混流装配制造系统运行优化及分析_饶运清,张春江,陈伟,刘琼_9787577212616

本书主要包括八章，首先，针对混流装配制造系统涉及问题进行了系统综述；第二章针对混流装配系统的批量优化问题，分别基于模糊可信理论与鲁棒优化优化方法进行建模，并用混合粒子群算法和单纯形法进行求解；第三章针对混流装配系统的生产排序问题，分别为确定型与随机型排序问题建立多目标模型，并采用遗传-粒子群混合算法等智能算法进行求解，针对物料不齐套建立了混流装配线重排序模型以及两周期联合优化策略和分级策略；第四章针对面向混流装配系统的加工调度优化问题，构建基于齐套性评价指标的并行混流加工线作业排序的优化模型，并用小生境遗传算法进行求解，同时采用遗传-模拟退火混合算法求解带有限中间缓冲区的多级并行机问题，对面向碳优化的柔性车间调度问题也展开了深入研究；第五章针对混流装配-加工系统集成运行优化问题，对其集成批量计划构建两级模糊机会约束规划模型，并采用迭代策略求解，同时构建了以平顺化混流装配线部件消耗和*小化加工线总切换时间为优化目标的数学模型，并基于多目标遗传算法进行求解；第六章针对混流装配物流配送调度优化问题，考虑线边库存成本构建配送调度优化模型，并分别为小规模和大规模问题的求解提出了逆序回溯算法和遗传-模拟退火混合算法，同时建立了车辆到达时间服从正态分布的随机物料配送路径优化模型，并用人工蜂群算法进行求解；第七章提出了混流装配制造系统运行优化分析与评估方法，建立装配制造系统复杂性概念及度量模型,并在装配线平衡、混流装配排序、计划的时效性、排序重调度等多个问题中展开应用。第八章在上述理论基础上，为混流装配线生产开发一个制造优化平台，并介绍典型应用案例。本书可供工业工程、物流管理等专业研究生参考。

需求个性化逐渐成为市场主流，制造企业面临着越来越激烈的竞争，产品多样性与交货速度成为与制造成本及质量同等重要的因素，较高的生产柔性、较低的制造成本、较强的产品交付能力成为生产系统运行的主要目标。混流装配制造系统通过改变生产组织方式就能够充分利用原有的设施设备实现多品种的高效率生产，已经成为众多制造企业实现制造柔性的一项重要策略，在汽车、工程机械、发动机、空调等行业中应用极为广泛。然而，混流装配制造系统生产的产品种类较多、各种产品单个订单需求数量较小，同时面临着波动的市场需求和频繁的需求变更等情况，这类系统的生产运作与传统的大批量生产系统相比，在生产批量优化、作业排序方法和物料配送策略等方面均表现出迥异的特征，向生产管理人员提出了新的挑战，如何应用优化技术来提高混流装配制造系统的生产效率、降低制造成本，是所有此类制造企业所面临的共同课题。生产分批、作业排序及物流配送优化等是混流装配制造系统运行中的典型优化问题。在生产分批方面，区别于生产过程稳定的大批量生产系统，混流装配制造系统中生产的产品种类多、需求批量少且需求变化快，频繁的需求变更(如紧急插单等)导致系统中的批量决策问题有着不确定性和非线性的特征，其难度远远超出单一品种大批量模式下的批量决策。在作业排序方面，除了装配排序与加工调度外，还存在两者之间的集成优化问题。在混流装配制造系统中，某一型号产品的装配作业必须在某些特定种类的零部件均齐备之后才能开始，如果加工作业调度不当，则会导致下游装配作业因缺件而中断，或需维护多余的在制品库存来防止缺件，导致生产成本增高，因此需要对零部件加工线的作业排序进行协调，提高零部件在制品的成套性，以较低的在制品库存成本来满足装配线的零部件需求。因此，要提高整个混流生产系统的生产效率和效益，只单独考虑加工线和单独考虑装配线的优化是不够的，必须将关键零部件加工线和整机装配线作为一个系统进行整体研究，但如采用完全混流的生产组织方式，则容易造成生产系统的频繁切换，从而影响生产系统的高效运行，可见对混流装配制造系统中的装配线排序与加工线调度进行集成优化具有十分重要的意义。此外，在混流装配制造系统中对物料搬运车辆进行合理调度，以及对物料配送路径进行合理规划，也成为这类系统运行优化的一项重要任务。制造过程的随机性与不确定性导致制造系统总是处于不断变化的动态环境之中，制造过程已由个人行为和孤立机器完成的简单生活活动演变成必须由众多制造要素组成的制造系统来完成的复杂系统工程。由于制造系统所固有的复杂性特征的存在，很多动态扰动因素(如人员疲劳、操作失误、加工超时等)会对理想条件下求解的优化方案的运行效果产生影响，因此需要对其有效性进行分析和评估，为生产管理决策提供参考。本书运用信息熵理论对混流装配制造系统的生产计划时效性与装配调度有效性进行分析与评估，帮助生产管理决策者及时调整生产计划与调度方案，以适应不断变化的动态环境。本书作者所在团队长期从事制造系统建模仿真与运行优化、车间生产调度与控制、数字化车间与制造执行系统等方面的科研与教学工作，先后在国家高技术研究发展计划轿车发动机协同制造技术及其软硬件平台研发与应用(2007AA04Z186)、国家自然科学基金面上项目复杂装配制造系统的调度有效性及其综合优化控制研究(50875101)、国家自然科学基金重点项目离散车间制造系统高效低碳运行优化理论与关键技术(51035001)、国家自然科学基金面上项目考虑班次调整的批量流柔性作业车间调度方法研究(52275489)等项目支持下，结合不断发展的智能优化技术，对混流装配制造系统若干优化问题进行了较深入的研究与探索。本书是对作者团队近年来在混流装配制造系统运行优化领域相关理论研究与应用成果的总结，主要涉及混流装配制造系统的投产批量与生产排序优化、面向装配的加工调度优化、混流装配加工集成优化、物流配送调度与配送路径优化等，以及对生产计划时效性与调度有效性的分析、度量与评估，还有在上述理论研究基础上所开发的相关软件系统及其应用情况。本书可供从事机械制造、工业工程、企业管理等的研究人员和工程技术人员阅读，也可作为相关专业研究生的选修课教材和参考书。本书由饶运清、张春江、陈伟、刘琼共同撰写。感谢作者所在课题组的研究生王孟昌、刘炜琪、王炳刚、王芳、何非、范正伟等富有价值的研究工作为本书的撰写提供了大量素材。感谢研究生徐小斐为本书素材的收集和整理所做的工作。特别感谢本书参考文献的作者们，感谢华中科技大学出版社的支持，感谢各位编辑为本书的出版所付出的努力。由于作者水平所限，本书难免存在疏漏与不足之处，敬请行业内专家和广大读者不吝批评指正。

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