基于改进遗传算法的装配生产线平衡技术研究
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摘要
生产线平衡是制造企业底层生产流程设计规划和重组优化的重要方法之一,即在给定的约束条件下,将一系列具有优先关系的作业要素分配给合适数量的工作站,以实现生产线的平衡。生产线的不平衡会造成大量的工时损失,也会造成大量的在制品堆积,严重时会导致生产线的中止。
本文在总结和分析了近年来国内外研究生产线平衡技术方法的基础上,针对现有生产平衡技术中研究较少的方面-第二类生产平衡问题,将工业工程方法与改进遗传算法相结合,提出一种用改进遗传算法来分析、解决生产线平衡问题的方法技术,并把这种方法应用到实际生产线平衡问题的改善上,取得了较好的效果。
本文首先对生产线平衡问题概念进行了基本阐述,并回顾总结了国内外生产线平衡问题的常用求解思路和算法。在此基础上针对本公司地铁高铁车钩产品生产线现状进行了分析,提出了该生产线平衡问题为第二类生产线平衡问题,围绕该生产线平衡优化目标,使用传统工业工程方法对生产线平衡问题进行了初步的研究,使生产线的平衡率提高到70%左右,同时考虑到该生产线工序多达70,传统工业工程方法不能进一步给出优化改善的情况下,提出了利用改进遗传算法来研究上述问题。本文利用Matlab编程工具完成了改进遗传算法的编程,并利用经典生产平衡问题对算法进行了验证,利用该算法对实际生产线进行了模拟优化,结果表明,此种算法能够较好的解决第二类生产平衡问题,对提高生产线平衡率和降低生产线的负荷不平衡有较好的结果。
最后在基于Matlab的改进遗传算法优化后的结果下对实际装配生产线平衡问题进行优化平衡,并对平衡优化前后的指标进行了对比和评价。
本文通过对第二类生产平衡问题的深入研究,并采用改进遗传算法对问题进行了优化求解,该研究结果表明该研究在解决平衡生产线,企业资源优化配置,提高企业生产效率,提高企业竞争力具有较好效果。
Assemble line balance technic is one of the important method for the production flow design and re-orgenize optimize of the manufactory.At the given restriction coditions, distribute a series priority jobs into the work station so that to realize the assemble line balance.the un-balance line can lost a lots of work time,also can make many parts“work in process”,even if the un-blance assemble line can stop the production process.
The paper first summarize and analyse the domestic and overseas method of study assemble line balance issue in these years,as for the ALBP-2 issue,the author use one method that he use the IE and Genetic Algorithm method to solve,analyse assemble line balance issue. the method was applied to our actual production line and got good effect.
The paper first elaborate basic concept of the assemble line balance problem and re-view the domestic and oversea normal method that how to solve the assemble line balance problem.On this basis,the paper analyse one deatials status of the coupler assembly line balance problem and get a conclusion that the assemble balance problem was the second type balance problem. First,the paper use the traditional IE method to initiatory study this problem.The balance rate of the assemble line was promoted to 70%. For thinking about the work processes are more than 70 step,the traditional IE method can not give more balance improve result. The author put forward one method that use the improved Genetic Algorithm to study this problem. The author use the Matlab tool to finish the program of the Genetic Algorithm and finished the test and verify by using the famous assemble line balance problem. The author use the program simulate and optimize the actual assemble line balance problem. The result indicate the program was good at on improve the balance rate and reduce the burthen unbalance of the assembly line.
At last,the paper evaluated the improvement when the optimize result was applied to assembly line.The paper study depthly the second balance problem and use the improved GA method to optimize balance problem.The result indicate the study is the is effective method to solve the optimum the distribution of resources,improve the efficiency of the production line and increase the competition of the enterprise.
