机床再制造车间设施布局优化方法及支持系统研究

摘要

我国机床保有量世界第一，大量机床面临技术性或功能性淘汰，废旧机床再制造前景非常广阔。支持废旧机床再制造已成为我国“加快发展循环经济、建设节约型社会”的工作重点之一。废旧机床再制造的规模化、市场化、产业化发展对再制造车间设施布局理论提出了迫切的需求。合理的机床再制造车间设施布局，可有效提高机床产品/零部件在机床再制造车间中的物料处理效率，同时可减少在制机床品停留时间、减少生产提前期。然而，机床再制造过程所面临的众多不确定性，使得传统制造系统设施布局方法很难适用于再制造系统，迫切需要开展机床再制造车间设施布局优化方法研究。本论文结合国家科技支撑计划课题（2012BAF02B03）和国家自然科学基金（51105395），对机床再制造车间设施布局优化方法及支持系统展开研究。
　　本文首先阐述了废旧机床及零部件再制造工艺过程，进而分析了机床再制造车间设施布局的物流要素与非物流要素，在此基础之上，以物流运输成本和非物流成本最小为目标，建立了一种基于物流单元划分的机床再制造车间静态设施布局优化模型，提出了一种基于GA的机床再制造车间静态设施布局优化求解算法。其次，分析了机床再制造车间动态设施布局的不确定性要素，以物流运输成本、非物流成本以及重布置成本最小为目标，建立了机床再制造车间动态设施布局优化模型，提出了一种基于模拟退火算法的机床再制造车间动态设施布局优化方法。再次，基于所提出的机床再制造车间设施布局优化模型和方法，开发了机床再制造车间设施布局优化支持系统，主要包括机床再制造工艺方案设计模块、机床再制造工艺能力设计模块和机床再制造车间设施布局优化模块。最后，应用Matlab编程软件开展机床再制造车间静态设施布局和动态设施布局优化仿真，并将所开发的机床再制造布局优化支持系统应用到某机床厂的机床再制造车间设施布局中，验证了其良好的实用性。

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1 绪 论

1.1 论文的选题背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 论文的研究意义及课题来源

1.4 论文的主要研究内容

2 机床再制造车间静态设施布局优化模型与方法

2.1 废旧机床及零部件再制造工艺流程

2.2 机床再制造车间设施布局物流关系和非物流关系分析

2.3 基于物流单元划分的机床再制造车间静态设施布局优化模型

2.4 基于遗传算法的机床再制造静态设施布局优化方法

2.5 本章小结

3 面向不确定性的机床再制造车间动态设施布局优化模型与方法

3.1 机床再制造车间设施布局不确定性描述

3.2 机床再制造车间动态设施布局优化模型

3.3 基于模拟退火算法的机床再制造车间动态设施布局优化方法

3.4 本章小结

4 机床再制造车间设施布局优化支持系统

4.1 机床再制造车间设施布局优化支持系统总体框架及工作流程

4.2 机床再制造车间设施布局优化支持系统功能模块

4.3 机床再制造车间设施布局优化支持系统开发与实现

4.4 本章小结

5 应用案例

5.1 工程背景

5.2 机床再制造车间静态设施布局仿真

5.3 面向不确定性的机床再制造车间动态设施布局仿真

5.4 机床再制造车间设施布局优化支持系统的应用

5.5 本章小结

6 结论与展望

致谢

参考文献

附录

A. 作者在攻读硕士学位期间取得的论文及软件著作权

B. 作者在攻读硕士学位期间参加的科研项目

C. 作者在攻读硕士学位期间所获奖励