数 HI最大复杂度差异(bit)装配线平衡率1 1,2,4 516.131 14.008 4.642 91.67%2 3,5,6 603 7,8,10, 604 11,12,14 54
【学位授予单位】：西安工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TB49

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