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.      

基于多种群遗传算法的装配线平衡问题研究

产品在制造过程中,装配作业成本大约占制造成本的30%,装配线平衡问题是影响装配作业效率的关键因素。在装配线平衡研究中,提出在固定作业工位下求解装配线平衡的问题,建立了以生产节拍和工位负荷均衡为目标的装配线平衡优化模型,采用多种群遗传算法对固定工位下装配线的生产节拍、工序分配、工位负荷均衡、装配线平衡率进行求解,并基于MATLAB环境实现了多种群遗传算法的编码和求解。最后通过实例求解,验证了模型和算法的可行性。结果分析表明:装配线平衡问题得到了较明显的改善。     

装配线多技能作业人员优化配置模型

人员配置是影响装配生产效率的重要因素。针对装配人员岗位能力描述问题,提出了岗位适应度的概念,以技能等级和给定时间段内人员执行装配作业的累计时间为参数对岗位适应度进行描述,建立了以人员岗位适应度最大和装配线各工位之间作业人员岗位适应度差异最小为目标的装配线人员优化配置模型,设计了一种基于岗位适应度矩阵的启发式求解算法,通过举例分析验证了方法的可行性。     

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。     

基于多目标遗传算法的柔性加工线平衡优化

针对柔性加工线平衡问题,提出了生产线平衡的同时得到工位配置、操作分配与排序的方法.分析了操作间的优先关系约束、操作同工位约束和由机床性能、装夹方式、工件姿态决定的工位对操作限制的约束以及工位能力约束,以机床数量、生产线节拍、生产线平衡率为优化目标,建立了优化模型.设计了多目标遗传算法,采用启发式种群生成方法和解码方法,应用帕累托分级和共享函数法对可行解适应度值进行评价,保证解的分布性和均匀性.该方法应用于缸体生产线实例,获得了满意的非支配解集及多个线平衡方案,验证了方法可行有效.     

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.     

混流装配线车间内物料调度工位组划分优化法

基于准时制生产方式(JIT)提出对混流装配线进行工位组划分并安排配送车辆进行配送服务的优化方法.为保证混流装配线生产过程不发生缺料停产的情况,以配送车辆的承载能力与消耗工位配送时间窗为约束,配送车辆满载率与工位物料需求紧急程度为优化目标构建优化模型.运用遗传算法对模型进行求解,优化单个工作日总配送次数及配送车辆数量,给出配送工位组划分及车辆调度方案.最后,实例验证表明该方法具有可行性和有效性.     

TMC公司平衡装配线生产节拍研究

以TMC公司组装生产线为研究对象,运用模特法及秒表测时法测定了流水线各工位的作业时间,找出了影响流水线生产能力的瓶颈工位;依据ECRS(取消、合并、重排、简化)和动作经济原则改善了该流水线的节拍,包括对相关工位作业内容的重新分配、对生产流程进行重新布局.新方案的实施使该组装线生产能力提高了38.59%.     

多工位对象的控制系统设计

分析了某彩色显像管公司29″玻屏内表面清洗的控制要求和特点,设计了基于多工位的彩色显像管玻屏内表面清洗机自动化生产设备的控制系统,实际应用表明了系统设计的有效性.本系统的设计方案也同样适用于类似的多工位对象的控制系统.     

交货期窗口下的多目标作业车间调度问题

研究交货期窗口下的多目标作业车间调度问题.如果任务在交货期窗口内完工,则不受提前/拖期惩罚;如果在交货期窗口外完工,将导致提前/拖期惩罚.设计了基于协同多群体的多目标遗传算法（CMGA）,最后将此算法应用于作业车间调度的多目标优化问题,并和其他算法进行了比较.计算结果验证了CMGA在调度方面良好的搜索性能.     

基于聚类选址的区域能源系统站网布局优化规划

区域能源系统中能源站选址和管网布局规划是影响区域能源系统经济性的重要因素.综合考虑能源站选址、管网布局与负荷分布的特点,提出了基于聚类和最短路径算法的站网布局优化方法.首先,将最短路径权重作为聚类相似性度量,建立站网布局结构模型.然后以系统年均经济成本最小为目标,构架优化目标函数.最后以实际工程案例进行仿真分析,验证了该方法的有效性.所提出的方法可以对区域内能源站数量、选址以及管网布局进行综合优化,为区域能源系统站网布局规划提供理论参考.     

基于多目标协同优化算法的卫星结构优化设计

针对卫星系统中多目标、多约束、耗时的结构优化问题,建立了卫星结构的多目标协同优化模型.将协同优化方法与全局多目标优化算法相结合,并针对协同优化方法的缺陷采取一些改进措施,提出了协同优化方法与全局多目标优化算法(CO-PE)组合优化方法.以某卫星结构多目标优化问题为例,在iSIGHT优化软件中对卫星结构进行多目标协同优化设计,通过CO-PE组合优化方法获取Pareto最优解集.优化结果表明,多目标协同优化模型能够简化优化问题的复杂度,基于近似模型的CO-PE组合优化方法具有较好的准确性和高效性,对实际工程中类似的复杂结构优化问题具有一定的参考价值.     

