本文關(guān)鍵詞： 批量優(yōu)化 分組下料 加工排程 制造執(zhí)行系統(tǒng)　出處：《華中科技大學》2014年博士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：金屬結(jié)構(gòu)件被廣泛地應用于工程機械、港口機械、船用機械等領(lǐng)域,但由于金屬結(jié)構(gòu)件具有產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復雜、生產(chǎn)周期長等特點,從而導致其生產(chǎn)過程中存在交貨拖期、材料利用率低、在制品數(shù)量大、組焊齊套性差及設(shè)備負載不平衡等問題。本文圍繞著生產(chǎn)批量優(yōu)化問題、零件下料分組優(yōu)化問題、加工排程優(yōu)化問題等金屬結(jié)構(gòu)件生產(chǎn)過程中關(guān)鍵優(yōu)化問題及生產(chǎn)過程管控方法展開深入研究。通過對這些優(yōu)化問題及管控方法的研究,對縮短金屬結(jié)構(gòu)件生產(chǎn)周期,降低生產(chǎn)成本具有重要意義。 首先,根據(jù)金屬結(jié)構(gòu)件制造系統(tǒng)的特點,針對其制造成本和需求不確定性擾動,提出用魯棒優(yōu)化方法制訂金屬結(jié)構(gòu)件生產(chǎn)批量計劃。該方法首先在傳統(tǒng)生產(chǎn)批量優(yōu)化模型的基礎(chǔ)上構(gòu)建了一個新的魯棒模型,然后將該模型轉(zhuǎn)化為易于求解的線性規(guī)劃,最后通過單純形法(利用LINGO數(shù)學優(yōu)化軟件)對該模型進行求解。通過對金屬結(jié)構(gòu)件生產(chǎn)批量的優(yōu)化,可以減少訂單交付拖期情況,降低了產(chǎn)品庫存費用及生產(chǎn)成本,并通過實例分析證明了該方法的有效性。 其次,針對金屬結(jié)構(gòu)件生產(chǎn)過程中大規(guī)模集中下料問題,提出了零件下料分組優(yōu)化方法。該方法首先將待下料零件按材質(zhì)、板厚及加工工藝相似性進行分組,然后構(gòu)建一種能夠描述零件形狀特征的零件特征矩陣,并設(shè)計一種人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法求解該零件特征矩陣與零件分組之間的映射關(guān)系,最后將經(jīng)第一次分組后的零件根據(jù)這種映射關(guān)系進一步分組。通過對零件下料分組優(yōu)化,可以提高零部件的齊套性、降低在制品數(shù)量,并且能夠有效解決排料效率和材料利用率相互矛盾的問題。 再次,針對金屬結(jié)構(gòu)件生產(chǎn)過程中多任務混合下料與加工排程優(yōu)化問題,提出多種排料方案下的帶工藝約束多目標加工排程優(yōu)化模型,并設(shè)計一種蟻群一遞階遺傳算法來求解該模型。該算法首先利用蟻群算法選擇一組優(yōu)異的排料方案,然后利用遞階遺傳算法的選擇、交叉、變異等操作求解作業(yè)加工順序及機器選擇問題。通過對其加工排程的優(yōu)化,縮短金屬結(jié)構(gòu)件產(chǎn)品生產(chǎn)周期,降低其在制品數(shù)量和提高設(shè)備利用率,并通過實例分析證明了該方法的有效性。 然后,在金屬結(jié)構(gòu)件制造執(zhí)行過程管控方法與應用方面展開研究。針對數(shù)據(jù)采集、生產(chǎn)進度控制、在制品管理和質(zhì)量控制等問題,分別提出了相應的過程管控方法。通過這些方法實現(xiàn)了對生產(chǎn)過程實時監(jiān)控,保障了生產(chǎn)批量計劃正確執(zhí)行。另外,基于上述理論和方法,以某金屬結(jié)構(gòu)件產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)為應用對象,設(shè)計并開發(fā)了金屬結(jié)構(gòu)件生產(chǎn)管控系統(tǒng),通過該系統(tǒng)在相關(guān)企業(yè)成功應用,驗證了本文所研究的生產(chǎn)批量計劃優(yōu)化方法、零件下料分組優(yōu)化方法、加工程排優(yōu)化方法及執(zhí)行過程管控方法的可行性與實用性。 最后,對全文所做的主要工作進行了總結(jié),并對后續(xù)的研究工作進行了展望。
[Abstract]:Metal structural parts are widely used in engineering machinery , port machinery , marine machinery and so on , but because the metal structural members have the characteristics of complex product structure and long production period , this paper studies the key optimization problems and the control methods of production process in the production process of metal structures such as batch optimization , group optimization of parts , optimization of processing scheduling and so on . Through the research on these optimization problems and control methods , it is of great significance to shorten the production period of metal structural members and reduce the production cost . Firstly , according to the characteristics of the manufacturing system of the metal structure , a new robust optimization method is proposed to produce a batch plan for the production of metal structural parts . The method firstly builds a new robust model on the basis of the traditional production batch optimization model , then solves the model by simplex method ( using LINGO mathematical optimization software ) . Secondly , according to the problem of large - scale centralized blanking in the production process of metal structural parts , the paper puts forward a method for optimizing the part blanking grouping . The method comprises the following steps : firstly , grouping the parts to be discharged according to the similarity of material , plate thickness and processing technology , then constructing a part characteristic matrix capable of describing the shape characteristics of the parts , and designing an artificial neural network algorithm to solve the mapping relationship between the part characteristic matrix and the part grouping . Thirdly , aiming at the problem of multi - task mixing and scheduling optimization in the production process of metal structural members , a multi - objective process scheduling optimization model with process constraints is proposed , and an ant colony algorithm is designed to solve the model . In addition , based on the above theory and method , the production management and control system of the metal structural member is designed and developed based on the theory and the method , the production batch plan optimization method , part blanking grouping optimization method , the optimization method of the part blanking and the control method of the execution process are verified through the system . Finally , the thesis summarizes the main work done in full text , and looks forward to the follow - up research .

【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TH186

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本文編號：1491096