基于GA&SA的混流装配线平衡系统(MMALBs)的研究与实现

摘要

商品的标准化导致价格竞争不断地激化，而差异化产品订单的快速交货需求也给制造业带来的前所未有的挑战，混流装配线就在这样的环境中得以逐步发展。成为一种行之有效、高效的装配线组织形式，混流装配线的平衡与排序是其发展中最需要解决的问题。 本文在对柔性生产环境下的多品种混流装配线设计问题进行分析的基础上，结合四种不同型号的保险杠的装配工艺，提出了结合当量节拍、可变装配站与固定工作站的设计技术，并在进行了产品需求分析与预测的前提下，完成了混流U型装配线的设计，装配线的设计目标是各个工作站装配时间相对当量节拍波动最小。 通过对混流装配线平衡方法的分析，提出了基于装配线过载和闲置成本最低为目标的混流装配线的投产排序模型。针对该模型，在分析了遗传算法的优劣势之后，运用模拟退火算法(SA)对标准遗传算法(GA)进行改进，通过运算结果对于操作方法不断修正，最后使用改进后的混合遗传算法对该模型进行了求解。 整个装配线的有效运作，从装配线最开始的设计布局、平衡到优化排程，都非常复杂，但是在理论上这些问题已经得到了较好地解决，而且国内外学者都在不断进行深入得研究，然而在这一领域却一直存在着一条理论和应用之间的沟壑，那就是在生产第一线的工业工程师们很难理解复杂的模型和算法。所以说，混流装配线的出现，使得装配线平衡系统的开发，也就是解决NP难问题的一种可用型工具的开发变得刻不容缓。 本文设计了一个基于GA&SA的混流装配线平衡系统对不同需求比例的投产方案进行了求解。该系统平台的输入是每个投产排序周期的四种产品的需求比例，输出是满足平衡模型目标的最佳投产排序方案。该系统使用SQLServer作为后台数据管理系统，C＃作为编程语言在VisioStudio．NET平台上实现。 最后给出一个实际的系统实现案例，通过不同参数、算例的试验，得出算法有效程度、范围等方面的判断与分析。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1论文的选题背景和意义

1.1.1选题背景——制造业面临的挑战

1.1.2选题意义

1.2国内外的研究现状与文献综述

1.2.1混流装配线的设计与布局

1.2.2混流装配线的平衡问题

1.2.3装配线平衡的研究思路

1.3本文的主要内容及结构安排

第2章基于工作站负载最小波动的混流装配线的设计

2.1混流装配线设计需要解决的问题

2.2产品的需求分析与预测

2.3混流装配线的逻辑设计

2.3.1装配线的逻辑设计方法概述

2.3.2基于工作站负载波动最小的混流装配线的设计

2.4混流装配线的布局设计

2.5本章小结

第3章混流装配线的平衡模型

3.1平衡研究过程的影响因素

3.2混流U型装配线的平衡与排序设计

3.2.1混流装配线的一般排序模型

3.2.2本课题的混流U型装配线投产排序的目标函数

3.3本章小结

第4章混合模拟退火的遗传算法

4.1求解混流装配线平衡的主要算法

4.1.1人工智能算法

4.1.2最优解算法

4.1.3试探算法

4.2遗传算法

4.2.1遗传算法的产生与发展

4.2.2遗传算法的基本概念

4.2.3遗传算法的特点

4.2.4标准遗传算法的关键参数和运算过程

4.3模拟退火算法

4.3.1固体退火过程

4.3.2 Metropolis准则

4.3.3模拟退火算法的关键参数和运算过程

4.4一般混合模拟退火算法的遗传算法的运算流程

4.4.1混合两种优化算法的出发点

4.4.2混合模拟退火的遗传算法设计

4.5本章小结

第5章用改进的混合遗传算法求解本模型的全过程

5.1混流装配线平衡的数学模型

5.2混合遗传算法的设计

5.2.1编码——基于产品类型的编码

5.2.2可行的初始种群的产生

5.2.3适应度函数的设计

5.2.4选择——基于比例选择算子和最优保存策略的综合选择算子

5.2.5基于位置的交叉

5.2.6混合模拟退火操作的变异算子

5.2.7终止条件的判断

5.3本章小结

第6章基于.NET和SQL Server的系统实现

6.1系统功能设计

6.2数据库设计

6.2.1数据库的概念设计

6.2.2数据库的逻辑设计

6.3基于OOP的系统设计与开发

6.3.1面向对象的程序设计思想和Visio Studio.Net C#设计语言

6.3.2MMALB系统开发模式

6.4系统运行示例以及算法有效性分析

6.4.1系统运行示例

6.4.2算法有效性分析

6.5本章小结

第7章总结与展望

致谢

参考文献

附录 核心算法代码

个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果