大型構(gòu)件焊接車間調(diào)度模型與方法研究.pdf

1、焊接作為裝配生產(chǎn)的一項(xiàng)重要工藝，被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代制造業(yè)中，如航天、航空、造船、汽車生產(chǎn)、工程機(jī)械等。焊接同時(shí)也是一項(xiàng)高能耗的生產(chǎn)過(guò)程。因而，焊接生產(chǎn)對(duì)于整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的效率提高、能耗降低意義重大。然而，焊接作業(yè)與機(jī)械加工有著較大差異，如焊接中會(huì)出現(xiàn)多臺(tái)焊機(jī)同時(shí)焊接同一工件的場(chǎng)景。另外，焊接能耗有其獨(dú)有的規(guī)律，傳統(tǒng)調(diào)度問(wèn)題模型、方法等已不再適用。目前專門針對(duì)焊接車間生產(chǎn)調(diào)度問(wèn)題（Welding shop Scheduling problem

2、，WSSP）的研究極少，亟需對(duì)WSS問(wèn)題進(jìn)行深入研究。
　　本文針對(duì)大型構(gòu)件焊接車間調(diào)度模型及方法開展研究，建立了單目標(biāo)數(shù)學(xué)模型、考慮能耗的多目標(biāo)數(shù)學(xué)模型，分別設(shè)計(jì)了離散人工蜂群算法（Discrete Artificial Bee Colony Algorithm，DABC）和多目標(biāo)人工蜂群算法（Multi-objective ABC，MOABC）進(jìn)行求解，最后針對(duì)一個(gè)實(shí)際焊接車間的調(diào)度問(wèn)題進(jìn)行工程應(yīng)用分析。
　　首先，根據(jù)

3、實(shí)際生產(chǎn)中多臺(tái)機(jī)器可同時(shí)加工同一工件的特點(diǎn)，總結(jié)并定義了WSS問(wèn)題，并基于帶準(zhǔn)備時(shí)間的置換流水車間調(diào)度問(wèn)題，建立了WSS問(wèn)題的混合整數(shù)規(guī)劃模型，為算法的設(shè)計(jì)提供了理論基礎(chǔ)。
　　其次，針對(duì)單目標(biāo)WSS問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種DABC算法進(jìn)行求解，同時(shí)考慮工件加工順序與車間機(jī)器資源分配。設(shè)計(jì)了四種操作算子，增強(qiáng)了DABC算法的搜索效果，通過(guò)三個(gè)不同規(guī)模的算例，與 GA算法進(jìn)行數(shù)值實(shí)驗(yàn)對(duì)比分析，驗(yàn)證了所提算法的優(yōu)越性。
　　然后，建立了

4、焊接車間的能耗評(píng)估模型，并在此基礎(chǔ)上建立了焊接車間能耗的多目標(biāo)模型。在前章DABC算法的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了MOABC算法對(duì)多目標(biāo)模型進(jìn)行求解。通過(guò)數(shù)值計(jì)算，驗(yàn)證了所提算法優(yōu)于SPEA2。
　　最后，針對(duì)一個(gè)實(shí)際焊接車間的生產(chǎn)調(diào)度實(shí)例進(jìn)行分析，結(jié)果表明本文提出的單目標(biāo)優(yōu)化方法比車間實(shí)際總加工時(shí)間節(jié)省55％，多目標(biāo)優(yōu)化方法在考慮能耗的極端情況下，節(jié)省37%的總加工時(shí)間，并有效降低了能耗；同時(shí)，上述兩個(gè)方法較實(shí)際生產(chǎn)給出了更加合理的車間機(jī)器