NSGA-Ⅱ在多品种变批量军工制造企业数字化车间设备布局的算法研究

摘要

军工制造企业是国防事业的重要组成部分,不同于普通制造业,军工制造具有独特的生产特点——研产混线,使得军工制造企业必须面临稳定产品与试制产品的不断变化。多品种变批量的生产模式的迫切转变,给具有研产混线特点的军工制造企业带来了更严峻的考验,企业需要提升自身生产能力,提高生产加工的快速响应能力。设备布局是车间生产运行的重要环节,是车间生产运作能否保持柔性好、响应快、消耗少的重要因素。随着制造理论的更新而不断变化,多品种变批量的生产模式要求考虑多个阶段的生产模式,阶段之间根据生产需要进行设备重构。现存大多数研究均为静态或单目标设备布局,难以满足设备布局发展的需要。本文将A企业的某车间设备布局作为研究对象,分析了军工制造业多品种变批量生产模式的特点,建立了引信车间的动态多目标设备布局模型,并应用改进的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)对某车间布局问题进行分析和解决。
　　本文的主要工作包括以下几个方面:
　　首先,总结多目标动态设备布局问题的研究现状与研究思路,分析了军工制造业多品种、变批量生产制造模式的特点,并对车间设备布局问题的概念、原则和特点做了详细说明;
　　第二,针对本文所研究的多目标动态设备布局问题的特点,根据一定的原则将其布局目标、约束条件等做了详细分析,并给出了适用于本课题的车间布局数学模型;
　　第三,分析了非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)的基本原理与求解流程,设计了适用于多目标动态设备布局的问题模型求解的改进算法,并对算法的操作流程做了详尽说明。
　　第四,应用实例对本文提出的多目标动态设备布局问题数学模型与求解算法进行应用与方法验证。分析了A企业引信加工车间生产物流等信息。根据该车间的特点与已知信息,设计改进后的NSGA-Ⅱ算法的参数,利用Matlab R1009b进行编程,对该布局问题进行求解,最终得到多个设备布局方案;并利用Delmia/Quest仿真软件对备选方案进行分析,最终验证了该数学模型与求解算法的可行性与有效性。

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1.绪论

1.1 研究背景

1.2 研究目的与意义

1.3 国内外研究现状

1.4 研究内容与结构

2 车间设备布局基本理论

2.1 车间设备布局定义

2.2 设备布局目标与基本原则

2.3 车间设备布局基本形式

2.4 本章小结

3 军工制造企业多目标车间布局模型构建

3.1 多品种变批量生产车间布局分析

3.2 静态设备布局模型构建

3.3 动态设备布局模型构建

3.4 本章小结

4 基于NSGA-Ⅱ的多目标动态设备布局算法设计

4.1 NSGA-Ⅱ算法基本分析

4.2 多目标动态设备布局算法设计

4.3 多目标动态设备布局求解步骤

4.4 本章小结

5 军工制造企业车间设备布局应用

5.1 应用背景分析

5.2 加工车间物流分析

5.3 改进的NSGA-Ⅱ在该车间布局中的应用

5.4 求解结果分析

5.5 本章小结

6 结论与展望

6.1 论文结论

6.2 研究展望

致谢

参考文献

附录