基于交替迭代遗传算法的多级车间生产计划与调度的集成优化

为了提高多级生产系统的运作效率,研究了一类多周期的多级车间生产计划与调度的集成优化问题,该生产系统由一级混批Job-shop车间和一级混流装配车间串联而成.首先建立了该类集成优化问题的混合整数规划模型,该模型从上下游生产车间的需求关系出发,综合考虑上下游车间的物料平衡、设备负荷以及开工位置等约束条件,同时满足优化上下游生产线的费用目标.然后提出了一种交替式混合遗传协调优化算法求解该集成优化问题,其主要思想是给定计划用一种混合遗传算法求调度,反过来给定已求调度用另一种混合遗传算法求取新计划,如此不断交替使用2种混合遗传算法实现计划与调度的同时优化.仿真结果证明了该方法的可行性和有效性.     

汽车轴承支架生产线的仿真建模与优化研究

基于Flexsim仿真软件对某精密机械加工公司的汽车轴承支架生产线进行优化改造.首先识别生产线存在的问题,包括产能不足、设备和人员利用率不均衡等,接着建立生产线的仿真模型,有针对性地提出对工序、设备、布局和人员等几方面的仿真优化方案,最后实证研究表明,使用仿真软件进行生产线的优化,可以减少投资,缩短生产周期,是快速实现生产线改造、满足市场需求的有效途径,对提高企业的经济效益有极大的促进作用.     

汽车轴承支架生产线的仿真建模与优化研究

基于Flexsim仿真软件对某精密机械加工公司的汽车轴承支架生产线进行优化改造.首先识别生产线存在的问题,包括产能不足、设备和人员利用率不均衡等,接着建立生产线的仿真模型,有针对性地提出对工序、设备、布局和人员等几方面的仿真优化方案,最后实证研究表明,使用仿真软件进行生产线的优化,可以减少投资,缩短生产周期,是快速实现生产线改造、满足市场需求的有效途径,对提高企业的经济效益有极大的促进作用.     

制造执行中订单投放顺序与工件加工批量集成决策

针对车间制造执行过程中如何同时确定生产订单投放顺序和工件加工批量问题,提出了一种基于仿真优化的集成决策方法. 该方法包括遗传算法和离散事件仿真模型两部分:遗传算法采用分段编码方案,分别表示订单投放顺序和工件加工批量,通过遗传操作生成订单投放方案;以订单的平均流通时间为目标函数,利用仿真模型对每个方案进行评估,并将评估结果反馈到遗传算法中,作为遗传进化的依据. 以某研究所的机加车间为例,验证了该方法的可行性和有效性.     

面向低碳的车间生产过程数字孪生建模

智能制造关键技术的不断突破及其在制造业的快速应用极大地改造着传统车间的生产模式．现代企业的生产方式逐渐朝着集成化、复杂化和智能化方向发展,给车间生产过程低碳运行目标带来挑战．为了提高车间生产过程能耗管理的质量与实时性,提出了一种面向车间能耗管理的数字孪生建模方法．基于物理生产车间的生产资源与车间布局方案搭建虚拟生产车间,通过物理与虚拟车间设备运动信息的交互为几何模型添加运动关系,并结合生产节拍建立车间运动规律的数字孪生模型;采集单机物理生产设备随加工参数变化的能耗数据,使用BP神经网络建立多设备的能耗模型,基于获取物理与虚拟车间实时交互的能耗数据建立车间能量流动规律的数字孪生模型．最终实现包含动态能耗信息的车间生产过程数字孪生建模．同时基于该数字孪生模型提出了一种面向车间生产过程的能耗优化方法,结合刀具寿命、机器人运动平稳性、生产时间等多源评价指标建立多目标优化函数,获取数字孪生模型中的动态能耗数据并应用蜂群算法实现对车间低碳生产需求下的多设备加工参数协同优化．最后以给定工件的生产过程为例,对所提数字孪生建模方法和建模效果进行验证,实验结果表明借助该数字孪生模型环境下的生产过程优化方案...     

基于Flexsim仿真技术在生产线上应用研究

制造企业的生产系统越来越复杂,为了科学地规划与布局生产线,越来越有效的方法是计算机仿真.为此,基于Flexsim仿真软件对浙江某有限公司炼漂车间生产系统进行仿真分析,以发现现有生产系统中的问题,进而对其进行改造,并对改造前后的生产线进行对比分析,得到生产系统仿真优化后的结果.     

