基于仿真优化的某航天产品装配线规划方法研究

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1、RESEARCH研究论文基于仿真优化的某航天产品装配线规划方法研究杨长祺，郭具涛，何其昌(上海航天精密机械研究所，上海201600)【摘要】航天产品的装配工艺复杂，具有典型的小批量、多品种特点，因此动态设置装配工位成为装配线规划的重要内容。本文以装配线平滑指数最小化为目标，以装配工艺、空间布局、路径等为约束条件，建立装配线工位数量优化模型。本文先对装配现场的不确定影响因素进行分析与建模，并提出基于仿真的优化方法，利用仿真模型模拟装配线运行状态，并通过遗传算法确定最优的工位数量，实现装配线的动态平衡，从而有效地提高装配线单元工位规划的精确度与效率。关键词：航天产品；装配线；工

2、位数量配置；仿真优化；遗传算法ResearchonAerospaceProductsAssemblyLineUnitPlanningMethodBasedonSimulationOptimizationYANGChangqi，GUOJutao，HEQichang(ShanghaiSpaceflightPrecisionMachineryInstitute，Shanghai201600，China)【ABSTRACT】Aerospaceproductassemblyprocessiscomplex，andhasthetypicalcharacteristicsofdiscre

3、teevents．Foracertaintypeofaerospaceproductassemblyprocess，consideringtheimpactofuncertainfactors，establishingthelogisticssimulationmodel，andputtingforwardtoobtaintheoptimalnumberofassemblyline．Usinggeneticalgorithmdeterminetheoptimalbalanceindextorealizethedynamicbalanceoftheassemblyline，a

4、ndeffectivelyimprovetheaccuracyandef-ficiencyoftheassemblylineunitplanning．Keywords：Aerospaceproducts；Assemblyline；Quantityofworkposition；Simulationoptimization；GeneticalgorithmDOI：10．16080／j．issnl67l一833x．2016．14．105航天产品多属于复杂产品范畴，其产品装配过程复杂，通常需要不同部门、不同工种之间相互交叉作业，保证前后工序间的无缝衔接，以确保装配过程的流畅进行。目

5、前，国内航天企业虽然逐渐采用了先进的装配设备与技术，但由于依然采用传统装配线规划模式，工程师多凭借经验对装配线规划方案的可行性进行验证，缺乏定量的评估与分析手段，很多规划问题在实际运行才被发现⋯。目前采用离散事件建模工具建模仿真模型，通过仿真分析进行规划方案的评估的方法已经获得广泛的应用。但由于装配现场不确定影响因素，包括工人劳动效率、机器设备状态等，造成仿真模型与实际现场装配过程的严重“失真”，造成装配线上的“瓶颈漂移”的出现，严重影响装配线产能和效率。唐娟等对制造单元中瓶颈动态属性进行分析和研究，对瓶颈漂移规律进行了描述，并构建“瓶颈漂移”预测模型‘21。本文在对某航天

6、产品装配现场不确定影响因素分析与建模的基础上，借助仿真优化技术，分析装配线的动态平衡，实现事前预测瓶颈的生产过程控制模式，从而更好的设计装配现场资源分配方案，保证装配线的产能与质量。1装配现场不确定因素分析1．1某航天产品装配过程航天产品的装配过程，是将不同的零部件装配成符合设计要求的航天产品，并对其进行测试和试验的过程【3】。某航天产品的装配工艺流程如图1所示。航天产品的装配过程不同于一般的流水线装配，主要采用手工装配方式，装配节拍不明显，装配工人的熟练程度、装配水平以及作业元素的复杂程度等不确定因素都会影响最终产品的质量。在解决传统的航天产品装配线规划问题上，大多数规划

7、依据还停留在个人经验上，将约束条件简化，忽略了现实中客观存在的不定因素，如：订单的随机性、学习曲线效应、装配工序时间的2016年第14期·航空制造技术105研究论文⋯，j_。{I成品U成品U部件l、2U部件1、部件2L__J部件1I装箱1I测试l对接检查I测试l图1某航天产品装配工艺流程Fig．1Assemblyprocessofanaerospaceproduct不确定性、设备故障率、设备维修时间、资源数量限制等条件。在现场装配过程中不确定因素的影响下，装配过程会出现等待和阻滞现象，这不仅影响了工作站的效率，而且