【摘要】：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,客戶及市場(chǎng)對(duì)汽車的需求日趨個(gè)性化、多樣化,汽車車型更新速度要求日益加快,生產(chǎn)車型單一的汽車傳統(tǒng)剛性焊接生產(chǎn)線已不能適應(yīng)發(fā)展需求。智能工廠環(huán)境下,柔性焊接生產(chǎn)線已經(jīng)成為生產(chǎn)線發(fā)展的主流趨勢(shì),各大汽車廠商紛紛開始探索研制。其中柔性焊接生產(chǎn)線的輸送系統(tǒng)是保證高節(jié)拍柔性生產(chǎn)、車間優(yōu)化調(diào)度、提高生產(chǎn)效率的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)備。目前柔性焊接生產(chǎn)線的輸送系統(tǒng)仍是剛性的、柔性差,各種零部件總成都必須配備專用的輸送系統(tǒng)。專用的設(shè)備、固定的輸送程序嚴(yán)重限制了加工生產(chǎn)、物流輸送的優(yōu)化調(diào)度,已經(jīng)無法滿足市場(chǎng)小批量、個(gè)性定制化生產(chǎn)的柔性化輸送需求。為解決上述問題,本文在分析焊接生產(chǎn)線中需要輸送的零部件總成定位信息的基礎(chǔ)上,對(duì)輸送系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備、優(yōu)化調(diào)度和加工輸送仿真進(jìn)行了深入研究。結(jié)合本文中的研究成果集成開發(fā)了輸送系統(tǒng),并將其成功應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)。輸送系統(tǒng)的柔性設(shè)備是其適應(yīng)柔性焊接生產(chǎn)線多樣化加工輸送要求的基礎(chǔ)。本文中的輸送系統(tǒng)由柔性抱具、隨行工裝和轉(zhuǎn)運(yùn)工位夾具組成,其中柔性抱具是輸送系統(tǒng)柔性的集中體現(xiàn)。智能工廠環(huán)境下,一個(gè)焊接生產(chǎn)線車間僅需一個(gè)柔性抱具,按需切換定位方式抱取不同類型的零部件總成,就可以完成輸送系統(tǒng)的物流優(yōu)化調(diào)度。分析焊接生產(chǎn)線中所要輸送的零部件總成的定位信息是設(shè)計(jì)柔性設(shè)備的基礎(chǔ)。本文在詳細(xì)分析各類型零部件總成定位信息的基礎(chǔ)上,用CAD/CAE方法優(yōu)化設(shè)計(jì)了隨行工裝、轉(zhuǎn)運(yùn)工位夾具和2種柔性抱具。在分析電氣驅(qū)動(dòng)和控制要求的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了伺服驅(qū)動(dòng)調(diào)速子系統(tǒng)。以上研究為輸送系統(tǒng)的柔性加工輸送和調(diào)度提供了設(shè)備基礎(chǔ)。柔性焊接車間調(diào)度是焊接生產(chǎn)線優(yōu)化的重要任務(wù)。本文在詳細(xì)分析柔性車間調(diào)度的特點(diǎn)與分類的基礎(chǔ)上,使用本文所設(shè)計(jì)的輸送系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)度,提出了柔性焊接車間輸送系統(tǒng)的高生產(chǎn)節(jié)拍調(diào)度優(yōu)化問題(Flexible Welding Line Scheduling Problem with High Production Beat,SFFWLP)。考慮到零部件總成區(qū)的各工位的加工工時(shí)不僅對(duì)車間生產(chǎn)節(jié)拍有很大影響,而且對(duì)柔性抱具在車身自動(dòng)調(diào)整線的主拼工位的轉(zhuǎn)運(yùn)調(diào)度有著至關(guān)重要的作用。因此為保證車間統(tǒng)一高生產(chǎn)節(jié)拍,本文先建立了輸送系統(tǒng)層次化的調(diào)度模型,先對(duì)各零部件總成區(qū)的關(guān)鍵工位進(jìn)行加工工序優(yōu)化調(diào)度,再在主拼工位進(jìn)行物流輸送優(yōu)化調(diào)度。并運(yùn)用組合算法-多層編碼遺傳算法和蟻群算法對(duì)柔性焊接車間層次化調(diào)度模型進(jìn)行優(yōu)化求解。組合算法中的多層編碼遺傳算法為了充分表達(dá)問題的解,把染色體編碼分為若干個(gè)代表不同含義的層次,同時(shí)優(yōu)化加工順序和機(jī)器選擇等多個(gè)任務(wù),能夠充分地保證各個(gè)加工工位的生產(chǎn)節(jié)拍,及時(shí)為各轉(zhuǎn)運(yùn)工位準(zhǔn)時(shí)提供貨物,保證了車間主拼工位調(diào)度的及時(shí)初始化。組合算法中的蟻群算法模擬了自然界螞蟻群體的覓食行為,能夠分工合作快速尋求柔性抱具遍歷所有轉(zhuǎn)運(yùn)工位的最優(yōu)路徑,具有很強(qiáng)的全局搜索能力。在高生產(chǎn)節(jié)拍下,組合優(yōu)化算法實(shí)現(xiàn)了柔性焊接生產(chǎn)線層次化的生產(chǎn)調(diào)度。柔性焊接生產(chǎn)線加工輸送過程仿真是驗(yàn)證組合算法優(yōu)化運(yùn)行參數(shù)在生產(chǎn)線整個(gè)決策控制加工輸送過程中是否存在瓶頸的有效方法。只有設(shè)備利用率均衡的運(yùn)行參數(shù)才能夠應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)過程中。本文在詳細(xì)分析柔性焊接生產(chǎn)線加工輸送過程的基礎(chǔ)上,分析了輸送系統(tǒng)的混合特征,提出了決策控制混合Petri網(wǎng)(Decision-Control Hybrid Petri Net,DCHPN)。本文用上述DCHPN對(duì)柔性焊接生產(chǎn)線的輸送系統(tǒng)的決策控制加工輸送過程進(jìn)行系統(tǒng)描述,并依據(jù)所建立的DCHPN模型,建立了柔性焊接生產(chǎn)線的微觀決策控制邏輯和宏觀物流運(yùn)輸過程的層次化耦合仿真模型。利用仿真模型對(duì)上述組合算法優(yōu)化的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行仿真驗(yàn)證。仿真結(jié)果驗(yàn)證了所提出組合算法對(duì)生產(chǎn)線層次化優(yōu)化的可行性和有效性�；诒疚难芯砍晒�-所設(shè)計(jì)的輸送系統(tǒng)的柔性設(shè)備、調(diào)度模塊、生產(chǎn)線仿真模塊,集成開發(fā)了輸送系統(tǒng)。介紹了柔性焊接生產(chǎn)線輸送系統(tǒng)的軟件開發(fā)環(huán)境,分析了柔性設(shè)備與輸送系統(tǒng)的通信方式,設(shè)計(jì)了輸送系統(tǒng)的控制軟件系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了輸送系統(tǒng)輸送過程及運(yùn)行狀態(tài)的雙向感知控制。某汽車廠的實(shí)踐表明,本文所設(shè)計(jì)的輸送系統(tǒng)能夠通過優(yōu)化層次化的焊接加工順序,實(shí)現(xiàn)整個(gè)車間高效有序的焊接生產(chǎn),保證了統(tǒng)一的高生產(chǎn)節(jié)拍,提高了生產(chǎn)效率。輸送系統(tǒng)的監(jiān)控模塊實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)可視化感知控制工位決策控制加工過程及物流輸送的運(yùn)行狀態(tài),能夠滿足柔性焊接生產(chǎn)線個(gè)性化、多樣化的加工輸送需求。
【圖文】：

