面向汽车混流生产线的排产与调度问题研究

摘要

汽车的个性化定制服务将是未来汽车制造业的一个竞争焦点。而汽车的个性化定制服务意味着，一条生产线上将要同时生产各种型号的汽车。在这种混流生产模式下，传统的排产方式难以制定一个经济、高效的排产计划。因此本文将对整车生产流程进行建模，提取不同车间的生产队列特征作为模型的优化目标，并设计一套混合启发式算法用于求解，通过将本文算法与传统排产方法进行比较，来验证本文模型的有效性及算法的优越性。　　本文以长安汽车的总装车间、涂装车间、焊装车间、涂后缓冲平台、焊后焊冲平台为对象，分别建立了三个流水车间的订单排产模型和两个缓冲平台的车身调度模型，该模型有四个优化目标，分别是：①关键零部件的实际消耗速度与理想值的偏差；②装配关键零部件的工位的负荷；③涂装队列颜色的切换次数；④焊装列队车型的切换次数。　　针对该模型，本文设计了一套混合启发式算法用于求解，算法由改进适应度算子的遗传算法和基于出入站规则的启发式算法组合而成。该混合算法会对局部最优解有所偏好，在遗传操作时能够更好的将解的优势特征传递下去，从而提高搜索效率，并且通过调节一个平衡参数，可以在算法的优化效果和调度效率之间取得平衡。　　在带入数据进行了50次算例仿真之后，取最好的一次结果进行可视化动态仿真。通过对动态仿真的结果进行分析，验证了本文所设计的模型及算法的有效性。最后将长安汽车现有的排产算法与本文设计的算法在相同的条件下进行对比，本文所设计的算法能够同时对四个优化目标进行优化，且在小幅牺牲涂装和焊装车间的两个优化目标的情况下，可以使总装车间的两个优化目标大幅优于现有算法。而在放宽限制条件的情况下，现有算法仍与本文算法有一定差距，从而证明了本文所设计的算法的优越性。

目录

1 绪 论

1.1 课题来源

1.2 课题的背景与意义

1.3 国内外研究现状

1.3.1柔性制造系统研究现状

1.3.2车间调度问题研究现状

1.3.3汽车重排序问题研究现状

1.4 本文的主要研究内容与方法

2 汽车混流生产线排产与调度问题的数学模型

2.1 订单拉动式排产与车身调度流程概述

2.2 车间排产模型

2.2.1 总装车间的排产模型

2.2.2 涂装车间的排产模型

2.2.3 焊装车间的排产模型

2.3 缓冲平台车身调度模型

2.4 本章小结

3 汽车混流生产线排产与调度问题的求解

3.1 改进遗传算法求解总装车间排产双目标优化问题

3.2 基于出入站规则的启发式算法求解缓冲平台车身调度问题

3.3 混合启发式算法求解车间排产与调度问题

3.4 本章小结

4 汽车混流生产线排产与调度过程的动态仿真

4.1 缓冲平台的传感器布置方案

4.2 排产与调度过程的可视化

4.2.1 总装车间排产仿真

4.2.2 涂装车间排产仿真

4.2.3 焊装车间排产仿真

4.2.4 PBS缓冲平台车身调度仿真

4.2.5 WBS缓冲平台车身调度仿真

4.3 仿真方案与现有方案的对比

4.4 本章小结

5 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

附录

A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录

B. 作者在攻读学位期间取得的科研成果目录

C. 学位论文数据集

致谢