基于IWD算法的多目标混合品种装配线平衡问题研究

摘要

混合品种装配线平衡问题是制造业面临的一个关键技术问题，对该问题的解决方案直接影响制造业的生产效率及单位产品成本。通过合理的改善，一方面可将企业设备的利用最大化，另一方面可以减少资源浪费，实现精益生产。然而，由于在制品品种繁多、各品种的比例可变，并且存在任务及作业时间差异，混合品种装配线较单品种装配线更为复杂，平衡难度更大。因此，开展对混合品种装配线平衡问题的研究具有理论意义与经济价值。
　　本文针对混合品种装配线的特点，结合生产中的影响因素，建立了符合实际生产过程的数学模型，并提出基于IWD算法的多目标混合品种装配线平衡问题求解方法。本文的主要工作如下：
　　(1)将IWD算法引入到混合品种装配线平衡问题领域：首先对IWD算法的编码规则、局部土壤更新规则及全局更新规则进行适应性改进；并对算法的节点转移规则重新定义，加入最大概率引导规则和随机搜索规则，形成混合机制的IWD算法，以增加算法的全局寻优能力。最后以多个标准问题为试验对象，验证了改进型IWD算法的有效性；并与遗传算法进行对比，试验结果表明IWD算法的求解速率和效果明显优于遗传算法。
　　(2)综合任务关联性最强、工作站数最少、工作负荷平衡系数最小三个目标，建立多目标混合品种装配线平衡问题的数学模型，以期数学模型与实际生产过程更相符。针对多目标混合品种装配线平衡问题，采用Pareto占优排序的方式对多个目标进行评价，并依据分层排序的结果对IWD算法进行改进，增加算法的寻优能力。最后对10个标准问题进行试验，试验结果表明考虑多目标函数时，求得的任务分配方案与实际更相符。
　　(3)以某集团LR系列发动机装配线实例为测试对象，验证了改进型IWD算法的有效性及数学模型的合理性。

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第1章 绪论

1.1 课题背景

1.2 混装线平衡问题的研究现状

1.3 IWD算法的提出与应用

1.4本文研究内容和结构安排

第2章 混装线平衡问题描述及数学模型

2.1混装线平衡问题的描述

2.2混装线平衡问题分类

2.3第?类和第Ⅲ类问题的数学模型

2.4本章小结

第3章 IWD算法改进及应用

3.1 标准IWD算法原理

3.2 求解混装线平衡问题的IWD算法

3.3 实例验证与分析

3.4本章小结

第4章 考虑任务关联性的多目标混装线平衡问题

4.1任务关联性评价指标

4.2 IWD算法改进及执行流程

4.2实例研究

4.3本章总结

第5章 多目标混装线的应用实例研究

5.1发动机总装线描述

5.2发动机总装线的相关数据

5.3发动机装配线实例求解

5.4 本章小结

第6章 总结与展望

6.1全文总结

6.2研究不足与展望

致谢

攻读硕士学位期间所发表的学术论文及研究成果

参考文献