本文在总结和分析了近年来国内外研究生产线平衡技术方法的基础上,针对现有生产平衡技术中研究较少的方面-第二类生产平衡问题,将工业工程方法与改进遗传算法相结合,提出一种用改进遗传算法来分析、解决生产线平衡问题的方法技术,并把这种方法应用到实际生产线平衡问题的改善上,取得了较好的效果。
本文首先对生产线平衡问题概念进行了基本阐述,并回顾总结了国内外生产线平衡问题的常用求解思路和算法。在此基础上针对本公司地铁高铁车钩产品生产线现状进行了分析,提出了该生产线平衡问题为第二类生产线平衡问题,围绕该生产线平衡优化目标,使用传统工业工程方法对生产线平衡问题进行了初步的研究,使生产线的平衡率提高到70%左右,同时考虑到该生产线工序多达70,传统工业工程方法不能进一步给出优化改善的情况下,提出了利用改进遗传算法来研究上述问题。本文利用Matlab编程工具完成了改进遗传算法的编程,并利用经典生产平衡问题对算法进行了验证,利用该算法对实际生产线进行了模拟优化,结果表明,此种算法能够较好的解决第二类生产平衡问题,对提高生产线平衡率和降低生产线的负荷不平衡有较好的结果。
最后在基于Matlab的改进遗传算法优化后的结果下对实际装配生产线平衡问题进行优化平衡,并对平衡优化前后的指标进行了对比和评价。
本文通过对第二类生产平衡问题的深入研究,并采用改进遗传算法对问题进行了优化求解,该研究结果表明该研究在解决平衡生产线,企业资源优化配置,提高企业生产效率,提高企业竞争力具有较好效果。
Assemble line balance technic is one of the important method for the production flow design and re-orgenize optimize of the manufactory.At the given restriction coditions, distribute a series priority jobs into the work station so that to realize the assemble line balance.the un-balance line can lost a lots of work time,also can make many parts“work in process”,even if the un-blance assemble line can stop the production process.
The paper first summarize and analyse the domestic and overseas method of study assemble line balance issue in these years,as for the ALBP-2 issue,the author use one method that he use the IE and Genetic Algorithm method to solve,analyse assemble line balance issue. the method was applied to our actual production line and got good effect.
The paper first elaborate basic concept of the assemble line balance problem and re-view the domestic and oversea normal method that how to solve the assemble line balance problem.On this basis,the paper analyse one deatials status of the coupler assembly line balance problem and get a conclusion that the assemble balance problem was the second type balance problem. First,the paper use the traditional IE method to initiatory study this problem.The balance rate of the assemble line was promoted to 70%. For thinking about the work processes are more than 70 step,the traditional IE method can not give more balance improve result. The author put forward one method that use the improved Genetic Algorithm to study this problem. The author use the Matlab tool to finish the program of the Genetic Algorithm and finished the test and verify by using the famous assemble line balance problem. The author use the program simulate and optimize the actual assemble line balance problem. The result indicate the program was good at on improve the balance rate and reduce the burthen unbalance of the assembly line.
At last,the paper evaluated the improvement when the optimize result was applied to assembly line.The paper study depthly the second balance problem and use the improved GA method to optimize balance problem.The result indicate the study is the is effective method to solve the optimum the distribution of resources,improve the efficiency of the production line and increase the competition of the enterprise.
引文
[1]陆叶,苏平,混合装配线平衡问题的建模与分析,机电产品开发与创新,2007,9:110-112
[2]张瑞军,陈定方,杨琴,用改进的遗传算法解决ALB问题,计算机工程与设计,2006,27(20):3731-3736
[3]朱烁,赵道致,装配线平衡设计中节拍优化的遗传算法
[4]童艺川,吴锋,U型装配线的启发式平衡算法,南京理工大学学报,2000,24(5):394-397
[5]吕慧娟,胡亚辉,滕献银,装配线平衡问题改进算法,机床与液压,2008,36(12):28-36
[6]陈健行,张其松,蚁群算法在装配平衡问题中的应用,Computer Era No.12 2008:20-22
[7]王万良,吴启迪,生产调度智能算法及其应用,北京:科学出版社,2007
[8]杨召楷,生产加工车间的布局及生产线平衡研究,北京:北京工业大学硕士学位论文
[9]窦永昌,精益生产研究,上海:上海复旦大学硕士学位论文
[10]交大教材,生产系统设计,上海交通大学机械与动力工程学院,2008,7
[11]吴尔飞,金烨,胡小锋,沈健,双边装配线平衡的一种分支定界算法,上海交通大学学报,2008,11:4-8
[12]苑清敏,李建,具有随机作业时间的装配线平衡方法,西北大学学报,1999,29:120-123
[13]宋华明,韩玉启,李如俊,基于遗传算法的装配线负荷平衡,机械设计与制造,2002,4:28-30
[14]Jerry Banks,John S. Carson II,Barry L.Nelson,David M.Nicol.Discrete-Event System Simulation(Fourth Edition).
