混流轿车总装配线的动态规划与仿真优化研究

第１２卷第４期２００６年４月

计算机集成制造系统

ＣｏｍｐｕｔｅｒＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＳｙｓｔｅｍｓ

Ｖｏｌ－１２Ｎｏ．４

Ａｐｒ．２００６

文章编号：１００６—５９１１（２００６）０４—０５２６一０７

混流轿车总装配线的动态规划与仿真优化研究

曹振新１’２…，朱云龙１，李富明１’２

（１．中国科学院沈阳自动化研究所，辽宁沈阳１１００１６；２．中国科学院研究生院，北京１０００３９；

３．浙江师范大学机电工程学院，浙江金华３２１００４）

摘要：为设计合理的轿车总装线和提高生产效率，分析了其总装工艺流程及特点。建立装配线负荷平衡的数学模型及在３种不同阶段时的目标函数，确定了设计参数的上下界限并分析了各种启发式求解算法。采用最小生产循环来研究混流装配线的产品投产排序问题，建立了基于闭环工位时间移动窗口的最小化装配线空闲与超载时间和准时生产环境下零部件消耗速率均匀化的目标函数，并分析了３种优化算法。在数字化工厂软件ｅＭ—Ｐｏｗｅｒ的平台上建立了轿车总装车间的底盘工段与分装工段部分工位的仿真对象模型及控制逻辑。最后，进行了生产评估并验证了所建模型的有效性。

关键词：混流装配线；平衡；排序；仿真

中图分类号：ＴＰ２９文献标识码：Ａ

Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｄｙｎａｍｉｃｐｌａｎｎｉｎｇ＆ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆ

ｍｉｘｅｄｍｏｄｅｌｇｅｎｅｒａｌａｕｔｏｍｏｂｉｌｅａｓｓｅｍｂｌｙｌｉｎｅｓ

ＣＡＯＺｈｅｎ－－ｘｉｎｌ’２”，ＺＨＵＹｕｎ—ｌｏｎ９１，ＬＩＦｕ—ｍｉｎ９１’２

（１．ＳｈｅｎｙａｎｇＩｎｓｔ．ｏｆＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ１１００１６，Ｃｈｉｎａ；

２．ＧｒａｄｕａｔｅＳｃｈ。ｏｆＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００３９，Ｃｈｉｎａ；

３．Ｓｃｈ．ｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌ＆ＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇ．，Ｚｈ＠ａｎｇＮｏｒｍａｌＵｎｉｖ．，Ｊｉｎｈｕａ３２１００４，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＩｎｏｒｄｅｒｔＯｒａｔｉｏｎａｌｌｙｄｅｓｉｇｎｔｈｅｇｅｎｅｒａｌａｓｓｅｍｂｌｙｌｉｎｅａｎｄｉｍｐｒｏｖｅａｓｓｅｍｂｌｙｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，ｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｆｌｏｗｏｆｇｅｎｅｒａｌａｕｔｏｍｏｂｉｌｅａｓｓｅｍｂｌｙａｎｄｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌｏｆｌｏａｄｂａｌ—ａｎｃｉｎｇａｎｄｄｉｆｆｅｒｅｎｔｏｂｊｅｃｔｉｖｅｆｕｎｃｔｉｏｎｓｉｎｔｈｒｅｅｄｉｆｆｅ，ｒｅｎｔｐｅｒｉｏｄｓｗｅｒｅｂｕｉｌｔ．Ｔｈｅｕｐａｎｄｄｏｗｎｌｉｍｉｔｓｆｏｒｔｈｅｄｅｓｉｇｎｐａｒａｍｅｔｅｒｓｗｅｒｅｄｅｆｉｎｅｄａｎｄｖａｒｉｏｕｓｈｅｕｒｉｓｔｉｃａｌｇｏｒｉｔｈｍｓｆｏｒｂａｌａｎｃｉｎｇｐｒｏｂｌｅｍｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅｍｉｎｉｍａｌｐｒｏｄｕｃ—ｔｉｏｎｓｅｔｗａｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｔＯｄｅａｌｗｉｔｈｔｈｅｍｉｘｅｄｍｏｄｅｌｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇｐｒｏｂｌｅｍ．Ｔｈｅｏｂｊｅｃｔｉｖｅｆｕｎｃｔｉｏｎｓｏｆｍｉｎｉｍｕｍｏｖｅｒａｎｄｉｄｌｅｔｉｍｅｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｍｏｖｉｎｇｔｉｍｅｗｉｎｄｏｗｓｏｆｃｌｏｓｅｄｗｏｒｋ—ｓｔａｔｉｏｎｗｅｒｅｂｕｉｌｔｗｈｉｃｈａｌｓｏｋｅｅｐｉｎｇｃｏｎｓｔａｎｔｃｏｎ—ｓｕｍｉｎｇｒａｔｅｏｆａｃｏｍｐｏｎｅｎｔｉｎＪｕｓｔｉｎＴｉｍｅ（ＪＩＴ）ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ．Ａｎｄｔｈｅｎｔｈｒｅｅｋｉｎｄｓｏｆｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｓｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅｖｉｒｔｕａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｌｏｇｉｃｏｆｃｈａｓｓｉｓｇｒｏｕｐａｎｄｓｕｂ—ａｓｓｅｍｂｌｙｏｆｔｈｅｇｅｎｅｒａｌａｕｔｏｍｏ—ｂｉｌｅｓｈｏｐｗｅｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄｏｎｔｈｅｅＭ—Ｐｏｗｅｒｓｏｆｔｗａｒｅｐｌａｔｆｏｒｍ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｅｖａｌｕａｔｉｏｎｗａｓｃｏｎｄｕｃｔｅｄｔＯｉｌｌｕｓｔｒａｔｅｔｈｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓｏｆｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄ

ｍｏｄｅｌ．

Ｋｅｙ

ｗｏｒｄｓ：ｍｉｘｅｄｍｏｄｅｌａｓｓｅｍｂｌｙｌｉｎｅｓ；ｂａｌａｎｃｉｎｇ；ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ；ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ

０引言

装配在制造中占有重要的地位，具有联系型、装配型、强制节拍等多种特征的流水线装配型企业是最典型的制造型企业，受到工业界的普遍关注Ⅲ。混流装配线（ＭｉｘｅｄＭｏｄｅｌＡｓｓｅｍｂｌｙＬｉｎｅ，

收稿日期：２００５一０２—０１；修订日期：２００５—０３—１８。Ｒｅｃｅｉｖｅｄ０１Ｆｅｂ．２００５；ａｃｃｅｐｔｅｄ１８Ｍａｒ．２００５．

基金项目：国家自然科学基金资助项目（９０４３１００３）；国家重点基础研究资助项目（２００２ｃＢ３１２２００）。Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｉｔｅｍ：ＰｒｏｊｅｃｔｓｕｐｐｏｒｔｅｄｂｙｔｈｅＮａｔｉｏｎａｌＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＦｏｕｎｄａｔｉｏｎ，Ｃｈｉｎａ（Ｎｏ．９０４３１００３）ａｎｄｔｈｅＮａｔｉｏｎａｌＢａｓｉｃＲｅｓｅａｒｃｈＰｒｏｇｒａｍ，Ｃｈｉｎａ（Ｎｏ．２００２ＣＢ３１２２００）．作者简介：曹振新（１９７６一），男，浙江金华人，中国科学院沈阳自动化研究所先进制造技术实验室博士研究生，主要从事装配流水线设计、物流管理和生产计划与调度等的研究。Ｅ—ｍａｉｌ：ｃａｏｚｘ＠ｍｓ．ｓｉａ．ａｃ．ｅｎ。

