农机制造车间混流生产线平衡优化和物料配送研究

作     者：包建军 

作者单位：新疆大学 

学位级别：硕士

导师姓名：袁逸萍

授予年度：2020年

学科分类：08[工学] 0828[工学-农业工程] 

主      题：农机制造 混流生产 平衡优化 物料配送 系统仿真 

摘      要：随着智能制造的快速发展,我国农机制造的生产方式由传统的手工式生产向“智能制造方向迅速发展,生产模式由原来的大批量少品种生产向小批量多品种生产进行转变,因此,现代农机制造车间的作业布局规划令生产线满足每日产能要求和最终交货时间的同时,更需要适应现代农机生产的特点。现代农机制造正在进入新的发展时期,生产成本、产品质量、成品交货期决定了农机制造企业的发展,而这些因素取决于生产资源是否配置合理、生产线是否均衡作业、物料配送是否高效,即能否做到生产资源的合理配置和及时优化。在此背景下,混流生产线成为实现这种转变的有效途径。混流生产线的规划主要包含两个方面,一是混流生产线平衡优化,二是混流生产线的运行优化,即物料配送优化。本文将针对S企业制造车间多种产品的混流生产设计相应的混流生产线并进行优化,主要研究内容如下:（1）首先分析S企业制造车间产品特点,并通过价值流图析技术以及精益工具,识别影响生产效率的主要因素;接着对四种具有混流生产特性的产品生产线进行分析和优化,首先计算综合作业时间和绘制作业任务优先图,运用启发式算法对产品混流生产线进行了初步构建;然后通过计算各工序在产品生产期内需要完成的实际工作量,对平衡方案进行了进一步优化,即工序同期化;最后确定了四种产品在各工位的标准作业工时,并对优化方案进行了评价,最终在对混流生产线平衡优化的同时得到了各工位最优的平衡方案,解决了车间生产线负荷不均衡的问题。（2）完成产品混流生产线初步设计和进一步平衡优化之后,接着对混流生产线的物料配送进行优化。在已构建混流生产线基础上,考虑多向图的车辆路径问题,以车辆行驶里程最短和车辆装载率最高为优化目标,设计了一种能满足多个生产工位物料需求的动态联合物料配送方案,该方案首先构建多目标VRP（Vehicle Routing Problem）非线性规划模型,接着设计蚁群算法对模型进行求解,所设计的蚁群算法在状态转移概率、信息素更新等环节进行了优化,以此提高了模型最优路径求解的全局搜索能力,最后,通过仿真实验证明了该算法的有效性,并为后续多品种混流生产线仿真与验证提供了数据支撑。（3）完成混流生产线的物料配送优化后,通过Flexsim仿真软件建立了混流生产线优化方案的仿真模型,通过运行模型对优化方案进行了最终验证和评价。本文中提出的各种优化方法,不仅对农机制造企业混流生产线平衡和物料配送问题的优化具有理论指导作用,也能为其他制造企业的混流生产线优化提供借鉴和参考意义。