基于蚁群算法的装配线平衡问题的研究

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1、摘要装配线是当今装备制造业广泛采取的一种制造系统。装配线的设计与管理中的一个很重要的问题就是装配线的平衡，因为装配线的平衡与否直接影响到制造系统的生产效率。装配线平衡的目标就是尽量使各工位的作业时间相等，以避免由于工时相差太大而造成某些工位工时不足、某些工位工时流失的现象，以减少总的闲置时间，提高整条装配线的效率。装配线有单边和双边之分。在实际生产中，大型产品(如汽车、卡车等)的装配很多时候往往采用双边装配，因为一些作业必须在某一特定的边进行。与单边装配线相比，由于任务有操作方位的约束，双边装配线的平衡过程更加复杂。装配线平衡问题(As

2、semblyLineBalancingProblem，即ALBP)属于典型的NP—hard问题，一般采用启发式算法来解决。针对混合型双边装配线平衡问题的具体特点，本文运用一种改进的智能蚁群优化算法来平衡装配线。首先，建立数学模型，描述这个问题。然后，利用智能蚁群优化算法来解决这个问题。在算法中，一个蚂蚁对的两只蚂蚁在装配线两边同时工作，对任务进行分配，构造一个满足优先约束、同步约束、分区约束、容量约束等约束条件的平衡解。当所有的蚂蚁对都产生了平衡解后，最优解得到更新。平衡的目的就是要最小化装配线的工位数。为了验证算法的有效性，本文对三个

3、数例进行了计算，结果表明此算法能有效地解决混合型双边装配线平衡问题。最后，结合某企业一条具体的发动机装配线，运用此算法对其进行了平衡，降低了生产节拍，减少了工位和工人的数量，提高了生产效率，从而减少了企业的劳务费用和装配线的投资成本，增加了企业的利润。这也进一步验证了该算法的有效性。关键词：装配线平衡问题，混合型双边装配线，蚁群算法，人工智能ABSTRACTAssemblylineisawidelyusedmanufacturingsystemofequipmentmanufacturingindustrytoday．Oneofthei

4、mportantproblemsinassemblylinedesignandmanagementisassemblylinebalance，becauseithasgreateffectontheproductionefficiencyofthesystem．Thegoalofassemblylinebalanceistomaketheoperatingtimeofeachworkstationequalasmuchaspossible，avoidinginsufficientofsomeworkstations，workingtim

5、eandlossofsomeworkstations’workingtime，inordertoreducethetotalidletimeandimprovetheefficiencyofthewholeassemblyline·Therearetwokindsofassemblyline，one-sidedassemblylinesandtwo。sidedassemblvlines．Intheactualproduction，two—sidedassemblylinesareusuallyusedintheproductionofl

6、arge．sizedproducts，suchastrucksandbuses，assometasksmustbepefformedataspecificsideoftheproduct．Comparedwithone。sidedassemblylines．thebalanceoftwo．sidedassemblylinesismorecomplex，duetotheconstraintofoperatingposition．TheALBPisakindoftypicalcombination-optimizationproblem，b

7、elongingtotheNP．Hardproblemtype，heuristicmethodsaregenerallyusedforitssolution·For帆。一sidedmixed．modelassemblylinebalancingproblem，thispaperutilizesanimprovedantcolonyoptimizationalgorithmtobalanceassemblyline．First，amathematicalprogrammingmodelisbuilttodescribetheproblem

8、·Then，allantcolonyoptimizationalgorithmisutilizedtosolvetheproblem．Inthealgorithm似oantsworksimultaneous