人机协同双边装配线平衡建模及智能算法研究

发布时间：2021-08-13 07:58

　　装配生产线广泛应用于现代制造业,以实现产品的标准化生产。作为一种较新的装配线布局,双边装配线以其长度更短、设备固定成本更低、物料搬运成本更低等优势应用于汽车、卡车、摩托车等制造业。随着人力成本的增加和我国政府的支持,机器人正被逐步应用于双边装配线以部分或者全部代替人工劳动,进而形成了机器人装配线或者人机协同装配线。在机器人双边装配线中,能量消耗是机器人日常运行成本的重要组成部分。对能耗的优化不仅能降低企业成本、提高企业竞争力,同时能有效降低环境污染和碳排放。考虑到装配现场存在着多种装配形式,课题逐步对标准双边装配线平衡（员工完成装配操作）、机器人双边装配线平衡和考虑能耗的机器人双边装配线平衡问题进行研究,最后通过实际案例分析对人机协同双边装配线平衡问题进行研究。针对标准的双边装配线平衡问题,本文提出了更为高效的新解码方式,并设计了改进的局部搜索算法。在解码和编码层面,以新的解码方式来均衡工位负载,减少序列相关空闲时间。设计新的启发式目标,保留前面成对工位空闲时间更少的分配方案。基于以上改进的解码和目标函数,设计了一种基于邻域结构的迭代贪婪算法,该算法采用了高效的启发式初始化,并提出了基... 

【文章来源】：武汉科技大学湖北省

【文章页数】：158 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题的来源、目的和意义
        1.1.1 课题的来源和目的
        1.1.2 课题的背景和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 标准双边装配线平衡问题概况
        1.2.2 机器人装配线平衡问题概况
        1.2.3 机器人装配线能耗优化概况
    1.3 现状总结与问题分析
    1.4 论文的主要工作和结构
第2章 标准双边装配线平衡问题研究
    2.1 引言
    2.2 标准双边装配线平衡问题建模
    2.3 标准双边装配线平衡问题的编码和解码
        2.3.1 标准双边装配线平衡问题编码
        2.3.2 标准双边装配线平衡问题解码
    2.4 改进迭代贪婪算法求解双边装配线平衡问题
        2.4.1 原始迭代贪婪算法
        2.4.2 启发式目标函数
        2.4.3 改进NEH初始化
        2.4.4 改进局部搜索
        2.4.5 改进迭代贪婪算法流程图
    2.5 算例验证及分析
        2.5.1 实验设计
        2.5.2 编码及解码性能对比
        2.5.3 实验结果分析
    2.6 本章小结
第3章 机器人双边装配线平衡问题研究
    3.1 引言
    3.2 机器人双边装配线平衡问题建模
    3.3 种群算法求解机器人双边装配线平衡问题
        3.3.1 机器人双边装配线编码和解码
        3.3.2 原始布谷鸟搜索算法
        3.3.3 离散布谷鸟搜索算法设计
        3.3.4 协同优化布谷鸟搜索算法设计
    3.4 算例验证及分析
        3.4.1 实验设计
        3.4.2 参数校验
        3.4.3 实验结果分析及讨论
    3.5 本章小结
第4章 考虑能耗的多目标机器人双边装配线平衡研究
    4.1 引言
    4.2 机器人双边装配线能耗优化建模
    4.3 多目标算法求解机器人双边装配线能耗问题
        4.3.1 机器人双边装配线编码和解码
        4.3.2 快速非支配遗传算法
        4.3.3 重启模拟退火算法
        4.3.4 案例说明
    4.4 算例验证及分析
        4.4.1 实验设计
        4.4.2 参数校验
        4.4.3 结果分析与讨论
    4.5 本章小结
第5章 人机协同双边装配线平衡问题的实例分析
    5.1 引言
    5.2 标准双边装配线平衡问题实例
        5.2.1 标准双边装配线实例
        5.2.2 标准双边装配线优化前后结果对比
    5.3 机器人双边装配线平衡问题实例
        5.3.1 机器人双边装配线实例
        5.3.2 机器人双边装配线节拍优化前后结果对比
        5.3.3 能耗和节拍协同优化前后结果对比
    5.4 人机协同双边装配线平衡问题实例
        5.4.1 人机协同双边装配线实例
        5.4.2 人机协同双边装配线优化前后结果对比
    5.5 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 全文总结
    6.2 创新之处
    6.3 研究展望
致谢
参考文献
附录1 攻读博士学位期间取得的科研成果
附录2 攻读博士学位期间参加的科研项目
附录3 双边装配线案例操作编号、方向及加工时间
附录4 人机协同案例操作加工时间


【参考文献】：
期刊论文
[1]第2类U型装配线平衡问题的双阶段蚁群算法[J]. 郑巧仙,何国良,李明,唐秋华.  计算机科学. 2017(06)
[2]混流双边装配线平衡的改进型教与学优化算法[J]. 饶迪,唐秋华,张利平,郑才福.  现代制造工程. 2017(05)
[3]改进迭代局部搜索算法求解第Ⅰ类混流双边装配线平衡问题[J]. 唐秋华,饶迪,李梓响,张利平.  计算机集成制造系统. 2018(02)
[4]多约束双边装配线平衡的改进万有引力搜索算法[J]. 吴意,唐秋华,张利平,李梓响,操小军.  现代制造工程. 2016(11)
[5]基于ε-约束法的多目标双边装配线再平衡问题[J]. 张亚辉,胡小锋,吴传珣.  计算机集成制造系统. 2016(11)
[6]随机型双边混流装配线平衡问题的两阶段求解方法研究[J]. 段移庭,苏平,郑晨鸣.  工业工程. 2016(02)
[7]求解随机型双边装配线平衡问题的混合回溯搜索优化算法[J]. 吴意,唐秋华,张利平,何晓霞.  武汉科技大学学报. 2016(02)
[8]迭代局部搜索求解双边混流装配线平衡问题[J]. 李梓响,唐秋华,毛永年,张利平.  机械设计与制造. 2016(03)
[9]求解双边装配线第二类平衡问题的一种蚁群算法[J]. 胡俊逸,张则强,金初云.  组合机床与自动化加工技术. 2016(02)
[10]改进遗传算法求解大规模混流U型装配线问题[J]. 张子凯,唐秋华,张利平,林斌.  机械设计与制造. 2016(01)



本文编号：3340052