制造物联网环境下动态制造资源建模与服务组合优化

目的:在制造物联网的环境下,合理运用制造资源的实时动态信息优化制造车间的服务能力,实现制造资源的最优整合.方法:以制造车间中的人力、物料、设备3种主要制造资源为研究对象,对其进行服务化建模,设计了一种基于上下文感知的制造资源服务发现机制,采用了基于灰色关联度的多目标综合评价方法,优化服务组合方案.结果:所采用方法的运行时间能够保持在2500 ms的可以接受范围内,所提机制随着制造任务增加,组合成功率可提高10%左右。结论:所提机制与采用的方法在保持资源组合响应效率的同时提高了可靠性.     

半导体制造过程的多工序协同控制模型

针对半导体制造过程的多工序质量控制,提出一种协同控制模型.该模型由目标优化、设备选择和设备控制3层组成.目标优化层利用目标优化模型对下游关键工序参数的目标值进行优化,补偿上游工序偏差对产品质量特征的影响;设备选择层综合考虑设备性能、生产时间以及设备的可利用性,选择处于最佳状态的设备完成相应的工序操作;设备控制层对选定的设备进行Run-to-Run控制,降低产品批次间的差异.从某半导体制造车间采集多道关键工序的测试数据,建立协同控制模型.通过基于生产数据的仿真,证实协同控制模型能够改善产品质量,提高设备效能和生产效率.     

装配型制造业生产现场的三维图形仿真建模

装配型制造业生产线流程长,流转控制复杂,传统的仿真建模技术不能满足对复杂生产制造过程进行仿真的要求.文中通过对装配型制造业生产制造系统结构特点及运行方式的研究,结合面向对象的设计方法和虚拟仿真技术,给出了面向生产制造过程的三维图形仿真建模机制及实现方法,进而从应用层角度出发,开发了一种可视化的三维图形仿真平台.该系统实现了制造车间布局的计算机仿真,可帮助设计人员确定车间的最佳设计方案.     

制造单元快速构建技术研究

针对制造单元的快速构建和提高可实施性的问题,提出了一种采用聚类分析与启发式算法相结合的解决方案. 在零件存在多工艺路线、工序存在多可选设备的基础上,综合考虑加工时间、加工顺序、生产批量、设备能力、任务交货期等实际生产约束条件,以最短加工时间、最佳设备及单元平衡、最少跨单元加工等作为重构优化目标,重视生产瓶颈环节的识别和处理,采用设备单元构建、资源优化分配和单元负荷均衡的三阶段处理技术,实现了制造单元的快速构建,导出了零件族、设备集合以及瓶颈问题的解决方案,并通过实例验证了算法的有效性.     

基于网络特性的产品制造过程节点重要度评估

车间中重要资源状态的变化将会影响整个生产过程(推迟交货期、浪费资源等)。针对资源的重要性评判问题,结合复杂网络理论在复杂系统分析上的优势,将产品制造过程中的各设备资源定义为网络中的节点。根据任务路线的流向,构建制造过程多任务加权有向网络模型;同时基于所建立的车间制造网络,考虑资源节点自身属性及其相邻节点对其重要度的影响。综合度中心性、聚类系数及接近中心性三项网络特征参数,提出一种多属性决策算法评判节点的重要程度。最后,以变压器产业某个生产车间实况为例进行Flexsim仿真,通过仿真结果与该算法的对比验证其实用性和正确性。     

分批次均衡处理的非对称三车间综合调度算法

针对复杂产品在非对称三车间生产调度的问题,提出分批次均衡处理的非对称三车间综合调度算法。该算法先按设备所在车间属性将设备分成非对称资源、局部对称资源和对称资源。对非对称资源上工序根据设备属性确定车间,局部对称和对称资源上可按加工工序采用批次处理,其中部分工序按提出的工序关联策略确定车间,不能确定车间的工序形成缓存集,按提出的排列均衡调整策略确定集中工序的车间。已确定车间工序采用长路径等策略确定调度次序,再根据工序约束条件确定加工时间。通过实例分析,该算法可在二次复杂度内解决非对称三车间综合调度,提高非对称设备利用率。      

基于Flexsim啤酒包装生产线仿真与优化

通过对啤酒生产过程的研究,为了提高啤酒包装生产线效率,根据啤酒包装生产线的特点,基于数学模型分析了输送带速度和酒瓶之间的纵向距离对啤酒包装生产线的影响.运用Flexsim仿真软件对啤酒包装车间进行仿真,针对瓶颈工序提出改善方案.然后基于Flexsim进行验证,结果表明单位时间效率显著增加,提高了车间产能,证明改善方案可行.     

