基于仿真优化的装配线平衡问题-研究

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1、第一章绪论型参数，以达到优化参数的目的。然后根据不同的算法在生产装配线问题中的效率不同，文章在第四章做了实际试验并深入讨论不同算法以及相关参数对于该问题求解的影响，对于此类的生产装配线问题进行优化配置，从而达到提升生产效率的目的。1．2装配线平衡问题的发展生产装配线的平衡问题，是要使整个生产系统中，人员之间、机器之间还有人员与机器之间的关系尽量平衡，只有这样生产装配线的效率才能达到理想的水平，以满足现代生产的需要。生产装配线产量的平衡与否直接关系到该生产制造系统的生产效率；而且，生产装配线平衡的问题是一个与设

2、施规划相牵连的问题，一个工作站要完成的工作总量与分配到该工作站的基本工作单元总数是一致的。首先，生产节拍是指在一条生产装配线的连续进料加工生产中，相邻两个生产单元通过装配线出口的时间间隔。而生产装配线的平衡问题，就是合理地将所有的工作单元有序地分派到生产装配线上的每一个工作站(station)，以使得所有工作站(station)在每一个节拍内尽量都处于繁忙的状态，这样便可以完成尽量多的操作量，从而使生产装配线中所有工作站的闲置时间最少。生产装配线平衡问题是装配线的设计、布置规划中的一个非常重要的问题，因为生产

3、装配线的平衡与否直接关系到生产制造系统的生产效率问题。在过去的几十年里，人们对生产装配线的平衡设计与优化问题进行了大量的理论研究，已得到了很多优秀的成果。人们所关注的研究对象从早期有严格生产节拍、直线型单品种生产线，到现在更加讲究柔性化、并行、以顾客需求为导向的混合产品型生产装配线，但无论在哪一种形态的生产装配线中，生产装配线的平衡及效率问题是始终需要解决的。生产装配线要解决的基本问题就是在整条生产装配线上，均衡地分配整体作业量。最初，人们所研究的装配线模型是有着严格限制的、理想化的简单装配线平衡问题(SAL

4、BP)。现在国外内研究的重点在于描述和解决更加具有现实意义的装配线模型(GALBP)。最早装配线的使用是为大批量生产标准化产品提高成本利用率而设计的(Shtub和Dar-E1，1989；Scholl，1999)。自福特的T型车以来，市场对于产品和生产系统效率的需求已经发生翻天覆地的变化，为了满足人们日益增长的多样化需求，生产系统要提高其对个性化产品需求的快速反应。以德国著名的BayerischeMotorenWerke集团为例，该汽车生产商提供多种可供客户选择的个性化选择，可以生产多达1032个不同的模型(M

5、eyr,2004)。这种市场的需求导致了对于生'第一章绪论产系统效率的要求大大提升，也就是以产品为导向、小批量多品种的生产需求(Mather,1989)。因而装配线平衡(ALB)的问题就显得尤为重要。最早对于装配线问题以数学模型来解决的是Salveson，他于1955年建立数学模型，主要目标是要解决将整体任务分配给工作站的配置问题，以达到优化的目的。此后，学术界的主要研究工作集中在将理想、有着严格应用限制的数学模型扩展为具有实际应用意义的问题，比如u型生产装配线、并行工作站模型等(Becker和Scholl，

6、2006；Boysen，2006)。由于在对生产装配线进行平衡优化时需要考虑大量而且多样化的扩展因素，这些困难使得理论研究与现实世界的生产状况之间存在很大的差距。根据Chase，Schoniger和Spingler分别在1974年和1989年的调查显示：十九世纪七八十年代，只有非常小的一部分公司在使用数学算法试图解决装配线的平衡问题。时至今日，由于集中在装配线平衡算法上的研究并不多，使得今天的这个差距依然存在，甚至有扩大的可能。这其中的一个原因是理论研究往往集中在装配线平衡问题带有单个或少数扩展的模型，因而不

7、能很好地应用并满足实际生产中对于生产柔性和大量扩展性的高要求(Boysen,2006)。显然，实际工业生产需要柔性化、效率化的模型来解决其难题。1．3仿真优化技术的发展现状1．3．1系统仿真概述由于现实世界中实际系统的复杂性，造成了对于这些大系统的研究往往具有很大难度，因此，计算机仿真成为一种可选的方法。计算机仿真就是在电脑虚拟的环境中建立与实际系统相似的模型来代替实际系统，用以研究实际系统的方法与技术。计算机仿真模型可以表示为：三=(x，T，厂(Q，X，丁)，】，，占)(1-1)其中，占代表细致度，即是计算

8、机模型对于现实系统的仿真细致程度。一般来说，细致度愈高，模型就愈能够反映现实世界的真实情况，模型的复杂度愈高，计算量也就愈大。图1．1反应出了真实世界系统与计算机仿真模型之间的关系，根据我们研究的主要目标和不同方案的设计角度，来确定计算机仿真模型的框架，而计算机仿第一章绪论真模型的精确度是根据真实世界系统的细致度以及系统边界。细致度及图1-1系统与仿真对于已经构建好的计算机仿真模型在运行之后，根据其