第４期曹振新等：混流轿车总装配线的动态规划与仿真优化研究

ＭＭＡＬ）是指在一定时间内，一条生产线上生产出多种不同型号的产品（同一产品族），产品的品种可以随顾客需求而变化，有时也特指混合车型组装线。混流装配线可在同一条线上混合连续地生产不同的变型产品，提高生产效率、降低企业成本、满足客户订货、减少在制品数量、均衡物料消耗速率和负荷，并增强生产线的灵活性及适应性。

装配流水线是指按照某种产品（或零件）的加工顺序来排列各种不同的辅助设备，与大量标准化产品的生产相适应，设计的重点放在系统内的工作流上，确保生产线的平衡口］。混流装配线可提高企业对市场环境变化的快速反应能力，实现在需要的时候，按需要的量，生产所需要的产品。混流生产的３原则为：数量均衡、品种均衡和混合均衡。近二三十年来，混合流水线在日、美、欧等发达国家已经被广泛采用。丰田汽车厂的Ｃｏｒｏｎａｓ生产线上可以生产４０００多种类型的汽车，每种车型的发动机、变速机、加速器、空调、车门或其他部件均不同［３］。日本马自达工厂的总装车间实现２６７种车同线混装，主要零部件采用模块化分装供货。当前我国汽车厂家基本上仍以单一车型为主，预计在不久的将来必然会向多种车型的混流装配线发展，开发复杂的混合车型组装线嘲。

１混流轿车总装工艺流程及特点

轿车主要由车身、底盘、发动机和电器设备４大部分组成，在焊装及涂装后进入总装车间。承担多种车型装配任务的轿车总装流水线一般由几十个工位和连接这些工位的传动装置组成，主要由内饰线、底盘线、合装线、门分装线及动力总成分装线等５部分组成，工艺流程如图１所示。轿车的总装配是以车身为装配基体，总装过程中主要安装的零部件有：①车身内外饰装配，主要包括顶棚、车门附件、仪表板、地板和玻璃、前后保险杠座椅、发动机附件、操作系统及各种管线连接等；②底盘装配，主要包括发动机和动力总成及前、后悬架合件，油箱和排气消声器等；③合装配，主要包括车身与底盘的合装、加注各种液体等；④门分装和动力总成分装线，负责门分装和发动机部件。总装配作业过程主要以零部件的安装、紧固为主；其次是联接、压装和加注冷却液、制动液等液体以及整车质量检测等工序。

ｆ赙俺辚渊黼蹴Ａ…＜，ｄｒ－ｎ［］［］［］ｒ－－１ａｎｄｏｎ

ｋ僻送网

一ｉＮ口口口口口’ｊ瓣圈

Ｎ口口口口口物料路径

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国ＡＧＶ

图１轿车总装车间工艺流程

总装线上的基本单元是工位（ｓｔａｔｉｏｎ），工位地址提供物料运送的位置，安排人员并提供服务，同时安排工具和设备。流水线传动装置是以一定速度移动的，各工位上的作业时间应满足一定的节拍要求（ｃｙｃｌｅｔｉｍｅ）。记为Ｃ。作业分配量按工位同期化，即要求工位能力均衡，作业时间均衡；产品按一定的速度移动，在移动中装配；线上全体员工同时作业；产品按合理化直线路径向完成方向移动。总装配工艺特点是在一条生产线上同时生产不同车型和品种的汽车，实现混流生产；每个小组成员可以随时拉动质量ａｎｄｏｎ和物料ａｎｄｏｎ系统寻求帮助，一旦到达固定停止位，而问题还没有解决，则整条生产线自动停止，直到问题解决后才重新起动，以保证不制造、不接收、不传递有缺陷的产品；看板系统及时供料，即生产线沿线库存一般为１．５ｈ，厂房延伸区库存一般不超过２ｈ。ａｎｄｏｎ系统是一套专门为汽车生

计算机集成制造系统第１２卷

产线、装配线设计的信息管理和控制的声光的、多重的、多媒体的自动化控制系统。为实施目视化管理，总装线旁的每个工位边都有工位视板。工位视板一般包括标准化操作单（ＳｔａｎｄａｒｄｉｚｅｄＯｐｅｒａｔｉｏｎＳｈｅｅｔ，ＳＯＳ）、岗位指导书（ＪｏｂＩｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＳｈｅｅｔ，ＪＩＳ）、物料数据单（ＭａｔｅｒｉａｌＤａｔａＳｈｅｅｔ，ＭＤＳ）、全员维修单（ＴｏｔａｌＰｒｏｄｕｃｔｉｖｅＭａｉｎｔｅｎａｎｃｅ，ＴＰＭ）、工位准备单（ＷｏｒｋｓｔａｔｉｏｎＲｅａｄｉｎｅｓｓＳｈｅｅｔ，ＷＲＳ）、质量检查单、签名表、标准化工作检查表和安全人等。ＳＯＳ是一种说明工作顺序、工作要素和工作步骤的目视化管理文件；ＪＩＳ是对ＳＯＳ的补充说明和细化；ＭＤＳ规定了本工位零部件的需求及在可滑移料架上的位置；ＴＰＭ是一项通过在维护、生产及工程项目中分担标准化维修的责任，来达到最大限度地发挥设备、工具及机器的生产力的活动，包括设备抢修、自主保养、计划性维修及设备改进４个方面。以安全、质量、成本、响应和组织发展为装配目标，遵循标准化、造入质量、缩短制造周期、人员参与和不断改进为生产原则。

２混流装配线负荷平衡的建模与优化混流装配线平衡问题（ＭｉｘｅｄＭｏｄｅｌＡｓｓｅｍｂｌｙＬｉｎｅＢａｌａｎｃｉｎｇＰｒｏｂｌｅｍ，ＭＭＡＬＢＰ）的目标是在满足既定的优化目标前提下，使流水线设置的工位数Ｋ和生产节拍Ｃ合理，同时各操作工人的生产负荷尽量均衡，以减少工人忙闲不均的现象，实现工序同期化。

本文定义如下符号和变量：Ｍ一｛１，２，…，Ｍ）为产品的型号；ｄ。为在一个循环中产品型号ｍ的数量；Ｊ一｛１，２，…，，）为作业元素的集合；Ｋ＝｛１，２，…，Ｋ）为所有工位的集合；Ｓ。为分配到工位Ｋ的任务集合；ｔｉｍ为单位型号ｍ产品装配任务元素Ｊ的作业时问；￡被一＞：ｔｉ。为型号ｍ单位产品在工位ｋ的