后地板總成 前地板總成發(fā)動(dòng)機(jī)艙總成圖 2.1 柔性焊接生產(chǎn)線車間布局ig.2.1 Workshop layout of flexible welding l計(jì)輸送系統(tǒng)柔性的集中體現(xiàn)，在該生產(chǎn)具進(jìn)行車間調(diào)度。因此柔性抱具的設(shè)零部件總成，必須首先分析各零部分析過程要求平穩(wěn)、快速，確定各零部件別列出需要柔性抱具抱取的下車體總總成結(jié)構(gòu)信息。在同一平臺(tái)上柔性抱設(shè)置相應(yīng)的工藝定位孔或凌邊。以發(fā)邊，，并確定了抱具輸送過程中的定位機(jī)艙前部采用裙邊定位，左右對(duì)稱，，不同零部件總成的定位方式均可采

Fig.2.1 Workshop layout of flexible welding line具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)性抱具是輸送系統(tǒng)柔性的集中體現(xiàn)，在該生產(chǎn)線布局中，個(gè)柔性抱具進(jìn)行車間調(diào)度。因此柔性抱具的設(shè)計(jì)尤為重要性抱取不同零部件總成，必須首先分析各零部件總成定位總成定位分析成在輸送過程要求平穩(wěn)、快速，確定各零部件總成的定位 2.2-2.6 分別列出需要柔性抱具抱取的下車體總成、發(fā)動(dòng)機(jī)蓋總成、門總成結(jié)構(gòu)信息。在同一平臺(tái)上柔性抱取所有零部件總成上設(shè)置相應(yīng)的工藝定位孔或凌邊。以發(fā)動(dòng)機(jī)艙零部位孔和棱邊，并確定了抱具輸送過程中的定位方式：機(jī)艙左右對(duì)稱；機(jī)艙前部采用裙邊定位，左右對(duì)稱，具體細(xì)節(jié)分析得出，不同零部件總成的定位方式均可采用臺(tái)階銷定定位，差別只是相對(duì)距離不同，具體詳細(xì)定位信息如表 2
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U468.2

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 趙詩奎;;求解柔性作業(yè)車間調(diào)度問題的兩級(jí)鄰域搜索混合算法[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2015年14期

2 張潔;秦威;宋代立;;考慮工時(shí)不確定的混合流水車間滾動(dòng)調(diào)度方法[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2015年11期

3 伍延斌;;基于禁忌搜索與多Agent的柔性車間作業(yè)調(diào)度系統(tǒng)[J];大連海事大學(xué)學(xué)報(bào);2013年04期

4 王艷紅;王文霞;于洪霞;陳麗;;一類求解作業(yè)車間調(diào)度問題的動(dòng)態(tài)平衡自適應(yīng)蟻群算法[J];計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng);2013年10期

5 靳哲;孫欣;宋玲;史廣順;;基于RFID的第3方物流智能倉儲(chǔ)系統(tǒng)解決方案研究[J];南開大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2013年03期

6 莫建麟;吳U

本文編號(hào)：2679674