复杂机电产品高柔性数控生产单元构建与调度研究

发布时间：2017-12-08 16:00

  本文关键词：复杂机电产品高柔性数控生产单元构建与调度研究

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【摘要】：近年来随着航空、航天、高铁等高端制造业的兴起,复杂机电产品制造业面临着多品种少批量、交货周期缩短等变化,其生产组织和生产管理更加复杂,制造系统响应速度慢、适应能力差等问题也逐步显现。为此,越来越多的制造企业一方面广泛采用先进的单元生产方式应对多品种、小批量的生产需求,另一方面大力引入高柔性的数控装备,从而提高系统的柔性和效率。在此背景下,高柔性数控生产单元的构建和调度问题成为当前复杂机电产品生产急需解决的基础问题,也是我国高端制造业生产能力提升的关键问题。在分析当前生产单元构建及调度研究现状的基础上,本文开展了复杂机电产品高柔性数控生产单元的构建与调度问题研究,主要研究内容包括:(1)分析了复杂机电产品生产过程和生产特点,提炼了该类产品高柔性数控生产单元的制造柔性构成要素及作用机制,在此基础上构建了复杂机电产品高柔性数控生产单元构建与调度问题的总体框架。(2)构建了基于设备权重和模糊需求的高柔性数控生产单元构建模型,设计了双层染色体遗传算法求解。以航天某复杂机电产品生产车间作为应用背景进行了高柔性数控生产单元构建模型的应用,并与经典的两阶段构建模型进行比较分析,验证本模型对于柔性生产单元和不确定需求生产的适用性。(3)提出了基于节拍平衡的机加组件高柔性数控生产单元两阶段调度模型,并设计改进遗传算法求解。第一阶段,根据组件工艺特征和设备能力进行工艺路线规划,在考虑生产准备时间、设备产能、生产约束和工艺柔性的基础上,以节拍平衡为优化目标得到产品最优加工视图组合。第二阶段,基于节拍平衡结果开展平行移动模式调度研究,在考虑产品换线时间、设备调试时间的基础上构建调度模型,并应用遗传算法求解。将所提调度模型应用于某航天机电产品壳体类零件高柔性数控生产单元,并与变批量和等批量调度模型比较分析,验证本模型对于多品种小批量柔性单元生产方式的适用性。(4)针对部分价值高、作用关键、交货及时率要求高的复杂机电产品,构建了多生产单元并行协同调度模型,设计了分段并行协同遗传算法求解。以航天某复杂机电产品车间为例进行了应用案例研究,并与批量多单元调度模型进行比较分析,验证了本模型对于多品种小批量单元生产方式的适用性。
【学位授予单位】：北京科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TH165
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本文编号：1266947