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IE与遗传算法在C公司生产线平衡中的应用研究

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现代制造工程 2022年第5期 122-129页

作者：陈磊娄恒权王相柠胡雨欣中国矿业大学(北京)能源与矿业学院北京100083 郑州煤矿机械集团股份有限公司郑州450016 白俄罗斯国立大学商学院明斯克220030

以C公司智能音箱生产线为研究对象,基于Flexsim仿真软件建立生产线仿真模型,发现瓶颈工位并综合使用“5W1H”提问分析和ECRS原则进行分析改进;探究通过生产线工作站数目调整、合理分配作业单元的方式提升生产线平衡率,设计目标函数及以... 详细信息

以C公司智能音箱生产线为研究对象,基于Flexsim仿真软件建立生产线仿真模型,发现瓶颈工位并综合使用“5W1H”提问分析和ECRS原则进行分析改进;探究通过生产线工作站数目调整、合理分配作业单元的方式提升生产线平衡率,设计目标函数及以生产优先矩阵为约束条件的数学模型,采用双种群遗传算法对数学模型进行求解并确定最优工作站数目。结果表明,运用Flexsim仿真软件与遗传算法相结合的方法,可以提升生产线平衡率,降低、平衡生产线负荷,提高生产效率,是一种效果显著的分析方法。

关键词：生产线平衡 Flexsim仿真软件遗传算法工业工程

基于遗传算法的服装大规模定制生产线平衡优化

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纺织学报 2022年第12期43卷 144-150,159页

作者：陈莎修毅李雪飞北京服装学院信息中心北京100029

为解决大规模服装定制混流生产过程中出现的产品在线时间长、节拍不均衡、生产成本高等问题,首先对大规模服装定制复杂生产线特点及问题进行分析,构建了具有多子组管理、多目标寻优、服装单件定制的混合生产线平衡优化模型;然后利用矩... 详细信息

为解决大规模服装定制混流生产过程中出现的产品在线时间长、节拍不均衡、生产成本高等问题,首先对大规模服装定制复杂生产线特点及问题进行分析,构建了具有多子组管理、多目标寻优、服装单件定制的混合生产线平衡优化模型;然后利用矩阵原理对工序进行约束编码,并给出从工序到工位转换的解码算法;接着通过轮盘赌选择、两点交叉和单点变异、多目标适应度函数等算法设计实现了混流生产线的生产平衡;最后以大规模西服定制生产线为例,借助MatLab技术进行编程实现。结果表明,各组子生产线中编制效率最高可达93.93%,总生产线平均编制效率为85.77%,满足企业工序编制要求,验证了本文模型可有效解决大规模服装定制生产线的生产平衡问题。

关键词：遗传算法服装大规模定制车间调度生产线平衡混合生产线

基于冗余设计原理的工业机器人生产线平衡优化研究

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基于冗余设计原理的工业机器人生产线平衡优化研究

作者：盛铁锋桂林电子科技大学

学位级别：硕士

近年来,随着智能制造技术的迅速发展和广泛应用,智能制造系统已成为传统制造系统转型升级的重要方向。与传统生产系统中生产一线作业者为普通工人相比,智能制造系统中生产一线作业者由工业机器人所代替。然而,受生产环境和机器组件可靠... 详细信息