ｊ。’Ｅ’’Ｓ‘ｋ

作业时间；Ｐ，为装配作业元素Ｊ的所有前继作业元素集合；Ｆ，为装配作业元素歹的所有后续作业元素集合。

混流装配线平衡的一般提法是：在计划期内，生产Ｍ个品种的系列产品，每个品种的产品需求量是ｄ。，给定Ｍ个无回路的有向装配作业顺序图Ｇ一（Ｅ，Ｐ），节点Ｅ代表作业元素集，弧Ｐ代表装配作业之间的先后关系集，一个节点ｉ∈Ｅ有一个值ｔｉ（ｊ一１，２，…，Ｊ）表示作业时间，将所有品种的先行关

系综合为一个综合先行关系图，然后求节点集Ｅ的

．Ｋ．

一个划分Ｅ—ＵＳ。，使一定的目标得到优化，同时满足一定的优先关系、节拍和布局等方面的约束。根据运行阶段的不同，ＭＭＡＬＢＰ可以分为：ＭＭＡＬＢＰ一１，ＭＭＡＬＢＰ一２和ＭＭＡＬＢＰ—Ｅ等３类装配线平衡。

（１）ＭＭＡＬＢＰ一１类装配线平衡问题

在装配线的设计与安装阶段，主要考虑满足市场需求的生产能力、系统投资少和装配线效率高等目标。这一阶段的已知信息就是对市场需求的预测和设备的能力，求最小化工位数忌。该类装配线平衡问题模型为：已知节拍Ｃ，确定作业元素集Ｅ一｛１，２，…，行）的一个划分｛ＳｋＪ是一１，２，…，Ｋ），则目标函

∑ｔｉ

数ｍａｘ】７一产知骨ｍｉｎ一忌；约束条件：①ｓｉｎＳＪ一０，（ｉ≠Ｊ；ｉ，Ｊ一１，２，…，是）；②【ＪＳ＾一Ｅ，是＝１，２，…，ｎ；③Ｔ（Ｓ＾）≤Ｃ。

由于轿车总成装配生产线规模较大，装配作业优化编排问题精确求解的难度较大，一个合理的目标是寻找该问题的近似解，则有必要考虑作业编成问题的边界条件。①最小工位数的下界ＬＢ：最小理论工位数ＬＢ，，ＬＢ。一Ｉｔ。。。／ｃ］；工位数下界ＬＢ。一ｉＪ（丢，，］ｉ＋［丢?ｆⅡ÷，丢］ｆ］，即工时大于ｃ／２的作业单元数＋工时等于ｃ／２的作业单元数／２（推导过程从略）。②最小工位数的上界ＵＢ：显然，ＵＢ。＝Ｊ；ＵＢ２一［（￡。。一１）／（ｃ＋１一￡Ⅱｍ；）］＋１（推导过程从略）；ＵＢ。一［（２．ｔ。。。一２）／（ｃ＋１）］＋１（推导过程从略）；可得理论上最小工位数的上界为ＵＢ—ｍｉｎ｛ＵＢｌ，ＵＢ２，ＵＢ３）。

（２）ＭＭＡＬＢＰ一２类装配线平衡问题

在装配线系统安装后，设备与人员基本固定，需要优化装配线的节拍，对已存在的生产线进行调整，此即第２类装配线的平衡问题。该类装配线平衡问题模型为：已知工作站数忌，确定作业元素集Ｅ一｛１，２，…，咒）的一个划分｛Ｓ。Ｉｋ＝１，２，…，孢），则目标

∑ｔｉ

函数ｍａｘ７一蕞聂筒ｍｉｎ—ｃ，满足约束条件①～③。同理可得，最小节拍的上下界：①最小节拍的下界ＬＣ。一ｍａｘ｛ｔ…，［ｔｓｕｍ／ｋ］）；②最小节拍的上界ＵＣｌ一ｍａｘ｛ｔ。。。，２．Ｉｔ。。。／ｋ］）。

第４期曹振新等：混流轿车总装配线的动态规划与仿真优化研究

（３）ＭＭＡＬＢＰ—Ｅ类装配线平衡问题

据美国有关资料统计，在工业装配生产中，平均要有５％～１０％的装配时间浪费在平衡延迟中。在工作站数和节拍确定的前提下，均衡装配线的负荷和投产顺序，该类装配线平衡问题模型为：已知ｋ和Ｃ，确定作业元素集Ｅ一｛１，２，…，咒）的一个划分｛Ｓ。ｌｋ一１，２，…，ｎ），使目标函数ｍｉｎＳＩ一

．．—Ｍ——．，１

ｌ＞：ｍａｘ（Ｔ（Ｓ。）一ｃ）２２，满足约束条件①～③。‘‘ｋ‘＝——ｌ

。

作业单元Ｊ最早或最迟可分配工位的上下界，主要考虑紧前装配顺序约束，可得最早工位Ｅｉ一（￡，＋＞：ｔ。）ｃ，最迟工位Ｌ，一忌＋１一（￡，＋＞：ｔ。）／ｃ。ｈＥＰ：ｈＥＦ；

装配线平衡问题是ＮＰ—ｈａｒｄ，将咒个作业元素分配到ｍ个工位的计算复杂度是０（ｍ２咒），计算的复杂性随着工位装配元素和工位数目的增长而呈指数增长口］。对于有，个作业单元的编成问题，显然有Ｊ！个可能排序方案，如果存在ｒ个紧前约束关系，则应有Ｊ！／２７个可行的无约束排序数，这里的无约束的排序数是指那些不受紧前关系约束的作业单元的排序方案数。如果负荷平衡问题取消作业单元之间作业顺序的约束，则第一类作业编成问题（装配节拍给定）就演变为一个典型的装箱问题（ｂｉｎｐａｃｋｉｎｇ）。对于大规模装配线平衡问题没有高效率的准确数学模型算法，实践中常采用启发式算法。典型的启发式算法有最大候选规则（ｍａｘｉｍｕｍｔａｓｋｔｉｍｅ）、分级位置权（ＲａｎｋｅｄＰｏｓｉｔｉｏｎａｌＷｅｉｇｈｔ，ＲＰＷ）值法以及分支定界法等Ｈ］。文献［２］总结了传统的启发式算法，文献［５］分别介绍了用遗传算法求解装配线平衡问题。考虑约束的装配作业优化平衡编排的启发式搜索算法分３个阶段进行：①搜索装配工位固定的作业单元；②构造装配作业顺序优先图，逐个编排装配工位；③搜索自由作业单元集合，编排自由作业单元。汽车的总装一般涉及到上百个作业单元，几十个工位，问题的求解规模较大，一般采取以车身等大总成部件为代表的做法。考虑将传统的分枝定界和启发式算法相结合，以提高模型的求解速度。优化算法的局部寻优能力和全局寻优能力是解决问题的关键，即将高效的局部寻优方法和可达全局最优点邻域的受控随机搜索相结合的混合全局遗传算法作为解决该问题的新途径［５］。