[15]Urban T L.Note.Optimal Balancing Of U-shaped Assembly lines[J].Management Science,1998,44(5).
[16] Johnson R.V, Assembly line balancing algorithms:computation comparisons. International Jounral of Production Research ,1981,19:277-287
[17]孙建华,高广章,蒋志强,生产线平衡的手段与方法研究[J],成组技术与生产现代化,2004,(04)
[18]王芸凤,刘明周,于宝证,求解装配线平衡问题的混合遗传算法[J],合肥工业大学学报(自然科学版),2005,28(06):617-620
[19]鲁建厦,兰秀菊,陈勇,陈呈频,工作研究在生产装配线优化设计的应用[J],工业工程与管理, 2004,(01)
[20]杜运普,杨月新,装配生产线的平衡问题研究[J],机械设计与制造,2003,(02)
[21]岑昊,蔡三发,装配生产线平衡的改善[J],上海管理科学,2005,(05)
[22]高广章,尹竹,生产线的平衡及优化研究方法,吉林大学硕士论文
[23]陈晓峰,肖田园,应用遗传算法解决装配线平衡问题,计算机工程与应用,2001,(23):81-83
[23]宋华明,韩玉启,基于GA-SA的混合U型装配线平衡,运筹与管理,2002,11(4):69-76
[24]宋华明,韩玉启,基于遗传算法的U型生产线平衡[J],系统工程学报,2002,17(5):424-429
[25]朱琼,陈雪芳等,基于仿真技术的生产线平衡优化研究与应用,工业工程与管理,2008,(4):110-113
[26]卫东,大规模定制生产装配生产线平衡技术的研究,上海交通大学博士论文:P9-10
[27]林筠,李随成,多品种可变流水线平衡及改善[J],工业工程,2002,3(2):P46-49
[28]玄光男,程润伟,遗传算法与工程优化,清华大学出版社,P1-2
[29]陈城和,基于仿真优化的制造企业生产线平衡问题研究,合肥工业大学硕士论文:P15-16
[30]周亮,装配线平衡的最优化模型与算法研究南京理工大学博士论文:P46-47
[31]于蕾蕾,双种群遗传算法的改进及其研究应用合肥工业大学硕士论文:P10-11
[32]王红军,赵建辉基于遗传的装配线平衡系统研究计算机工程与应用,2008,44(10)195-197
[33]陈永卿,潘刚,李平,基于混合遗传算法的装配线平衡机电工程,2008,4,P60-62
[34]范维博,周俊,许正良,应用遗传算法解决第一类装配平衡问题,计算机技术与发展,2010,2,P194-196
[35]沈维蕾,谢峰,柴畅,基于启发式平衡搜索法的装配线平衡方法组合机床与自动化加工技术2008,11,P86-89
[36]宋华明,韩玉启,基于遗传算法的U型生产线平衡,系统工程学报2002,10:P424-429
[37]Jackson,J.R.Acomputing procedure for a line balancing problem. Management Science[J],1956,Vol(2):261-271
[38]BowMan,E.H.Assembly line balancing by linear programming.Operations Research[J],1960,Vol(8):385-389
[39]白东哲,生产系统现场工作研究,上海交通大学,P118-157
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