混流装配线平衡问题的集成建模及求解系统研究

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装配线是生产制造领域重要的作业方式,在企业生产活动中占据重要地位。由于市场竞争日益激烈和客户需求多元化的影响,为了满足可以同时对各种结构上相似的同属性的产品进行加工、装配,因此混流装配线得以广泛应用。因为实际生产活动中考虑的因素越来越多,导致越来越多的实际约束加入到混流装配线平衡问题中,由于其复杂性导致尚未出现对该问题的综合模型通用的求解手段,所以本文以不同优化目标下考虑力求囊括工程问题中的多种实际约束的混流装配线平衡问题为研究对象,对该问题的统一建模和通用求解系统展开研究,工作内容和成果如下:(1)对混流装配线的平衡问题进行了广泛的调研,总结和归纳了该问题下常见的包括最小化工作站数量、最小化生产节拍、最小化平滑指数三类目标函数和包括分区约束、分配限制约束、人因约束、不确定作业任务时间约束、不确定需求约束五种实际约束的来源、分类以及在工程问题上存在的必要性,通过对目标和约束进行改进和集成,进而建立该问题下的通用混合整数规划数学模型,并在此基础上构建了约束模板库,用以提升建模效率。(2)对于混流装配线平衡问题的求解方法,本文通过数学规划方法来对该问题的模型进行精确求解,同时提出了元启发式方法中的遗传算法对较大规模的问题进行求解,进而实现通过数学规划方法和遗传算法对混流装配线平衡不同规模问题的求解,通过对带有基本约束下的算例的求解分析来验证了所建模型和求解方法的正确性和可行性,最后利用所建立的通用模型成功实现了对于实际工程问题中带有不同实际约束算例的求解。(3)本文基于图形用户界面(GUI)搭建了混流装配线平衡问题通用求解系统,该系统将该问题的通用模型和求解方法进行封装,通过选择目标函数和不同约束条件的组合将该问题下的各类问题的快速建模进行解决从而实现了通用求解,进而实现该研究成果的关键技术集成。综合以上研究成果,本文针对混流装配线平衡问题提出了通用建模并开发了针对此问题的统一的求解系统,经过实例验证,该系统可用于实际生产中的绝大多数各类混流装配线平衡问题的解决。
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