３混流装配线投产排序的建模与优化由于混流装配线上不同品种的工序和作业时间

都不相同，需要考虑在一定时间内混流装配线上产品的投入顺序，即混流装配线排序问题（ＭｉｘｅｄＭｏｄｅｌＳｅｑｕｅｎｃｉｎｇＰｒｏｂｌｅｍ，ＭＭＳＰ），这是混流装配线生产运作要解决的一个主要问题。混流装配是按照数量均衡和品种均衡的要求，依据日均产量和车型比例的规定，均匀交错地混合优化安排总装上线的车身投入顺序。这使得总装线能够在同一单位时间内生产多种车型，从而尽量满足市场的多样性需求；对相关需求中的生产环和供应环提供了均衡消耗、减少了负荷波动、提高了生产效率。通常在ＭＭＳＰ中，采用最小生产循环（ＭｉｎｉｍａｌＰｒｏｄｕｃｔｉｏｎＳｅｔ，ＭＰＳ）描述一个生产循环，整个生产是由一系列的ＭＰＳ重复运作形成的［６］。假设ｑ为Ｄ。，Ｄ。，…，

Ｍ

ＤＭ的最大公约数，令ｄ。一Ｄ。／ｑ，Ｒ一＞：ｄ。。为简

ｍ＝１

化起见，在混流装配线的排序设计中，只针对Ｒ个单位的产品进行，在实际操作中可将上述的平衡循环进行ｑ次，就得到Ｄ个单位产品的平衡结果。ＭＭＳＰ可以根据不同企业的要求和不同的生产管理策略而采用不同的目标函数，因此要根据实际情况选择或制定合适的方法来安排投产顺序。针对ＭＭＳＰ，学者们提出了各种不同的目标函数，如最小化工位的超载时间、最小化工位空闲时间、最小化装配线产品切换时问和保持均匀的零部件消耗速率等。在准时生产（ＪｕｓｔｉｎＴｉｍｅ，ＪＩＴ）环境下，最小化工作站的闲置与超载时间（负荷均衡化）和保持均匀的零部件消耗速率的目标函数，对于研究混流装配线投产排序问题更具一般性。

装配流水线上可能出现的情况是，一个单位的产品加工结束后，下一个单位的产品尚未进入该工作站，操作工回到工作站起点等待，这就是闲置现象；另外一种是操作工在其自身的工作站内未能完成一个单位产品的加工任务，剩余的工作要由线外的工人及时帮助完成，这就是超载现象。最小化工作站的闲置与超载时间，即确定型号的某一投入顺序已使各工作站的时间长短最为均匀。在一次投产排序中，将一个工作站的运行看作一个时间服务窗口，其长度为ＬＩ／ｖ。（工作长度Ｌ，，输送带的运行速度为阢），如图２所示。简单地说，当某型号投入后在某工作站的作业时间较长，则下一投入型号在该工作站的作业时间应较短。假设装配线上的工作站为闭环工作站，操作员的工作范围不超过工作站的工作长度Ｌｉ；在每一次循环开始时，操作工在工作站

５３０计算机集成制造系统第１２卷

的起点迎接工件的到来，即开始时间Ｓｔ，一０，歹一ｌ，

２，…，Ｎ，则在第Ｊ工作站内，投产序列中第ｉ个产品

的加工时问为∑ｚ。ｔ倒个时问单位（ｚ。表示第ｉ个

产品是ｍ型的，其值为１或ｏ），从而可算出其结束时

Ｍ

Ｔ、

间Ｅｊｉ—ｍｉｎ｛ｓ一＋荟ｚ∥ｗ，鲁｝。由于产品的投放

速率Ｃ是固定的，在工作站Ｊ中第ｉ个产品在Ｅ一结

束加工后，操作工立即回到下一个产品的加工起点。

因此，序列中第ｉ＋１个产品加工起点为Ｓｊ，件。一

ｍａｘ｛０，Ｅｉ—Ｃ）。这样，由第Ｊ工作站和序列中第ｉ个

产品引起的工作站闲置时间和超载时间分别为：

／ｄｒ一一ｍａｘ｛０，Ｃ—Ｅｊｉ）；

Ｍ

Ｔ

Ｏ＂Ｏ如一ａｘ｛ｏ，Ｓ一圣‰ｔｗ一卦净１，２，

…，Ｄ，Ｊ一１，２，…，Ｎ。

最小化装配流水线的闲置与超载时间的目标函数可

表示为：

ｍｉｎ｛∑∑（／ｄｔ，＋ｏｖｔ，））；（１）

?一１ｉ＝１

Ｍ

∑ｚ。一１，Ｖｉ。（２）

ｍ＝１

午—Ｌ什贿１上作跖Ｚ…上作聒√ｌ

上什站√Ｗ

’∥／／７投放速率Ｃ

／／’…

／／７

Ｓ。∑ｘ。Ｉ。Ｅ”／／／

／／’／／／‘●，－，

三／矿

一，．．＿‘’’；一

第量个工作站产品７

／／７

．－．．．?＿．．．’。。加工移动时间窗口

。．，．．，，一?＿?’。：、工作站７

输送带的运行速度为Ｖ。工作站长度三．长度三，

不同车型对不同零部件的需求不同，各种零部件的消耗也不同。为了减少供应零件的各工作中心的产量及运送量的变化，减少在制品的存储量，最终装配线所需的各种零件在单位时间内的使用量就应尽可能保持不变。当最终装配线生产的产品并不需要当天供货时，则以保持各种零件的出现率均衡为目标安排投产，即保持均匀的零部件消耗速率，其目标函数为：

ｍｉｎｋ妻＝ｌ奎ｒ＝ｌｋ“一忌挲］２；㈤ｓ．ｔ．＞：ｚ。。＾一是，七∈｛１，…，Ｄ）。（４）目标函数中的第一项表示第ｋ个目标点所需要

的实际零部件消耗量，后一项表示前是个目标点所需要的平均零部件数；Ｘ。．。表示在忌个排列位置中模型ｍ的累积量；Ｃ…表示模型ｍ需要零部件ｒ的数量。例如，一混流装配线生产２个单位的产品Ａ和３个单位的产品Ｂ，其中单位产品Ａ由１个零部件Ｐ，和１个零部件Ｐ。组成，单位产品Ｂ由１个零部件Ｐ：和一个零部件Ｐ。组成。由此，计算出所需的总零部件数为２个Ｐ，、５个Ｐ。和３个Ｐ。。．假设产品的投产顺序为ＢＡＢＡＢ，理想的零部件均匀消耗如表１所示，实际的零部件需求量以及数量偏差如表２所示。

表１零部件平均需求量

零部件

阶段

Ｐ１Ｐ２Ｐ３１２／５１３／５

２４／５２６／５

３６／５３９／５

４８／５４１２／５

５２５３

表２零部件实际需求量与偏差

零部件零部件实际与

装配产品型号

需求数量理论数量偏差

阶段投入顺序

Ｐ１Ｐ２Ｐ３．Ｐ１Ｐ２Ｐ３１ＢＯ１１——２／５Ｏ２／５２Ａ１２１１／５０——１／５３Ｂ１３２１／５Ｏ——１／５４Ａ２４２——２／５Ｏ２／５５Ｂ２５３ＯＯＯ根据以上数据，计算目标函数为：榔。一垡坐堕墨挚塑一黼２０．０６６７。

