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运输能力受限下具有柔性路径的跨单元调度优化开题报告

 2020-02-10 11:02  

1. 研究目的与意义(文献综述)

单元制造系统(cellular manufacturing systems, cms)作为现代一种十分有效的生产方式,在制造企业中得到了广泛的应用,它是在成组技术的基础上发展起来的一种生产模式。在这样一种制造系统中, 一系列的零部件根据成组技术被划分为零件族,而需要相似生产工艺的工件被组合在不同的制造单元中。因为相似的工件可以用相似的设备、夹具等进行处理,这种相似性可以减少加工的准备时间,也能够提高生产制造的柔性,使得企业能够快速响应市场对多品种、小批量的需求,同时基于单元制造方式的设备布局是实现精益生产的重要硬件支撑。cms还具有减少在制品库存、缩短订单响应时间、降低物料搬运成本、提高质量、柔性的生产控制、生产物流量小以及生产费用低等优点。[1-4]

理想情况下,每个工件的加工都被安排在一个单元内,并把加工相似工件的机器划分到一个单元,也就是说一个工件族的所有工序均可以在同一个单元内完成。但这只是一种理想情况,随着现代制造业的发展,现代化生产中产品需求越来越多样化,而单个单元的加工能力有限,可能无法完成对某些工件的某些工序的加工,这些工件的某些工序可能需要某些特定的机器来进行加工,然而一个企业的实际预算和空间是有限的,为某些工件的特定需求而购置额外设备也显得不太可行。因此,便形成了一些工件需要跨多个单元加工的情况,也便产生了跨单元转移。[3]根据国外研究学者的研究报告,72.9%的大规模的工厂(共调查1025家工厂)采用了单元制造[5]。然而,在实际生产中,只有10%的被调查的车间加工的零部件完全没有单元间转移,单元间移动的中位数高达20%[6]。li等也在中国对装备制造业进行了相关的调查,发现对于一些如合成传输设备等的复杂产品的生产过程中, 51% 以上零件的加工路线中均有跨单元现象的发生。[7]

跨单元转移的现实存在也增加了单元调度问题的复杂性,一方面单元间依赖关系加深,协同加工变得愈发困难,另一方面,单元生产能力不均,加剧物流的不均衡。跨单元问题已经成为制约现代制造业发展的瓶颈。[8]早在上世纪 90 年代初,garza 和 smunt指出跨单元转移难以避免, 理想的cms将难以实施,须定量分析跨单元转移对生产系统产生的影响。[6]

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2. 研究的基本内容与方案

本毕业设计最主要的目的是要提出智能优化算法以优化运输能力受限下具有柔性路径的跨单元调度。

基本内容:

跨单元调度问题中的柔性路径是指因为不同单元可能具有相同的设备可以加工同一工件的某个工序,即存在着机器能力部分重叠的情况,这样在工件跨单元时便产生了多种可供选择的跨单元路径。跨单元调度问题中的运输能力受限是指的运输跨单元工件的运输车辆的单个车辆容积以及车辆数量的有限。因为在实际生产中,各制造单元分布在不同的位置,运输车辆的数量和容积是有限的,而工件的体积、重量是无法忽略的,所以工件在跨单元时,必须等待空闲车辆才能进行运输。本毕业设计除了需要考虑工序分配、工序排序以外还要考虑跨单元运输,即要考虑跨单元工件何时运输、是否需要等待、如何运输、从一个单元运输到另一个单元的跨单元路径的选择等等问题。本毕业设计的主要内容如下:

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3. 研究计划与安排

第1-3周:查阅相关文献资料,明确研究内容,确定方案,完成开题报告;完成英文文献翻译。

第4周:完成研究方案设计。

第5-9周:建立运输能力受限下具有柔性路径的跨单元调度优化优化模型。

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4. 参考文献(12篇以上)

[1] 王晓晴,唐加福.基于分散搜索的零部件跨单元生产的单元管理方法[j]. 机械工程学报,2009,45(10):125-131.

[2] 贾凌云,李冬妮,田云娜.基于混合蛙跳和遗传规划的跨单元调度方法[j]. 自动化学报,2015,41(5):936-948.

[3] 李邈.基于遗传规划和遗传算法的跨单元调度方法[d].北京:北京理工大学,2016.

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