基于改进粒子群算法的梯级水风光短期调峰优化调度

针对大规模风电、光电直接并入电网对系统调峰带来的负面影响,同时伴随高弃风、高弃光率的问题,本文提出通过利用水电输出通道将湖北一梯级水电站与附近风电场、光电场并入电网联合调峰的解决办法。首先分析了梯级水电站、风电和光电联合调度的必要性和可行性,提出了梯级水-风-光联合调峰策略,构建了以系统余留负荷均方差最小为目标函数的短期调度模型,最后利用收缩因子和改进粒子群算法求解。通过算例仿真得到,风光与梯级水电站共同参与系统调峰,调峰效果更好,改进后的PSO有更好的寻优精度和收敛速度。给未来实施梯级水电站与周围风、光电场联合调峰策略提供了参照。     

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.     

基于自适应网格混合机制的多目标粒子群算法

当粒子群算法(PSO)解决多目标优化问题时,由于PSO有较快的收敛效果,使得种群在寻优过程中多样性不足,易使算法早熟收敛.为有效设计多目标粒子群算法,提出基于自适应网格混合机制的多目标粒子群算法(ammmMOPSO).该算法采用自适应网格和混合机制的一种双重维护策略,以保证外部存档中的非劣解分布均匀,避免种群快速退化,...     

低辐射3G网络基站选址优化

针对民众因担忧电磁辐射而投诉日益增多导致通信基站选址困难的现状,在考虑基站覆盖范围和建站成本的同时,兼顾基站电磁辐射对环境的影响,提出了面向低辐射的3G网络基站选址优化方案.通过对基站选址原则及其典型基站的电磁辐射模型分析,建立了基于多目标的基站评价模型,设计了基于改进的免疫优化算法3G网络基站选址优化方案,并以模拟实验区域为对象进行了仿真实验测试.实验结果表明:本文提出的选址优化方案不仅能以较小的基站建设代价满足信号覆盖要求,同时也降低了基站电磁辐射的影响,获得了更好的社会效益.     

高速公路充电站选址定容问题的多目标优化方法

[目的]高速公路充电站位置选择和容量确定对电动汽车应用推广具有重要意义.[方法]针对高速公路充电站选址定容问题,通过引入充电站的平均适配率,即电动汽车的充电需求与当前充电站总容量之间的匹配程度,以充电站的建设成本最小和充电站的平均适配率最大为 目标建立了新的多目标优化模型.[结果]利用多 目标优化问题的NSGA-Ⅱ算法对模型进行了数值实验,验证了模型的有效性.此外,本文也进一步研究了出行车辆数量、充电桩功率以及续航里程对充电站的建设成本和适配率的影响.[结论]数值实验表明:本文提出的多目标优化方法可以得到更高的充电站利用率和更低的建设成本,为高速公路充电站的选址定容问题提供了更加科学合理的决策参考.     

基于能量惩罚的多机器人任务分配优化方法

针对多机器人任务分配中存在的能量消耗不均衡问题,提出了基于能量惩罚策略的遗传算法完成任务分配与任务序列的优化过程.首先,建立多机器人任务分配的数学模型,每项任务设定不同的难度系数,以机器人完成任务所消耗的总能量为优化目标,并确定安全能量的约束条件;然后在每次迭代中通过计算每个机器人相对平均能耗的超额进行能量惩罚以寻求能...     

均衡条件下加氢站的选址定容优化

目前氢燃料电池汽车逐渐被推广开,而燃料电池汽车充氢的加氢站十分匮乏.为了解决加氢站的选址定容问题,采用了多主体均衡优化方法,对市场均衡约束下的多位投资者投资加氢站的选址定容问题进行了研究.在研究的过程中,重点突出了为满足加氢服务长期均衡发展,投资者均是在充分分析了其他投资者可能的投资行为和氢燃料电池汽车驾驶员偏好的基础上做出的投资决策.     

复杂箱体零件柔性机加工生产线平衡优化

在分析复杂箱体类零件柔性机加工生产线平衡问题相关约束及优化目标的基础上,提出了在生产线平衡优化的同时得到各工位最优或接近最优操作排序的方法.在引入工艺及工位约束的基础上,综合考虑加工中心的换刀及转位功能,以生产线节拍最短和成本最低为目标建立优化模型.采用粒子群算法求解,提出了一种启发式的译码方法,使每个粒子都能映射到一个满足约束的生产线平衡方案,引入了Pareto档案集,实现了多目标优化并结合精英保留策略提高了算法效率.最后,通过实例验证了该方法的有效性.