ＭＭＳＰ是组合优化问题，其可能的排列方案数Ｍ

（∑ｄ。）！

为１堡Ｌ一，是一类典型的ＮＰ难题。目前人们ＩＩ（（ｄｍ）！）

ｍ‘‘＝。。ｌ

已给出了许多求混流装配线投入顺序问题单目标解的求解算法，归纳起来可分为最优解算法、试探算法和循环改进法等。常见的最优解法有分支定界和数学规划法等，这类算法可以保证在可能解空间上搜索出最优解，其求解排序规模一般在２０以下，通常将最优化算法同其他方法结合起来解决问题Ｈ］。试探算法被广泛地应用于解决混流装配线的投入顺序

非ＡＣＢＡＣＡ

第４期曹振新等：混流轿车总装配线的动态规划与仿真优化研究

问题，即假设已确定了前面咒个的投产顺序，在确定挖＋１个的型号时，选择一种可能型号，对目标函数值的影响效果最为有利，如丰田公司的目标追踪法（ＧｏａｌＣｈａｓｉｎｇＡｌｇｏｒｉｔｈｍ，ＧＣＡ）［６］。这种算法实际上是一种贪婪算法，其每步只考虑当前状态，因此得到的结果常常为局部最优解。具有代表性的循环改进算法有模拟退火和遗传算法等，这类方法的基本原理是，从任意选择一个或多个初始解出发，按照～定的控制机制不断进行解的改进，最终收敛于最优解Ｈ］。循环改进算法的核心问题是合理地改进控制机制及终止规则。同时，考虑多个目标函数的排序更具有实际应用价值，但传统的用权重因子求解多目标问题可能会得到错误的结论。因为首先每个函数的单位不统一，其次每个目标函数的相对重要性难以定量地评定，多目标基因遗传算法是求解这一问题的新途径。

４混流轿车总装配线数字化仿真系统的开发

系统仿真技术集成了当代科学技术中的多种现代化技术手段，从集中式仿真发展到了分布交互式仿真，再到高层体系结构（ＨｉｇｈＬｅｖｅｌＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ，ＨＬＡ）（１９９６年至今）［８］。数字化工厂软件ｅＭ—Ｐｏｗｅｒ是由以色列Ｔｅｃｎｏｍａｔｉｘ公司用Ｃ＋＋开发的关于生产线的生产、物流和工程的仿真软件，其前身为Ｓｉｍｐｌｅ＋＋，是一种面向对象的、３维图形化的集成建模与仿真工具。该软件是实现并行工程的有力工具和集成式的虚拟制造平台。就ｅＭ～Ｐｏｗｅｒ系统自身的体系结构而言，包括规划类工具、工程类工具和协同作业类等专业工具，它们的体系结构如图３所示。在这里，企业制造服务器（ＥｎｔｅｒｐｒｉｓｅＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＳｅｒｖｅｒ，ＥＭＳ）是基础，

存储着产品数据、企业资源数据和工艺

过程数据。在工艺模型层（ｐｒｏｃｅｓｓ

ｍｏｄｅｌ）中存储着这３个要素之间的关

系。在此基础上的计划模块、工程应用

类模块和协同作业工具模块等，共同构

成了制造工艺管理（Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ

ＰｒｏｃｅｓｓＭａｎａｇｅ，ＭＰＭ）的信息系统框大类基本对象，即实体类对象、信息流对象、控制类对象以及物流对象（移动对象）。该仿真系统将各自的局部模型和求解算法封装在有关对象中，利用制造系统对象模型进行集成仿真，具体步骤如下：①制造系统布局定义。首先按照生产线的布局图建立生产线的各个基本建模实体，按相互关系将模型实体连接起来。②逻辑关系定义。将如下的各种逻辑关系或参数与特定的实体相关联，如工件加工节拍／版次、自动导引小车（ＡｕｔｏｍａｔｉｃＧｕｉｄｅｄＶｅｈｉｃｌｅ，ＡＧＶ）运动策略、控制器的控制策略等。③系统仿真服务。设置仿真时钟，运行所建立的生产线。④仿真结果分析评价。制造系统进行足够时间的运行仿真后，可以产生能评价生产线的数据。当生产线离散仿真系统运行时，以工艺规程、生产计划等信息类对象作为主线，以控制过程类对象的控制为指导，操作对象即仿真实体（ｅｎｔｉｔｙ）由仿真时钟（ｃｌｏｃｋ）进行状态切换，生成各相应的仿真离散事件。具体过程为：系统运行时，仿真实体根据不同的控制策略（ｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙ）由仿真时钟触发，形成离散系统的仿真事件（ｅｖｅｎｔ），并相应改变实体的运行状态，同时与系统的制造资源（ｒｅｓｏｕｒｃｅ）相互作用，形成某具体的工艺过程（ｏｐｅｒａｔｉｏｎ），如机器人抓取零件、托盘传送零件等。

目前，沈阳某总装车间主要用于完成别克商务轿车３种类型（ＬＣＡＲ，ＷＣＡＲ，ＧＬ８）的装配任务（按１：１：１的车型比例计算平均值），底盘工段装配线上的工序包括发动机和动力总成、底盘模块合装、油箱等关键工序；动力总成分装主要用于发动机及变速箱的装配。为了简便起见，选用１６个工位进行仿真研究。年产轿车１０万，以年工作３０３ｄ，每天２班，每班８ｈ计算，小时额定产量为２０台／ｈ［９］，建

规划类模块

Ｉ工时管理ｌｌ更改管理ｌ

操作顺序的ｋ艺过程

建模和管理ｌ建模

制造特征管理查询和报告生产计划的制定和仿真优化工具

工程应用类模块

机器人仿真Ｉ喷涂仿真ｆＩ布局仿真ｌｌ程仿真ｌｌ过程仿真Ｉｌ程仿真Ｉ生产线及工艺过程仿真

立变速箱分装线的面向对象仿真模型及其运行界面如图４所示。该图实时跟踪装配变速箱的台数（ｃｏｕｎｔ）、ＡＧＶ的余量、生产１００台变速箱的时间以及各工位的负荷率。从仿真界面上可以看出，当变速箱生产数量达到２５０时，ＡＧＶ剩余７辆，即装配线需要１８辆才能满足生产需要。各工位的负荷率如图５所示。从仿真结果可以发现，ｓｏｕｒｃｅｌ工位呈现堵塞现象，原因是假设装配基体源源不断。ｆｉｘ－ｔｕｒｅ工位（ＡＧＶ缓冲工位）负荷率较高说明缓冲区利用率较高。工位１，２，３，４，５的负荷率较高，原因在于工位１，２，３，４，５靠近ｆｉｘｔｕｒｅ工位，同时与它们各自的操作时间的平均值较长有关。

图４装配系统仿真运行界面

学模型并分析了优化算法。在ｅＭ—Ｐｏｗｅｒ数字化

工厂软件的基础上开发实际的生产线仿真对象模

型，并对设计结果进行快速验证，为管理者提供了较

好的决策依据。

图５装配线各工位的负荷翠

５结束语

装配环境的变化与装配技术的进步促使柔性混流装配线的产生。本文分析了其总装工艺流程及特点，主要考虑了混流轿车总装配线的负荷平衡及投产排序的动态规划，建立了装配线平衡及排序的数参考文献：