基于目标级联法和粒子群算法的柔性分布式车间调度

针对传统的单车间调度优化不能满足分布式车间调度优化的需求,提出一种基于目标级联法和粒子群算法的层次化柔性分布式车间调度优化模型,其中的生产计划层负责零件的分配,车间调度层负责零件加工路线的规划.以2个柔性制造车间组成的调度优化问题为例,验证该调度模型的有效性.研究结果表明:所提出的模型在将加工零件合理地分配到适当车间的同时,实现了零件加工路径的规划,从而为解决柔性分布式车间调度优化问题提供一种有效方法.     

海工装备生产车间可重构制造单元动态布局方法

为满足海工装备品种多、批量小的生产特点,具有多个可重构制造单元的海工装备生产车间需要及时做出布局调整。针对此问题,将改进非支配排序的遗传算法-II(NSGA-II)应用于车间的设备动态布局优化过程,结果显示,求得的Pareto前沿具有良好的分布性。建立了相应的求解数学模型,并用Matlab软件进行求解。结合实例采用仿真软件对求解的布局结果建立仿真模型,并进行仿真分析,为设备布局的选用和改进提供决策依据。     

钢铁企业轨梁万能生产线仿真建模

针对钢铁企业的轨梁万能生产线在生产中存在的新产品调试生产周期过长、生产瓶颈不易诊断、设备利用率低等问题,分析了钢铁企业轨梁万能生产线不同于传统离散制造以及流程制造过程的特点,在此基础上建立了半连续半离散的轨梁万能生产线的Petri网模型和各设备的仿真组件模型,开发了轨梁万能生产线的仿真系统,并用一个实际的工程应用案例,验证了该仿真模型及其系统的可操作性以及有效性,达到了提高生产现场轨梁万能生产线的生产效率和产能的目的.     

可重构制造系统的车间作业调度策略

提出了一种实用的分层调度策略 ,通过对制造系统组织的重构 ,以最小作业生产延迟和最大系统设备利用率为目标产生可行的次优调度方案 .该策略分 3个阶段 :首先 ,采用增广拉格朗日松弛法获得复杂可重构制造系统的车间作业预调度方案 ,该方法能将复杂作业调度问题分解成多个任务层的子问题 ,通过求解子问题获得任务的作业时间和对应工序加工的生产设备类型 ;然后 ,对制造系统进行组织重构以形成多个虚拟制造单元 ,旨在使制造单元内的生产设备间物流传送 (由自动导航小车承担 )费用最小 ;最后 ,通过离散动态规划形成虚拟制造单元的生产作业调度次优可行方案 .通过数值仿真分析 ,该策略能针对快速变化的产品需求 ,有效地重构生产制造系统 ,产生次优的调度方案 .     

基手RFID的数字化制造车间物料实时配送方法

针对当前数字化制造车间物料配送问题,提出了一种基于射频识别技术的数字化制造车间物料实时优化配送新方法．对数字化制造车间资源进行精确布局,在采用RFID技术对物料配送小车进行实时位置跟踪的基础上,建立数字化制造车间物料配送路径优化模型并采用分支定界算法对模型进行解算,实现配送小车的物料配送路径优化与实时导航;开发了基于RFID的数字化制造车间物料配送系统,验证结果表明：所提出的方法能够有效解决数字化制造车间的物料配送路径优化与实时导航问题,为实现数字化制造车间的准时生产（JIT）奠定了基础．     

基于RFID的数字化制造车间物料实时配送方法

针对当前数字化制造车间物料配送问题,提出了一种基于射频识别技术的数字化制造车间物料实时优化配送新方法.对数字化制造车间资源进行精确布局,在采用RFID技术对物料配送小车进行实时位置跟踪的基础上,建立数字化制造车间物料配送路径优化模型并采用分支定界算法对模型进行解算,实现配送小车的物料配送路径优化与实时导航;开发了基于RFID的数字化制造车间物料配送系统,验证结果表明:所提出的方法能够有效解决数字化制造车间的物料配送路径优化与实时导航问题,为实现数字化制造车间的准时生产(JIT)奠定了基础.     

基于遗传算法的TFT-LCD冲压生产线布局优化

为提高薄膜场效应晶体管液晶显示器(TFT-LCD)产品的生产效率,基于遗传算法对传统冲压生产线布局进行优化研究.以生产线物流费用最低为目标函数,生产车间总长度、总宽度和设备间保留最小间距等为约束条件,建立了TFT-LCD冲压生产线数学模型,通过编程求得优化解,并根据生产现场实际与自动化改造情况调整出较好布局优化方案.按优化方案进行试生产的测算结果表明,优化布局方案实施效果良好,与优化前布局相比,生产背板周期时间提高了25％,生产线平衡率提高了10％,日产量提高了33.3％,成本降低了25％.