基于仿真的生产线传送带缓存容量分配多目标优化

作     者：陈程 

作者单位：浙江工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：汤洪涛

授予年度：2020年

学科分类：120202[管理学-企业管理（含：财务管理、市场营销、人力资源管理）] 12[管理学] 1202[管理学-工商管理] 1201[管理学-管理科学与工程(可授管理学、工学学位)] 07[理学] 08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 070105[理学-运筹学与控制论] 0802[工学-机械工程] 0701[理学-数学] 

主      题：MCAP 生产线建模 仿真分析 “潜在瓶颈” 线性搜索 

摘      要：生产线缓存区容量分配问题（BAP）[1]是生产系统优化中的重要问题。BAP问题的研究一般以生产线缓冲区总量一定或生产线产量一定,求解最大化产量或最小化缓存区总容量目标下的最优缓存,属于一定条件下的单目标问题。生产线传送带缓存区容量分配问题（CAP）[1]将缓存区具象化至传送带上,考虑传送带缓存容量变化范围,以产量最大化为主要目标优化传送带缓存总容量。线性搜索分析法尚未用于求解CAP问题,而且以产量最大化、缓存区总容量最小化、平均滞留时间最小化为目标的多目标传送带缓存优化研究很少。随着建模仿真技术的不断发展与完善,为研究解决多目标生产线传送带缓存容量分配问题提供重要技术手段。首先,对生产线缓存区分配问题（BAP）与生产线传送带缓存分配问题（CAP）进行阐述与对比,提出多目标生产线传送带缓存分配问题（MCAP）,并对生产线传送带进行缓存分析;其次,提出并设计基于MCAP问题的目标模型与优化算法,考虑传送带缓存容量变化范围、传送带有效缓存面积、传送带与设备、车间间距等约束;接着,确定ASD普通拉伸生产线为研究对象,利用相关建模软件对ASD生产线建模与耦合,对生产线仿真模型进行校验;最后,选取ASD普通拉伸生产线作为算例,进行基于线性搜索分析法的MCAP仿真优化,并仿真分析比较CAP优化算法与MCAP算法之间的优化效果。研究表明:通过仿真分析生产线“潜在瓶颈[3]后端的传送带缓存容量,证明其对优化目标生产产量和平均滞留时间的影响程度较大,传送带缓存容量与生产产量的关系呈正相关关系,当缓存容量增加到一定时,产量不再继续提高;传送带缓存容量与平均滞留时间的关系呈负相关关系,当缓存容量增加到一定时,平均滞留时间不再降低。通过基于线性搜索分析的MCAP优化算法,求解得到传送带缓存总容量最小集合{Q}。通过对生产线模型仿真分析,对比MCAP优化前后效果,发现生产产量提高了 12.02%,平均滞留时间缩短了9.8%;对比MCAP与CAP优化效果,生产线产量提高了6.6%,传送带总缓存容量减少了18个,平均滞留时间缩短了5.1%。