［１］ＣＨＯＷＷ．Ａｓｓｅｍｂｌｙｌｉｎｅｄｅｓｉｇｎ：ｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ［Ｍ］．ＮｅｗＹｏｒｋ，ＮＹ，ＵＳＡ：ＭａｒｃｅｌＤｅｋｋｅｒＩｎｃ．，１９９０．２—８．［２］ＳＣＨＯＬＬＡ．Ｂａｌａｎｃｉｎｇａｎｄｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇｏｆａｓｓｅｍｂｌｙｌｉｎｅｓ［Ｍ］．Ｈｅｉｄｅｌｂｅｒｇ，Ｇｅｒｍａｎｙ；Ｐｈｙｓｉｃａ—Ｖｅｒｌ，１９９９．２６—３４．

Ｅ３３ＲＥＣＫＩＥＫＢ，ＰＩＥＲＲＥＤＬ．Ｄｅｓｉｇｎｉｎｇｍｉｘｅｄ—ｐｒｏｄｕｃｔａｓｓｅｍ—ｂｌｙｌｉｎｅｓ［Ｊ］．ＩＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓａｎｄＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ，２０００，１６（３）：２６８——２８０．

［４］ＺＨＡＯＸｉａｏｂｏ，ＺＨＯＵＺｈａｏｙｉｎｇ．Ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇｐｒｏｂｌｅｍｏｆｔｈｅｍｉｘｅｄｍｏｄｅｌａｓｓｅｍｂｌｙｌｉｎｅ［Ｊ］．ＣｈｉｎａＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，１９９８，９（３）：２８—３１（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）．［赵晓波，周兆英．混合车型组装线的投入顺序问题［Ｊ］．中国机械工程，１９９８，９（３）：２８～３１．］

［５］ＣＨＵＬＪＨ，ＫＩＭＹ．Ａｇｅｎｅｔｉｃａｌｇｏｒｉｔｈｍｆｏｒｍｕｌｔｉｐｌｅｏｂｊｅｃｔｉｖｅｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇｐｒｏｂｌｅｍｉｎ

ｍｉｘｅｄｍｏｄｅｌａｓｓｅｍｂｌｙｌｉｎｅｓ［Ｊ］．Ｃｏｒｎ—ｐｕｔｅｒｓＯｐｓｅａｒｃｈＲｅｓｅａｒｃｈ，１９９８，２５（７）：６７５—６９０．

（下转第５５１页）

第４期吕利勇等：面向产品生命周期的产品模块化分解方法研究

５５１

７………………一壳体模块……

空调室内机

ｒ－热交换模块

—ｒ＝＝＝二＝［＝

ｌＩ蒸发器总成～：。————１—一

画

泞—————工————二１

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前罩壳总成

荛署Ｉｌ进风栅Ｉｌ出风栅Ｉｌ覆蚕

前罩壳Ｉ卜垫《释

指示灯板

票筹ｌｌ信号窗

骨架总成

Ｉ含油轴承组

出气管组

蒸发器组

长三通ｌｌ大弯管０弯管Ｉ｜接头Ｉｌ右管板ＩＪ发卡管ｌｌ左管板ｌｌ散热片

进液

管组

弯管１Ｉ｜弯管２｜｜接头

：：：鳖型模块…………一ｊｒ一．堡皇嵯迭…１ｒ＿…………：：：：：：：：：ｉ：：：：：：：：：排水模块…１

电箱体总成

电脑板ｆｆ暑豢｜Ｉ筹耋Ｉ陋温器ＩＪ慧篡Ｊｆ端子排

电源

变压器ｌｌ电源线

接水盘总成

叶片ＩＩ墓銮ｌ降水管ＩＩ竖叶片

接水盘Ｉ陋片ＪＪ群ＩＪ盖蔟

能上的独立性，也兼顾了生命周期中的制造、装配、Ｉ－３］ＺＡＭＩＲＯＷＳＫＩ，ＥＲＩＫＪ，ＫＥＶＩＮ

Ｎ

Ｏ．Ｉｄｅｎｔｉｆｙｉｎｇｐｒｏｄｕｃｔ

维修和重用等阶段的独立性。与其他优化算法相ｆａｍｉｌｙ”曲ｎ”ｍ”ｍｏｄｕｌａｒｉｔｙｕｓｉｎｇ札”ｎ”“４

ｖａｒｉｅｔｙｈｅｕ－

比，该方法不需要建立复杂的目标函数和阈值，也不＝薏怂：麓｛言‘ｎＬａ。ｔｉ。ｏｎｖａ。ｌ。耋烹Ｉ：；；二誓裟？，翼誓；

需要太多的约束条件，是一种简单有效的方法。最一，。

后，运用空调室内机系统模块划分实例验证了该方

ｒ４］ＤＡＮＩＥＬＡＭ，ＳＴＯＮＥ

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Ｂ，ＷＯＯＤ

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Ｋ．Ｆｕｎｃｔｉｏ。。１ｉｎｔｅｒｄ。一

法的有效性。ｐｅｎｄｅｎｃｅ

ａｎｄｐｒｏｄｕｃｔｓｉｍｉｌａｒｉｔｙｂａｓｅｄ

ｏｎ

ｃｕｓｔｏｍｅｒ

ｎｅｅｄｓ［Ｊ］．

ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＤｅｓｉｇｎ，１９９９，１１（１）：１—１９．

参考文献

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ＫＰ．呲Ｉｄｅ。ｎ麓。篡。＝慕ｉ点：：；：＝：

［１］

ｓＴｏＮＥＲ

Ｂ，ｗｏｏＤＫＬ’ｃＲＡｗＦｏＲＤＲＨ?Ａ

ｈｅｕｒｉ８ｔｉｃ

Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ［ｃ］．ｓａｎＦｒａｎｃｉｓｃｏ，ＣＡ，ＵｓＡ：Ｈ。ｌｉｄａｙＩｎｎＧａｔｅ—

ｍｅｔｈｏｄｆｏｒｉ８ｅｎ‘ｉ‘ｙｉｎｇｍｏｄｕｌｅｓｆｏｒｐｒ。８ｕｃ‘ａｒｃ“ｉ‘ｅｃ‘ｕｒｅ［Ｊ］‘

ｗａｎｇ二００２．１。－－。１６．

Ｄｅｓｉｇ“ｓ‘“ｄｉｅｓ，２０００＇２１（１）：５—３１?