近年来,随着智能制造技术的迅速发展和广泛应用,智能制造系统已成为传统制造系统转型升级的重要方向。与传统生产系统中生产一线作业者为普通工人相比,智能制造系统中生产一线作业者由工业机器人所代替。然而,受生产环境和机器组件可靠性等因素的影响,工业机器人故障的发生是不可避免的,这种现象对智能制造系统中工业机器人生产线的运行情况或产生重要影响。因此,考虑故障因素背景下工业机器人生产线平衡优化的研究显得十分必要,本文将运用冗余理论对工业机器人生产线平衡优化进行研究。本论文旨在系统研究机器人生产线平衡优化问题。针对简单作业机器人生产线平衡优化问题,由于对应机器人作业复杂度和采购成本较低,所以采用工位设置备份机器人的方式来优化生产线。本文首先基于标准工时计算方法和冗余理论,推导出单个工业机器人和多个工业机器人对应的工位作业时间计算公式。在此基础上,结合生产线平衡理论,构建了以最优化机器人投入成本和生产线平衡率为目标的工位机器人数量配置模型,并采用遗传算法对其进行求解,得到简单作业机器人生产线各工位最适宜的并行作业机器人和备份机器人数量配置。最后,对于简单作业机器人生产线产能变化的情况,本文基于工业工程瓶颈工位优化思想,提出了具体的工位并行作业机器人和备份机器人数量配置调整方法,并绘制了相应的生产线优化流程图。针对机器人作业复杂度和采购成本较高且相互间存在功能冗余的复杂作业机器人生产线平衡优化问题,可以通过故障机器人作业分配的方式优化生产线。首先,本文分析了复杂作业机器人的作业特征,并介绍了故障机器人作业分配类型。进一步地,基于生产线平衡理论和作业分配约束,构建了复杂作业机器人生产线故障工业机器人作业分配模型,并针对单个机器人分配和最优原则分配,分别设计了精确算法和基于蒙特卡洛随机取样思想的启发式算法,用于对模型进行求解。基于上述理论研究,针对简单作业机器人生产线工位机器人数量配置问题以及复杂作业机器人生产线故障工业机器人作业分配问题,分别以M企业手机装配生产线和B企业车身装配生产线为案例,详细阐述了具体的求解操作步骤。通过实例验证,上述方法能够有效地降低机器人故障导致的生产线产能损失,并协助企业更加精确地计算生产线产能,制定科学合理的生产计划,加速制造业智能化转型进程。

关键词：工业机器人故障冗余理论工位作业时间作业分配生产线平衡

基于Plant-simulation的B公司C生产线平衡研究

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基于Plant-simulation的B公司C生产线平衡研究

作者：李长苓河北工程大学

学位级别：硕士

伴随着工业4.0的不断推进,我国制造行业面临着一个全新的机遇和挑战,针对制造业来讲,提高生产率,降低企业的生产成本,增加收益,才能在市场中占据竞争力。随着用户需求日趋多种多样,传统的大批量生产模式已难以适应,因此多品种小批量生... 详细信息

伴随着工业4.0的不断推进,我国制造行业面临着一个全新的机遇和挑战,针对制造业来讲,提高生产率,降低企业的生产成本,增加收益,才能在市场中占据竞争力。随着用户需求日趋多种多样,传统的大批量生产模式已难以适应,因此多品种小批量生产模式势必成为未来制造业型企业的核心支柱。本文以B公司C生产线为主研究生产线平衡问题,将传统工业工程方法与仿真Plant-simulation方法相结合。首先本文先介绍了工业工程及仿真系统的国内外研究现状,为接下来的工作提供了理论支持。对B公司C生产线的生产现状作为研究对象,通过作业测定方法测出各个工序的工时,找出瓶颈工序,计算出生产线平衡率。利用流程程序分析和工艺程序分析C生产线的所存在的问题,利用5W1H,ECRS等方法进行工艺程序的优化,利用SMED方法与双手作业分析方法进行瓶颈工位的优化,利用SLP对C生产线的生产车间进行重新布局。利用启发式算法重新分配工位,然后通过Plant-simulation仿真建立模型进行对比分析改善后的效果,最后从设备的利用率,节拍,生产线平衡率等几个方面来评价改善效果。经过上述改善,B公司C生产线平衡率从46.4%提升至80.5%,设备利用率从61%提高至79%。生产线平衡率大大提高,提高了企业的收益。

关键词：生产线平衡启发式算法人因工程 Plant-simulation仿真

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D公司焊装生产线平衡改善研究

D公司焊装生产线平衡改善研究

作者：黎福全华南理工大学

学位级别：硕士

汽车行业竞争日益激烈,在全球性能源短缺的背景及国家政策对新能源汽车的推动下,新能源汽车领域抢占政策时机及市场份额空前激烈。D公司是知名的新能源汽车制造商,在国家大力推动新能源汽车产业发展下,D公司为抢占政策时机及市场份额,... 详细信息

