汽车装配生产线规划及优化研究.pdf

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1、汽车装配生产线规划及优化研究111颉谭成,赵强，南翔（1.河南科技大学机电工程学院，河南省洛阳市471003）摘要：汽车装配生产线工艺规划是连接汽车设计与大批量生产的桥梁。为提高计算机辅助生产线装配工艺规划的质量和效率，文章首先应用数学算法将装配生产线任务进行分配，得到装配序列，然后应用线性规划理论,对汽车总装配作业均衡编排问题进行了优化分析,建立了汽车总装配作业均衡编排的线性规划数学模型。文章在完成汽车装配工艺的数学建模和装配序列生成的基础上，综合考虑流水线装配生产中与装配工艺规划密切相关的因素，开发建立以装配流水线工艺图为基

2、础的仿真模型,包括面向生产线的装配任务规划，直接输出装配线规划参数，直观显示任务规划结果。由仿真规划结果进一步改进规划过程，最终达到整体优化目的。关键词：仿真规划；数学建模；，装配序列；优化调节总装配是轿车生产的最后一个步骤，因此，装配工艺规划非常重要，它不仅直接影响轿车的装配效率和质量，而且决定了厂房建设、设备投资、生产人员数量、在制品数量等其它重要指标。装配工艺的整体优化和局部精化都将产生巨大的经济效益，显著增强轿车生产企业在市场上的竞争力。[1-4]Delchambre等人开展了计算机辅助装配序列规[5-8]划研究的基础性

3、工作,随后的研究者进一步提出了其他的序列规划理论和方法。图1总装配工艺规划1在各种装配资源中，装配工位S的分配与其他汽车总装配工艺规划模型不同，它是由流水生产线多工位并行作业引起的，与装配生产线节拍时间tc有密切的关系，节拍时间汽车总装配是形成汽车产品的最后一道工序，的变化会产生不同的分配结果。因此，将工位分配整个装配过程可用如下数学模型来表示:与其他资源的分配分开，分阶段进行工艺规划。(1)n个装配任务组成任务集合T={T1，T2，2应用启发式算法向子工位分配任⋯，Tn}，其中Ti为第i个任务。务(2)每个任务Ti均有一系列属

4、性Ci={装配对象即零部件{pi}，所用工具设备{gi}，作业人生成装配任务后，需要根据产品生产纲领，确员{hi}，作业时间ti，操作工位si}。定生产节拍时间tc，并将装配任务分配给各作业工位。为简化任务分配，将每个实际的工位Si对应整(3)完成装配任务用到的所有资源形成一个资（A）车区域的划分，分解成同等数量的子工位Si={Si源集合R={待装配零部件集合{P}，各种设备工具集合{G}，作业者集合{H}，作业时间集合（B）（H）（A），Si⋯，Si}，其中Si表示Si的A区子{t}，操作工位集合{S}}。工位，依此类推。由于

5、受区域空间限制，各子工(4)汽车总装配任务规划就是要确定从资源集位内同一时间只进行一项装配任务的作业，不存到任务集的映射R--T，将装配资源向装配任务进行在平行作业问题，且累计装配操作时间受tc约束，分配(如图1)，使所有装配任务实施的结果能够优可用现有的多种算法对其进行任务分配。经过分[9-10]质高效地完成汽车组装，实现汽车的设计功能。解，整车装配任务的分配问题从原来的将一个大的任务集合分配给一个工位链，转化为将若干个子任务集合分配给若干个子工位链。各子工位链生成后，在不改变链上各子工位相对位置的条件下，向1生产线实际工位添

6、加。工位j的作业时间×100%≥c笔者应用最大集算法(LargestSetRule，L工位j的额定工位工时[11]SR)解决每个区域内的任务集合分配问题。以下(Z)公式中，Ti表示某区域Z内的第i项装配作业任则:务，其作业时间为ti，时间权重Wi为该任务所有前max{tXtXrrjii,j++tXppjtXqqj}序作业及其自身作业时间的总和，×≥10000cSj()zz()即Wtij=+∑tj，对∀>TTji。如果s1=s2=⋯sn=T(装配时间)则:区域A区域Bmax{tXtXrrjii,j++tXppjtXqqj}×≥10

7、000cT区域C区域D汽车总成装配作业编排的优化目标是在上述图2任务分配示意图约束条件下，使得所需的装配工位最小。需要注意的是，待分配的操作任务中存在单项m任务作业时间大于生产节拍时间的情况，需对这类minzj=∑xij作业任务进行调整然后重新分配。任务调整的方式i=1有两种:①将此类装配任务进一步分解，使分解后的其中im=1,2,3,L,;；jn=1,2,3,L,单个装配操作时间不超过生产节拍;②对于不能分解的任务，将其从集合中删除，由工艺人员单独进综上所述，汽车总装配作业均衡编排的数学模行分配。型可表示为上述工位最小公式。运

8、用该算法，可以在给定任务之间先后约束和推出:生产线节拍时间的情况下，快速进行任务分配。同其他算法相比，该算法具有以下优点:①算法简单，n⎧易于编程实现，大大提高了装配作业的分配效率;∑X=1⎪ij②任务分配兼顾了作业之间的相关性，被分配到同⎪j=1一工位的各个任