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［６］ＧＵＰ，ＳＯＳＡＬＥｓ．Ｐｒｏｄｕｃｔｍｏｄｕｌａｒｉｚａｔｉｏｎｆ。ｒｌｉｆｅｃｙｃｌｅ

ｅｎｇｉ－

［２］

ｓＴｏＮＥＲ

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ｎｅｅｒｉｎｇ［Ｊ］．Ｒ。ｂ。ｔｉｃｓａｎｄｃ。ｍｐｕｔｅｒＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＭａｎｕｆａｃｔｕｒ－

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ｐ‘。ｄ““ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｓ［Ｊ］．

ｉｎｇ，１９９９，１５（５）：３８７—４０１－

ＤｅｓｉｇｎＳｔｕｄｉｅｓ，２０００，２１（３）：２３９—２６０．

（上接第５３２页）

［６］［７］

ＳＯＮＧＨｕａｍｉｎｇ．ＨＡＮ

Ｙｕｑｉ．Ｂａｌａｎｃｅｄｅｓｉｇｎ

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Ｅｎｇｉ—

ｎｅｅｒｉｎｇ，２００３，１４（６）：４７５—４７８（ｉｎ

Ｃｈｉｎｅｓｅ）．［宋华明，韩玉

启．多品种混合型装配流水线的平衡设计［Ｊ］．中国机械工程，２００３，１４（６）：４７５—４７８．］ＤＯＮＧＪｉａｎｈｕａ，ＸＩＡ０Ｔｉａｎｙｕａｎ，ＦＡＮＳｈｕｈａｉ，ｅｔａ１．Ｐｌａｎｎｉｎｇ

ｓｔｒａｔｅｇｙ

ａｎｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｏｆａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ

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ｌｉｎｅｓｆｏｒｍａｓｓ

ｃｕｓｔｏｍｉｚａｔｉｏｎ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｙｓｔｅｍＳｉｍｕｌａｔｉｏｎ，

２００３，１５（２）：２０２—２０４（ｉｎ

Ｃｈｉｎｅｓｅ）．［董建华，肖田元，樊树

海，等．大规模定制汽车总装配生产线规划及其仿真环境［Ｊ］．系统仿真学报，２００３，１５（２）：２０２—２０４．］

Ｉｓ］

［９］

ＨＵＡＮＧ

Ｘｕｅｍｅｉ，ＷＡＮＧＹｕｅｃｈａｏ，ＴＡＮＤａｌｏｎｇ，ｅｔａ１．Ｓｉｍｕ—

ｌａｔｉｏｎｐｌａｔｆｏｒｍｆｏｒｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｂｌｅａｓｓｅｍｂｌｙｌｉｎｅｂａｓｅｄ

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ｄｉｇｉｔａｌ

ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔＥＪ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮｏｒｔｈｅａｓｔｅｒｎＵｎｉ—ｖｅｒｓｉｔｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅ），２００４，２５（５）：４８９—４９２（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）．

［黄雪梅，王越超，谈大龙，等．基于数字制造环境的可重构装配线仿真分析平台［Ｊ］．东北大学学报（自然科学版），２００４，２５（５）：４８９—４９２．］ＱＩＮＹｏｎｇｆａ．Ｓｔｕｄｙ

ｏｎ

ｍｕｌｔｉ—ｏｂｊｅｃｔｉｖｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎａｎｄｋｅｙ

ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓｆｏｒａｓｓｅｍｂｌｙｓｙｓｔｅｍ

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ａｎｇ

ＩｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎｏｆＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，

２００５．９２—９４（ｉｎ

Ｃｈｉｎｅｓｅ）．［秦永法．装配系统设计多目标优

化及其关键技术研究Ｉ－Ｄ＇１．沈阳：中国科学院沈阳自动化研究所，２００５．９２—９４．］

混流轿车总装配线的动态规划与仿真优化研究

作者：曹振新， 朱云龙， 李富明， CAO Zhen-xin， ZHU Yun-long， LI Fu-ming

作者单位：曹振新,CAO Zhen-xin(中国科学院,沈阳自动化研究所,辽宁,沈阳,110016;中国科学院,研究生院,北京,100039;浙江师范大学,机电工程学院,浙江,金华,321004)， 朱云龙,ZHU Yun-

long(中国科学院,沈阳自动化研究所,辽宁,沈阳,110016)， 李富明,LI Fu-ming(中国科学

院,沈阳自动化研究所,辽宁,沈阳,110016;中国科学院,研究生院,北京,100039)

刊名：

计算机集成制造系统

英文刊名：COMPUTER INTEGRATED MANUFACTURING SYSTEMS

年，卷(期)：2006，12(4)

引用次数：2次

参考文献(9条)

1.CHOW W Assembly line design:methodology and applications 1990

2.SCHOLL A Balancing and sequencing of assembly lines 1999

3.RECKIEK B.PIERRE D L Designing mixed-product assembly lines 2000(3)

4.赵晓波.周兆英混合车型组装线的投入顺序问题[期刊论文]-中国机械工程 1998(3)

5.CHUL J H.KIM Y A genetic algorithm for multiple objective sequencing problem in mixed model assembly lines 1998(7)

6.宋华明.韩玉启.杨慧多品种混合型装配流水线的平衡设计[期刊论文]-中国机械工程 2003(6)

7.董建华.肖田元.樊树海.羌磊大规模定制汽车总装生产线规划及其仿真环境[期刊论文]-系统仿真学报 2003(2)

8.黄雪梅.王越超.谈大龙.赵明扬基于数字制造环境的可重构装配线仿真分析平台[期刊论文]-东北大学学报(自然科学版) 2004(5)

9.秦永法装配系统设计多目标优化及其关键技术研究[学位论文] 2005

相似文献(9条)

1.学位论文周金应面向产品族的混流装配线平衡与排序研究2006

基于产品族的模块化与通用性，研究了面向产品族的混流装配线平衡与排序问题。基于对一族产品装配过程的聚类分析，提出面向产品族的混流装配线的组织形式；针对面向产品族的混流装配线组织形式的特点，提出了其平衡设计方法和模型，在混流线平衡基础上建立了产品投产排序模型；最后用一个案例说明本文方法的应用。本文研究内容是一个具有重要的社会效益和经济效益的课题。 首先针对产品族和产品平台的模块化构成特点

，应用聚类算法分析产品族构成模块的相似性和差异性，提出了面向产品族的混流装配线的组织形式。为了使生产效率最大化，装配线设计必须符合产品结构。因此，面向产品族的装配过程要充分认识和利用产品族模块化构成的特点，通过产品族、模块、工艺三者之间的映射分析，将设计上对用户响应的思想体现在装配过程中。 然后再根据面向产品族的混流装配线的组织形式，分析了面向产品族的混流装配线平衡问题研究过程的影响因素

；指出面向产品族的混流装配线平衡过程既要考虑各模块化装配单元之间的负荷均衡状况，又要考虑减少各模块化装配单元的闲置时间，以达到负荷均衡与闲置时间最优的平衡目标；在此基础上建立了其平衡问题的数学模型，最终确定混流装配线上各个模块化装配单元的节拍值。对于平衡结果，文中相应地给出了评价指标和评价方法。 面向产品族的混流装配线达到平衡后，产品投产排序问题是决定装配能否有效进行的关键。文章以面向产品族的混流装配线上各模块化装配单元的模块消耗速率均衡化为目标，建立产品投产排序模型。混流线的装配排序问题是组合优化问题，没有多项式时间算法，因此，应用一种解大规模组合优化问题的有效近似算法—遗传算法，来求解面向产品族的混流装配线上产品投产排序问题。

2.期刊论文苑明海.李东波.于敏建.YUAN Ming-hai.LI Dong-bo.YU Min-jian面向大规模定制的混流装配线平衡

研究-计算机集成制造系统2008,14(1)

为解决面向大规模定制的混流装配线的平衡问题,分析了这一类装配线的特点,并综合考虑工作站的数量、工作站的负荷及装配线效率三个因素,提出了面向大规模定制的混流装配线的平衡模型和优化装配线平衡的混合遗传算法.该算法将模拟退火算法和遗传算法相结合,采用了交叉概率和变异概率的自适应重构策略,有效避免了算法的早熟,增强了算法全局寻优能力.实例仿真计算表明,该算法比标准的遗传算法和模拟退火算法具有更高的求解质量和求解效率.