汽车行业竞争日益激烈,在全球性能源短缺的背景及国家政策对新能源汽车的推动下,新能源汽车领域抢占政策时机及市场份额空前激烈。D公司是知名的新能源汽车制造商,在国家大力推动新能源汽车产业发展下,D公司为抢占政策时机及市场份额,公司领导层大力推行新能源车产能快速提升战略。但由于公司各大生产基地的焊装生产线规划以及此前对生产线开发的节拍规划管理和实施方面存在不足,造成量产车型的生产线不平衡,节拍达不到规划要求并且现场生产线平衡改善困难。此外,由于新建生产线的周期过长,不满足现有车型订单的交付周期,因此,为配合公司的新能源车产能提升战略,在长期战略规划实施新建基地和新建生产线的同时,短期内各大基地现有的焊装生产线的平衡改善成为战略实施的重点。生产线平衡改善是制造业产能提升研究的重要专题,围绕生产线平衡改善问题,国内外文献研究的方向有生产线平衡、精益生产、工业工程理论等。本文针对制造业生产线平衡改善这一专题,以D公司E车型侧围焊装生产线平衡改善项目作为研究实践对象。并以E车型侧围焊装生产线作为典型生产线平衡问题案例,对D公司焊装生产线平衡问题改善方案进行归纳总结。本文在现有的理论基础上,结合过程管理、生产线平衡、工业工程、精益生产等相关理论知识,对D公司E车型侧围焊装生产线从项目开发设计到现场生产线实际情况的全过程进行详细的平衡问题分析。全面剖析D公司焊装生产线开发过程存在的节拍审核失效问题,以及E车型现场生产线的布局规划、工艺平衡、工艺流程设计等方面存在的问题,从而总结对焊装生产线平衡影响的关键因素。基于以上全过程系统的问题原因分析,运用生产线平衡分析法、视频观测法、Gantt图时序分析法、标杆比较法、关键工序分析法、动作研究法、ECRS分析原则等,并结合数字化工艺仿真平台进行方案的验证与优化,对D公司焊装生产线平衡问题的主要原因提出优化方法和改善方案,从而为D公司推行产能快速提升战略提供理论依据和科学的优化方法。

关键词：节拍改善生产线平衡数字化工艺仿真

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L公司板状天线产品生产线平衡优化研究

L公司板状天线产品生产线平衡优化研究

作者：时间辽宁工程技术大学

学位级别：硕士

近年来,人们对计算机、通信设备和电子消费产品的需求与日俱增,与之密切相关的通讯设备企业竞争日益激烈。各企业若想获取市场利润并维持行业领先地位,在生产时需注意降本增效,快速交付等要求。因此,研究分析相关企业生产线平衡问题,并... 详细信息

近年来,人们对计算机、通信设备和电子消费产品的需求与日俱增,与之密切相关的通讯设备企业竞争日益激烈。各企业若想获取市场利润并维持行业领先地位,在生产时需注意降本增效,快速交付等要求。因此,研究分析相关企业生产线平衡问题,并据此有针对性地制定优化方案为当务之急。论文以L公司的板状天线产品生产线为研究对象,采用基础工业工程方法、0-1整数规划法和Flexsim仿真技术对生产线平衡开展系统性的定性定量协同研究。主要研究结果如下:(1)分析了L公司板状天线产品生产线平衡现状及问题通过实地考察、采访一线作业人员等方式明确当前生产线现状,绘制工艺程序图。采用作业测定法计算现有各工序标准作业时间,通过生产线平衡评价指标,发现当前生产线存在工序不平衡、瓶颈工序作业时间长和工作负荷率低的问题,为设计优化方案提供基础数据支持。(2)设计了L公司板状天线产品生产线优化方案运用基础工业工程方法对生产线进行定性分析,初步实现生产线平衡率由51.21%提升至63.81%,平滑指数由38.52降至24.97;之后构建两类生产线平衡0-1整数规划模型,实现该生产线的定量优化,并使用Lingo18.0软件分别求解最最优值。(3)验证了L公司板状天线产品生产线仿真优化结果采用Flexsim仿真技术模拟两类生产线优化后的运行状态,选择第I类生产线平衡问题作为最优解决方案。该方案实现生产线平衡率由51.21%提升至82.07%,日产能由500块提升至589块,平滑指数由38.52降至14.16。满足产品交付期并提高生产线平衡率,为今后L公司生产线平衡提出了优化效果保障措施。经过整体优化改善,大幅提高了L公司板状天线产品生产线平衡率,有助于实现L公司降本增效的目标。该论文有图32幅,表22个,参考文献80篇。

