基于Pareto人工鱼群算法的多目标斗链式拆卸线平衡特性研究

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科技的快速发展加快了产品更新换代的步伐,由此产生大量废旧机电产品。实现废旧机电产品的拆卸回收再利用不仅符合绿色制造的要求,还能缓解日益紧张的资源需求局面,且为拆卸企业带来巨大的经济效益。拆卸线是实现规模化、自动化拆卸作业的必然选择,拆卸线平衡问题的研究具有重要的理论研究意义和广泛的实际应用价值。传统生产线中固定工作站节拍时间的作业方式很难实现生产线的平衡,而斗链生产组织方式具有高度的平衡性,通过理论分析与数值仿真验证了考虑回取速度时斗链系统依然具有平衡性。进而建立了基于斗链生产作业方式的拆卸线平衡问题数学模型,该模型包含多个优化目标,不仅考虑了生产线的平衡特性,还需尽早拆卸需求高、有危害的零部件,并尽可能减少拆卸方向改变次数,以满足对拆卸生产系统经济高效、安全环保等先进制造工艺的要求。在求解多目标拆卸线平衡问题时,为克服传统求解方法不能很好的均衡存在多个冲突的目标、求解结果单一等不足,设计了一种基于Pareto解集的多目标人工鱼群算法。为提高人工鱼的寻优能力,采用随机交叉操作指导人工鱼向最优拆卸方向觅食。通过拥挤距离不断筛选觅食、聚群、追尾行为过程中的非劣解,实现了各行为结果的多样性,并将外部档案中的非劣解添加到算法迭代种群中,加快了算法的收敛速度。通过实例验证了所设计算法具有较好的收敛性与分布性,进而对不同规模任务的算例进行求解,得到多种平衡方案,对比已有算法结果,验证了所设计算法的有效性与优越性。将所建立的模型和所设计的算法应用于实际拆卸线中,在求解回取速度相同的3人作业的发动机斗链式拆卸线平衡问题中得到16种平衡方案,在求解回取速度不同的5人作业的打印机斗链式拆卸线平衡问题中得到20种平衡方案,均实现了生产作业的平衡,提高了有效作业时间,为决策者提供了广泛的决策空间。因此,本文所建立的模型和所设计的算法能够较好的解决拆卸线平衡问题,有效改善了线平衡问题,具有较强的适用性和广阔的应用前景。
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