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尼龙板框件FMS调度布局多目标仿真优化研究

尼龙板框件FMS调度布局多目标仿真优化研究

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作者：黄俣钧江苏科技大学

学位级别：硕士

用于减磨减振的尼龙板框系列产品具有结构简单,种类多样,市场需求量大的特点,适合采用自动化流水线的生产模式,但因缺乏科学严谨的设计过程,相关生产线方案往往无法满足企业需求。本文的研究目的是设计一条适用于多种类型尼龙板框件加... 详细信息

用于减磨减振的尼龙板框系列产品具有结构简单,种类多样,市场需求量大的特点,适合采用自动化流水线的生产模式,但因缺乏科学严谨的设计过程,相关生产线方案往往无法满足企业需求。本文的研究目的是设计一条适用于多种类型尼龙板框件加工的混流生产线,并通过生产线布局和调度问题的仿真优化分析进一步提升产能。本文研究是根据实际生产情况,结合文献资料,构建了一种混流柔性生产线系统（FMS）模型,提出了改进的多种群快速非支配排序遗传算法与仿真相结合的技术,对生产线布局和调度问题进行集成优化,最后针对本文的关键技术进行了集成化系统的开发。本文的研究步骤和内容如下:（1）针对企业需求,参考现有柔性生产系统方案,将混合流水线模型、智能化物流系统与柔性化设备相结合,提出了一种尼龙板框件混流柔性生产线方案。并对该方案中的工艺流程、生产线布局及设备建模进行了详细分析。（2）根据尼龙板框件混流柔性生产线模型,进一步在Plant Simulation仿真软件中建立了尼龙板框件FMS仿真优化模型;提出了一种多缓存区双向调度策略,并通过仿真对比验证了该策略的优越性。最后运用Plant Simulation内置遗传算法库对FMS模型中混合流水线调度问题（HFSP）进行了初步的优化,验证了优化方法的可行性。（3）在上述研究的基础上,进一步提出减小能耗的目标函数,建立了能耗和完工时间最小的多目标优化体系,并提出了采用第二代非支配排序遗传算法（NSGA-Ⅱ）进行求解;采用了混合编码技术对FMS模型的调度和布局问题进行集成编码,并针对传统遗传算法在求解混合编码时容易陷入过早收敛的问题,提出了采用多种群遗传算法（MPGA）提高种群多样性;接着将混合编码技术、MPGA与NSGA-Ⅱ相结合,提出了一种多种群NSGA-Ⅱ算法对FMS模型调度布局多目标集成优化问题进行了求解。最终在VS Code平台上运用C++语言实现算法编程,通过Socket通信技术实现算法对Plant Simulation仿真模型的优化,并通过与传统NSGA-Ⅱ的优化结果的对比验证了本文算法的优越性。（4）介绍了FMS仿真优化系统总体开发框架,并通过实际案例对系统进行了测试运行。

关键词：尼龙板框件加工混流柔性生产线系统 Plant Simulation仿真调度布局集成优化多种群NSGA-Ⅱ

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