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车用电子水泵生产车间调度系统的研究与实现
| 论文题名： | 车用电子水泵生产车间调度系统的研究与实现 |
| 关键词： | 汽车零部件厂;车用电子水泵生产车间;多目标调度;模糊调度;双资源约束;模因算法 |
| 摘要： | 面向智能制造的车间调度问题是制造业资源调度研究中的热点问题。在当今车型更新快、汽车电动化、新能源化快速发展的背景下，很多汽车零部件生产车间无法快速响应多品种且各品种生产量差异大等市场需求，使得公司生产资源和生产力无法被充分利用。车用电子水泵生产车间以订单为驱动进行生产，具有多品种、小批量、离散半自动化的生产特征，对其的研究具有很高的理论价值和广泛的实际意义。 本文以车用电子水泵生产车间为研究对象，对其生产调度问题进行研究，建立符合其生产特征的优化调度模型，设计出一种高效的模因算法（Memetic Algorithm，MA）对模型进行求解。本文主要研究内容如下： （1）调度方案的构建。介绍本文的研究背景和意义，对相关研究现状和车用电子水泵生产车间的生产流程、生产特征进行分析，确定本文的研究问题。 在车间具有机器柔性与工件柔性的基础上，重点考虑产线离散半自动化的特点，对车用电子水泵生产车间的调度方案进行构建。 （2）考虑调整时间及机器负荷均衡的调度建模与算法设计。针对车用电子水泵生产车间离散型生产的特点，建立多目标优化调度模型并对设备调整时间进行细化。该模型以最小化完工时间、最大机器负荷及机器总负荷为优化目标。算法以NSGA-Ⅱ为框架，采用混合策略保证种群初始化的多样性，采用带宽容度的分层排序法进行多目标决策，结合局部搜索算法，最终设计出高效的MA算法。通过对标准算例和车用电子水泵生产车间实际案例的仿真分析以及与其他算法求解结果的对比，验证算法求解考虑设备调整时间的多目标优化调度问题的有效性及模型的正确性。 （3）考虑加工时间模糊及双资源受限的调度建模与算法优化。针对车用电子水泵生产车间半自动化生产的特点，考虑到员工加工时间的不确定性，将算法与模糊理论结合，使用三角模糊数代表加工时间及优化目标，使算法求解结果更具有实际指导性。考虑到机器数与员工人数的限制，在原模型中引入双资源约束，建立具有双资源约束的模糊多目标优化调度模型。在第（2）点中的算法基础上设计带有工人选择基因串的三层编码以及贪婪插入解码方法，对交叉、变异以及局部搜索算子进行优化。对车用电子水泵生产车间调度算例进行求解，分析不同人数的工人配置对调度结果的影响，给出合理的人数配置建议。与NSGA-Ⅱ求解结果进行对比，体现算法优越性。 （4）在此基础上，对车用电子水泵生产车间系统进行需求分析，完成系统技术架构、数据传输方案、数据库以及各功能模块的设计和实现。 |
| 作者： | 徐琦 |
| 专业： | 信息与通信工程 |
| 导师： | 黄涛 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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