关键词：生产线平衡工业工程 0-1整数规划 Flexsim仿真

基于改进粒子群算法的M公司玻璃茶壶生产线平衡优化研究

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基于改进粒子群算法的M公司玻璃茶壶生产线平衡优化研究

作者：李梦雅河北科技大学

学位级别：硕士

随着制造业的不断发展,生产线平衡问题在制造型企业发展中起着至关重要的作用,生产线的优化和管理对制造业的竞争力和市场占有率产生重要的影响。为了提高制造业的生产效率并且其降低生产成本,越来越多的制造企业正在加速优化改善其生... 详细信息

随着制造业的不断发展,生产线平衡问题在制造型企业发展中起着至关重要的作用,生产线的优化和管理对制造业的竞争力和市场占有率产生重要的影响。为了提高制造业的生产效率并且其降低生产成本,越来越多的制造企业正在加速优化改善其生产线。本文以M公司Y型号玻璃茶壶生产线为研究对象,首先,通过现场调研运用程序分析、作业测定、流程程序分析方法对该生产线进行研究,利用鱼骨图分析法发现影响生产线平衡的主要因素为瓶颈工位、工位分配、设备布局以及现场管理问题;其次,结合生产实际对粒子群算法进行了优化,提出一种适用于生产线平衡问题的改进粒子群算法——可拓分级粒子群算法。改进算法主要包括:第一,建立粒子物元模型。把物元粒子、粒子的特征及粒子关于其特征所取得的量值构成的矩阵,根据粒子的适应度值,通过关联函数计算关联度以便对粒子进行等级划分;第二,调整粒子更新策略。不同等级的粒子在迭代过程中采取不同的权重,以扩大种群的搜索空间,增强粒子群体的探索能力和全局搜索能力;第三,引入Tent混沌映射策略。能够保持群体的多样性,防止等级差的粒子陷入局部最优。此外,结合实际情况,根据工序分配优化后的方案,对车间设备布局及现场管理进行优化。最后,利用Flexsim仿真软件对玻璃茶壶生产线优化前后进行对比分析,验证了可拓分级粒子群算法在求解生产线平衡优化问题上具有可行性。本文通过实例证明可拓分级粒子群算法在M公司玻璃茶壶生产线中运用的有效性,能够对其他同类型玻璃茶壶生产线的平衡应用起到借鉴作用,解决公司中生产线不平衡的问题,为公司可持续发展做出贡献。

关键词：玻璃茶壶生产线生产线平衡可拓分级粒子群算法可拓创新方法

B公司油烟净化器产品生产线平衡优化与仿真研究

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B公司油烟净化器产品生产线平衡优化与仿真研究

作者：付焱焱山东理工大学

学位级别：硕士

制造业作为我国经济发展的基础产业,在参与国际竞争、全球贸易过程中发挥着至关重要的作用。随着全球贸易壁垒不断加强,作为产业发展基石的制造业同样面临着日趋激烈的市场竞争环境,企业生存压力不断增加。与此同时,我国当前正处于经济... 详细信息

制造业作为我国经济发展的基础产业,在参与国际竞争、全球贸易过程中发挥着至关重要的作用。随着全球贸易壁垒不断加强,作为产业发展基石的制造业同样面临着日趋激烈的市场竞争环境,企业生存压力不断增加。与此同时,我国当前正处于经济结构转型的关键时期,劳动力成本增加和外围低成本、高品质和短周期的刺激,造成国内多数制造业企业发展困难,面对严峻的资金链断裂风险,制造业企业如何提升核心业务水平,促进产业持续健康发展成为当前亟需解决的重要课题。本文选定B公司油烟净化器产品生产线为研究对象,选取传统工业工程与仿真相结合的方法,挖掘出导致生产线生产效率低的主要原因是:瓶颈工序明显、作业分配不合理和现场管理不够规范。随后从定性、定量两个纬度出发,针对油烟净化器产品生产线的不平衡问题进行了优化与仿真分析,提出提高生产线平衡的最佳优化方案,再根据具体问题提出优化方案的保障措施。本文的主要研究结果如下:(1)确定生产线不平衡问题根源所在。梳理总结有关生产线平衡的相关参考文献,进入生产现场调研,收集相关数据,同时通过流程分析和Flexsim仿真建模的结果,对B公司现有油烟净化器产品生产线的生产过程进行了详细的记录和剖析,结合鱼骨图分析对生产线存在的问题进行分析总结。(2)初步进行生产线平衡优化。首先选用5W1H理论和ECRS原则对生产线的整个流程进行改善。其次选用动作经济原则中的双手作业分析对瓶颈工序分析并改善。(3)定性定量方法结合,制定最终优化方案。针对初次优化后的油烟净化器生产线构建两种0-1整数规划模型,用Lingo软件求解,进一步多角度优化生产线流程,最后运用Flexsim软件进行仿真,评价分析第二次改善后的生产线并验证两个方案的合理性,得出该生产线的最优作业安排方案。通过研究结果可得,优化后的油烟净化器生产线整体相比初始的生产线平衡率提高19.1%,平滑性指数降低45.6,生产节拍减少了40.6s,验证了优化方案的有效性。(4)制定保障措施。为了维持优化效果,结合生产线存在的问题提出一系列优化保障措施,更大程度地维护该生产线的平衡。通过结合工业工程方法、Flexsim仿真技术和0-1整数规划,提出了针对B公司油烟净化器生产线平衡优化的切实可行的方案,有效地提高了油烟净化器产品的生产线平衡率,均衡各工序的作业载荷,降低了瓶颈工序对生产线平衡的影响,满足了目前的订单需求。同时也对同类型的生产线的优化改善提供了改善思路和建议。

