基于混合候鸟优化算法的混流双边装配线平衡问题研究

发布时间：2020-07-01 07:11

【摘要】：装配线是制造领域不可或缺的生产方式,在大批量生产中发挥着重要的作用。相较于单边装配线,双边装配线能够有效缩短装配线长度、提高设备利用率和降低生产成本,广泛应用于大型产品如汽车、工程机械等的装配中。为了满足产品多样化的需求,将不同品种的产品放在同一条双边装配线中装配,此即为混流双边装配。混流双边装配线平衡问题属于NP-hard组合优化问题,具有复杂性高、多约束等特点,比双边装配线平衡问题更为复杂,主要采用元启发式算法进行求解。候鸟优化算法自提出以来,被陆续应用于许多不同的领域,并在车间调度问题中具有优异的表现,本文首次将候鸟优化算法应用于混流双边装配线平衡问题。针对混流双边装配线平衡问题的特点,考虑位置约束、区域约束和同步约束,建立了多约束混流双边装配线平衡问题数学模型,提出一种基于变邻域搜索的混合候鸟优化算法,在该算法中,设计了相应的编码、解码和邻域结构及相应的初始化、鸟群进化、局部搜索等操作。求解基准案例,与当前文献对比,获得更优解。建立了多目标混流双边装配线平衡问题的数学模型,以加权线效率、加权负载均衡系数和加权单位产品总成本作为优化目标,融合Pareto思想提出多目标混合候鸟优化算法进行求解,获得了比NSGA-II更优的Pareto解集。考虑实际生产中任务作业时间的不确定性,建立了单目标和多约束多目标的随机型混流双边装配线平衡问题的数学模型,分别采用单目标和多目标混合候鸟优化算法求解,并获得更优解。针对工程实际问题,采用单目标混合候鸟优化算法求解面向成本的某乘用车混装线平衡问题。通过结果对比,验证了算法的有效性和优越性。最后作出了全文总结和工作展望。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP18;TG95
【图文】：

关系图,装配线,分配任务,优先顺序

4华中科技大学硕士学位论文图1-1 典型的单边与双边装配线单边装配线在分配任务时，只需要满足任务优先顺序约束和装配线节拍时间约束，而双边装配线则必须要考虑任务的操作方位约束以及它与优先顺序约束之间的相互作用，同时还因为左右两边工位所分配任务之间的优先顺序约束不可避免的会带来空闲等待时间，因此必须要设计不同于单边装配线的任务分配方案。(a)产品 A 任务优先关系图 (b)产品 B 任务优先关系图

关系图,关系图,产品,操作时间

双边装配线的基础上，为了适应产品多样化生产的需要，在一条装配线上混合装配不同品种的产品。这些产品具有相似的特征，每种产品都有独立的任务优先关系图，所有产品的任务优先关系图可以合并成一个任务优先关系图，如图1所示。图1-2(a)和图1-2(b)分别表示产品A和产品B的任务优先关系图，图1-2(c)是产品A和产品B的联合任务优先关系图。其中，每一个圆圈代表产品在装配过程中的一个任务操作，括号内的内容则依次为该任务的操作时间和操作方位（L-左方位，R-右方位，E-任意方位），箭头则表示任务之间的优先顺序关系。同一产品的各个任务的操作时间固定，不同产品的同一任务的操作时间可以不同，但操作方位属性相同。当一种产品不需要装配某一个任务时，该任务的操作时间设置为0。基于上述属性

【参考文献】