3.期刊论文周金应.但斌.饶凯.ZHOU Jin-ying.DAN Bin.RAO Kai面向产品族的混流装配线平衡研究-工业工程

2006,9(4)

基于产品族的模块化与通用性,研究了面向产品族装配的混流线平衡问题.基于对一族产品装配过程的聚类分析,提出了面向产品族的混流装配线的平衡设计方法和模型,可以为大规模定制企业实现面向产品族的混流装配提供参考,并用案例说明本文方法的应用.

4.期刊论文周小丽.曹振新.ZHOU Xiaoli.CAO Zhenxin混流装配线的规划设计与仿真研究-机床与液压

2008,36(4)

混流装配线可以在同一条线上可装配几种不同类型的产品.本文主要研究混流装配线的负荷平衡以及投产排序优化的问题.阐述了混流装配线负荷平衡的分类、目标函数及求解算法,并建立了三种排序的目标函数:最小化工作站的闲置与超载时间、保持均匀的零部件消耗速率.根据某汽车装配线的实际情况,在eM-Power数字化工厂软件的基础上二次开发装配线的仿真模型并进行了生产评估.

5.学位论文吕书丽基于GA&SA的混流装配线平衡系统(MMALBs)的研究与实现2009

商品的标准化导致价格竞争不断地激化，而差异化产品订单的快速交货需求也给制造业带来的前所未有的挑战，混流装配线就在这样的环境中得以逐步发展。成为一种行之有效、高效的装配线组织形式，混流装配线的平衡与排序是其发展中最需要解决的问题。 本文在对柔性生产环境下的多品种混流装配线设计问题进行分析的基础上，结合四种不同型号的保险杠的装配工艺，提出了结合当量节拍、可变装配站与固定工作站的设计技术，并在进行了产品需求分析与预测的前提下，完成了混流U型装配线的设计，装配线的设计目标是各个工作站装配时间相对当量节拍波动最小。 通过对混流装配线平衡方法的分析，提出了基于装配线过载和闲置成本最低为目标的混流装配线的投产排序模型。针对该模型，在分析了遗传算法的优劣势之后，运用模拟退火算法(SA)对标准遗传算法(GA)进行改进，通过运算结果对于操作方法不断修正，最后使用改进后的混合遗传算法对该模型进行了求解。 整个装配线的有效运作，从装配线最开始的设计布局、平衡到优化排程，都非常复杂，但是在理论上这些问题已经得到了较好地解决，而且国内外学者都在不断进行深入得研究，然而在这一领域却一直存在着一条理论和应用之间的沟壑，那就是在生产第一线的工业工程师们很难理解复杂的模型和算法。所以说，混流装配线的出现，使得装配线平衡系统的开发，也就是解决NP难问题的一种可用型工具的开发变得刻不容缓。 本文设计了一个基于GA&SA的混流装配线平衡系统对不同需求比例的投产方案进行了求解。该系统平台的输入是每个投产排序周期的四种产品的需求比例，输出是满足平衡模型目标的最佳投产排序方案。该系统使用SQLServer作为后台数据管理系统，C＃作为编程语言在VisioStudio．NET平台上实现。 最后给出一个实际的系统实现案例，通过不同参数、算例的试验，得出算法有效程度、范围等方面的判断与分析。

6.期刊论文曹振新.朱云龙.赵明扬.尹朝万.李富明混流装配线负荷平衡与投产排序的优化研究-信息与控制

2004,33(6)

介绍了混流装配线的最新进展情况,阐述了混流装配线负荷平衡和投产排序问题之间的关系.说明了混流装配线负荷平衡的分类、目标函数及求解方法;建立了排序问题的模型,分析了三种常用的排序目标函数和各种求解算法.本文指出了混流装配线应进一步研究的问题及未来的发展方向.

7.期刊论文凌文曙.LING Wen-shu基于遗传算法的混流装配线工作站平衡研究-合肥工业大学学报（自然科学版

）2008,31(8)

现有的装配线平衡方法缺乏关联性、系统性和整体性,未考虑混流水装配线工作站分配、排序及实际应用中除工艺顺序以外的约束问题.文章以车桥装配生产线为例,引入惩罚函数优化装配工艺顺序以外的约束,利用遗传算法对该问题进行编码求解,将工作站数最小与平衡率最高同时进行优化.最后通过实例进行仿真运算,以加强混流产品装配生产线工作站分配及平衡策略的可行性、有效性和前瞻性,为装配线尤其是车桥类装配线工作站分配和平衡提供了一种有效途径.

8.期刊论文黄刚.邵新宇.饶运清.Huang Gang.Shao Xinyu.Rao Yunqing多目标混流装配计划排序问题-华中科技

大学学报（自然科学版）2007,35(10)

在总结混流装配线排序问题的优化目标基础上,给出了一种混流装配线排序多目标优化模型.采用一种染色体映射的策略,有效地解决了遗传算法中染色体变化后难以保证主生产计划约束的问题.对比计算的结果表明:多目标计划排序不仅能有效保证基于生产负荷平衡的目标和基于物流平顺化的目标的要求,同时还能减少装配中品种切换频繁的问题.

9.学位论文方伟汽车主减总成装配线关键技术的研究2007

主减速器是汽车驱动桥的关键部件,它的主要功用是将输入的扭矩增大并相应降低转速,是汽车传动系的重要部件之一,其总成的装配精度直接影响和决定汽车驱动桥的精度.本文在分析大量专业书籍和文献资料的基础上,参考国内外先进的装配线应用成果,对汽车的主减速器总成进行了装配线设计,并对其关键技术进行了研究. 论文首先介绍了目前国内外汽车部件装配线的现状和发展趋势.然后对主减速器的结构进行了分析,由于该装配线要完成多品种的混流装配,首先要合理的安排多品种的装配工序,然后参照装配工序设计了一种非同步式的柔性混流装配线,提出了三环的总体设计方案.然后针对该装配线的实际特点对其中的重要关键技术问题,诸如混流装配线的平衡和产品的投产排序等问题进行了研究;采用有限元分析方法对所设计的装配线线体的静态强度进行了分析,并分别用单因素法和正交试验法对装配线线体的强度和动态刚度进行优化;同时对装配线线体的三维模块化设计进行了系统的研究,提高了设计的效率. 本设计方案通过在现场的试装配和实地运行,证明所用工艺和技术能大幅度地提高了汽车主减速器总成的装配效率和质量以及驱动桥的整体性能.

引证文献(2条)

1.李波.王俊汽车总装线建模与仿真研究[期刊论文]-电子科技大学学报 2008(5)

2.黄克艰基于MATLAB和遗传算法的混流装配线投产顺序研究[期刊论文]-上海汽车 2007(11)

本文链接：https://www.wendangku.net/doc/ac11017245.html,/Periodical_jsjjczzxt200604009.aspx

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