考虑能效的多机器人协同装配线平衡方法

为解决工位内多机器人的协同装配问题,以装配线的节拍、能源的总消耗以及机器人的总投入成本最小为优化目标,建立了工位内多机器人协同作业的装配线平衡问题的数学模型.在此基础上,提出了一种基于工位码、任务码、机器人码三层编码的多目标混合帝国竞争算法,该算法融合了非支配排序遗传算法的排序规则,并引入了延迟爬山算法,以提高算法的搜索性能.最后,对算法进行仿真实验,结果表明该算法是有效、可行的.      

应用柔性工位边界的装配线

为解决传统刚性工位边界装配线在作业时间具有较大不确定性时出现大量未完成作业的问题,提出一种在工位之间引入重叠工作区域(即边界重叠区)、采用柔性工位边界替代传统刚性工位边界的一个柔性装配线系统的生产组织方式。建立了基于离散Markov过程的柔性装配线数学模型,提出了一种基于二分法的关于最小节拍时间的求解算法,从理论上证明了在特定未完成率下关于最小节拍时间的求解函数为单调递减函数,并给出了最小节拍时间的求解范围。一个简单的六工位装配线的算例计算结果表明:当边界重叠区长度占各工位长度16%和30%时,最小节拍时间与传统刚性工位边界装配线相比,降低至88.45%和83.45%,验证了柔性工位边界装配线能够有效地降低未完成作业的数量、提高装配工人平均利用率、提高装配效率。     

预防维护下装配线平衡的集成优化

在装配线生产过程中,当某个工位的设备突发故障时会导致全线停工,带来重大的经济损失,为此本文提出预防维护下的装配线平衡问题,对正常生产和设备维护两种情形下的生产负载进行集成优化。以给定工位数量下正常生产节拍、预防维护时的生产节拍以及两种模式切换时的工序调整数量的最小化为目标建立数学模型,采用遗传算法进行求解。案例分析表明,预防维护下的装配线平衡可有效实现正常生产与设备维护之间的快速切换,保证生产的高效性和稳定性。     

考虑切换时间的机器人装配线平衡优化方法

考虑装配过程中的切换时间,以装配线的工位节拍最小为优化目标,建立了机器人装配线平衡问题的数学模型.在此基础上,将自适应策略引入模拟退火遗传算法框架中,构建了自适应模拟退火遗传算法.以轿车制造车身车间左前门内板总成的焊接装配为例,分别对比了标准遗传算法、模拟退火遗传算法及自适应模拟退火遗传算法在解决该问题方面的性能,结果表明自适应模拟退火遗传算法在解的性能和算法收敛性两个方面表现出了较大的优势.     

基于有向网络理论的U型装配线平衡问题研究

针对制造企业的复杂装配线工作站优化设计和生产柔性化要求,提出基于有向网络理论的解决办法.首先结合装配线平衡问题简单算例,说明装配流水线作业流程图满足有向图特征,并用矩阵表示,将复杂网络图信息转换为可计算的数据信息,实现了流水装配线平衡的计算机计算与程序设计.其次以29个节点装配流程为例,在满足作业元素的时间、流水节拍以及作业元素优先关系的约束条件下,以装配线时间损失率最小为优化目标,建立装配线平衡问题的数学模型.最后利用有向图网络理论计算装配线平衡问题和U型装配线设计,平衡率达到93.81%,验证了有向网络图理论求解生产线平衡问题的合理性和有效性,并实现了计算机程序计算.本研究为制造企业大型流水线设备自动化设计提供了一种新方法.     

基于信息熵和Lempel-Ziv的生产线复杂性测度与线平衡

生产过程中的不确定因素常常造成生产线各工作站工作负荷不均,整线生产节拍紊乱甚至出现瓶颈工位等问题,最终导致平衡失效.针对此问题提出作业元素复杂度、工作站复杂度和整线复杂度测度方法,建立以平衡率最高、复杂度均衡指数最小和整线复杂度最小为目标的多目标优化模型,设计生产线平衡算法求解作业元素最优划分,并应用实例对方法进行验证.研究结果表明,该方法能够在保证生产线平衡率最高的同时,均衡工作站间复杂度差异和降低整线复杂度,避免不确定因素累积而导致生产线平衡失效,提高生产系统鲁棒性.     

操作时间不确定时第一类多产品混合装配的鲁棒平衡

在人工作业装配线上,操作时间长度在一定范围内波动,导致确定条件下的装配线平衡模型不再具有较优性,甚至失效.文中针对在生产节拍给定的条件下求最小工位数的第一类装配线平衡问题,分析多产品混合装配线的平衡特点,基于整数规划建立其确定型平衡模型;通过线性规划模型及其在有界不确定条件下的鲁棒对等表达式,建立了在操作时间为给定变动范围内的不确定变量时多产品混合装配的鲁棒平衡模型.实例分析表明,基于该模型所求的解在给定的操作时间变动范围内是鲁棒最优解.     

任务分区及工位约束下装配线第二类平衡研究

装配线平衡直接影响产品产量,也是在装配线布局初始或重构时所必须面临的问题.针对第二类装配线平衡问题(ALBP-2),构建了一种考虑优先关系约束、任务分区约束和工位约束的多目标优化模型.为提高模型求解效率,采用逐步缩小节拍搜索范围的动态步长方法,提出基于自动机回溯算法的改进粒子群算法,提高了任务分配合理性,快速搜索出具有最小节拍和负载平滑系数的任务分配方案.引入任务分配矩阵表示每个工位上的任务分配情况,使结果描述更加明确.通过案例分析验证了所提模型和方法的有效性.     

随机型混流双边装配线仿真分析

在现有的确定型混流双边装配线平衡问题的基础上,考虑装配作业时间不确定性的特点,通过e M-Plant仿真软件建立了随机型混流双边装配线的仿真模型。该仿真模型对装配作业过程中可能遇到的不确定因素(工人作业时间随机变动)进行了仿真运行分析,仿真结果说明了:作业时间不确定因素对双边装配线各工位的平衡状况有重要影响。     

工作要素在装配线中分配与其平衡率的研究

随着信息与时代的飞速发展,我国电子产品的大量需求订单导致企业装配线超负荷运行,装配线"瓶颈"现象凸显。为了解决装配平衡问题,部分企业采用之前的启发式工位分配方法,但是未能达到最优状态。借助最大化候选原则和Kilbridge&Wester法安排工作要素,使用Lingo11.0求解构建数学模型的平衡率、平滑指数以及节拍做对比,以此发现三者之间工作要素的不同安排影响整个装配线平衡率,且构建数学模型求解的平衡率较高。通过电子仪器装配线实例分析,证明数学模型的有效性,能够满足各项工艺要求,求解结果能有效解决其装配线平衡问题。