关键词：生产线平衡瓶颈工序 FLEXSIM仿真 0-1整数规划

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H公司通信光缆生产线平衡优化研究

H公司通信光缆生产线平衡优化研究

作者：杨壬淦南京工业大学

学位级别：硕士

光纤通信技术的发展只有短短数十年,却对现代信息化进程做出重大贡献,给我国信息行业的发展带来巨大飞跃。在当今互联网朝着多方位、深层次发展背景下,国家推出一系列通信基础设施发展战略,迫使通信领域加快转型升级的步伐。光纤通信技... 详细信息

光纤通信技术的发展只有短短数十年,却对现代信息化进程做出重大贡献,给我国信息行业的发展带来巨大飞跃。在当今互联网朝着多方位、深层次发展背景下,国家推出一系列通信基础设施发展战略,迫使通信领域加快转型升级的步伐。光纤通信技术离不开通信光缆的制造。我国通信光缆开始规模化生产较晚,龙头企业匮乏,创新能力不足,制约了信息产业发展。面对通信光缆的市场需求对新技术和新工艺的注重,企业需要积极转型,改变传统制造模式,优化落后生产流程,以更好地在市场中立足。本文通过实地调研将H公司的TA/2-6型通信光缆生产线作为研究对象,针对产品的生产线现状,应用鱼骨图分析法识别并分析生产线的现存问题与原因,寻求改善的方案。基于价值流图和生产线平衡相关理论,从工艺流、物料流和信息流三个方面做出了优化研究。首先,本文通过实地调研及价值流图分析,明确了H公司TA/2-6型通信光缆生产线的现存问题:关键工序操作冗余、生产布局不合理、半成品库存占用时间过长等,针对这些问题,运用鱼骨图分析原因。然后,本文从价值流图的工艺流、物料流、信息流三要素层面对H公司的TA/2-6型通信光缆进行生产线平衡优化。在工艺流层面,通过流程程序分析和联合操作分析,结合5W1H技术和ECRS原则改进生产线流程。在物料流层面,依据当前物流路线和物流布局,对物流强度进行等级划分,通过加权赋值,构建物流与非物流的综合关系并优化物流布局。在信息流层面,通过采取推拉相结合的生产方式、设计看板系统、动态标准化与持续改进等方式解决生产周期过长和库存占用问题。此外,也为产品生产提出了更为精益的管理策略;最后,本文借助Flexsim仿真软件对生产线优化方案进行了验证,通过对比分析,生产线平衡率的优化率为14.78%,为企业生产线产能提高提供决策依据。本文的研究旨在能为通信光缆行业整体的产能改善提供一种优化建议。运用价值流图和生产线平衡等相关理论对H公司通信光缆生产线进行了优化建模仿真,试图从提高产能和生产效率两方面,为H公司提供一定的理论指导和实践策略,进而为同类企业改善企业的经营管理水平、增强企业未来综合竞争力提供一定的建议。

关键词：通信光缆生产线平衡价值流 Flexsim