汽车发动机装配线作业分析及AGV路径规划

摘要

本文以某大型商用汽车公司发动机外装配车间为课题的研究背景，通过实地调研，获得现阶段发动机外装配作业情况的现场资料。通过对其装配线目前存在的问题进行分析论证，运用瓶颈工位分割法，对装配生产线进行了相应的生产流程优化，重新设计作业编成。并对在装配线中所使用的自动化运输设备——自动引导小车(AGV，AutomatedGuidedVechicle)的路径进行分析，运用遗传算法(GA，GeneticAlgorithm)对AGV运行路径进行了规划。具体工作主要有:
　　1)针对发动机外装配车间的运行现状，分别从车间的总体布置、装配生产线作业情况、AGV使用情况三部分进行分析，提出目前生产运行所存在的主要问题。
　　2)针对装配生产线装配作业的作业编成不规范的问题，通过运用瓶颈工位分割法，对装配线进行了相应的生产流程优化，重新设计作业编成，经作业编成效率、日产量等指标的对比，验证结果较之前的作业编成更为科学、合理。
　　3)针对现有零件暂存区没有规范的布置标准，多处存在不同零件混放、同类零件重复摆放等问题，对零件暂存区进行了重新规划布置，采用SLP法，利用分析零件相互关系的原理，依次得出“零件相互关系表”、“零件综合接近程度关系表”和“零件位置布置关系图”，优化得出新的零件暂存区布置图。
　　4)AGV的路径规划。
　　(1)对AGV路径规划问题进行了理论分析，并对AGV路径规划研究现状进行了分析与研究;
　　(2)具体分析了本案例中AGV的行走环境，建立了有利于后期AGV路径规划的栅格模型;
　　(3)运用GA算法对AGV运行路径进行了规划，提出了“假设大距离绕行障碍物法”和“添加中间节点法”，用来实现AGV无障碍路径的规划，并随后用MATLAB进行仿真，验证了此方法的可行性;
　　(4)运用在解决路径规划类似问题中较成熟的连续型Hopfield神经网络(CNHH)算法，对案例中AGV的路径进行了重新规划，用MATLAB进行仿真，得出的结论验证了“假设大距离绕行障碍物法”和“添加中间节点法”两种方法的可行性与有效性。
　　本文创新点:
　　1)将SLP方法中的“相互关系表”、“综合接近程度表”和“位置布置关系图”等经典理论，运用到零件暂存区的规划布置问题中，在本案例中得到了合理的规划结果;
　　2)在AGV路径规划中，为了实现算法的自动避障功能，提出了“假设大距离绕行障碍物法”和“添加中间节点法”来控制算法的搜索过程，从而使AGV无障碍路径规划的实现，简捷、可靠、有效。
　　以上规划方法不仅在本案例中适用，在一定意义上也可以作为同类问题的规划解决办法加以推广。

目录

摘要

1 绪论

1．1 课题的研究背景及意义

1．1．1 研究背景

1．1．2 研究意义

1．2 国内外装配线发展情况及应用现状

1．3 AGV在制造业中应用

1．3．1 国内外AGV在制造业中应用

1．3．2 AGV在装配生产线中应用的意义

1．4 本文主要研究内容

2 发动机外装配车间现状与分析

2．1 装配车间总体布置现状

2．1．1 装配车间组成

2．1．2 装配作业现状

2．2 装配线工位与作业内容

2．2．1 基本工位及作业内容

2．2．2 产品产量情况

2．3 零件临时堆放区

2．4 现有AGV在装配生产线上的应用

2．4．1 现场AGV结构及运行情况

2．4．2 使用AGV后的效果

2．5 存在问题及期望达到的优化效果

2．5．1 存在的问题分析

2．5．2 主要规划工作

2．6 本章小结

3 装配生产线作业优化编成

3．1 装配线介绍及分类

3．2 发动机外装车间装配生产线作业编成

3．3 本章小结

4 装配车间零件临时存放区的布置规划

4．1 零件堆放现状及需改善情况

4．2 布置规划方法

4．2．1 零部件相互关系分析

4．2．2 零件相互关系等级划分

4．2．3 零件存放位置相关图

4．3 规划结果

4．4 本章小结

5 AGV系统路径优化

5．1 AGV路径问题概述

5．1．1 AGV路径问题

5．1．2 AGV路径问题的构成要素

5．1．3 AGV路径问题的研究现状

5．2 基于遗传算法的AGV路径优化

5．2．1 遗传算法与路径规划

5．2．2 环境模型的建立

5．2．3 基于GA算法求解

5．2．4 运算仿真结果分析

5．3 基于连续Hopfield神经网络的AGV路径优化

5．3．1 连续Hopfield神经网络概述

5．3．2 CHNN模型建立

5．3．3 MATLAB实现

5．3．4 运算仿真结果分析

5．4 本章小结

6 总结与展望

致谢

参考文献

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