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飞机总装移动装配线作业调度优化研究

作　者: 王琰
导　师: 陆志强
学　校: 上海交通大学
专　业: 物流工程
关键词: 飞机总装移动装配线作业调度柔性启发式算法
分类号: V262.43
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

大型飞机的制造对提升一个国家的整体实力,带动产业升级,促进科技进步,形成国民经济新的增长点具有重大意义。大型客机是目前世界上最为复杂、技术含量最高的产品,被誉为“工业之花”,零部件的数量非常多。移动装配线技术能实现飞机高质量、低成本的制造,已成为飞机制造企业提高企业核心竞争力的手段之一。调度是制造企业生产管理的关键,科学的制定和执行生产调度方案对提升产品质量、缩短生产周期、减少在制品库存、降低企业生产成本、提高企业竞争力有着极其重要的意义。飞机移动装配线作业调度是调度理论在飞机制造行业特殊环境中的应用,需要考虑飞机总装配的生产特点,分析各种特定约束,以通过建立合理的调度模型快速排定调度方案,为飞机总装过程提供指导。飞机总装配过程现实约束很多,作业顺序约束、资源约束和空间约束是其主要的约束条件。飞机的总装配过程中人工装配的工作量比较大,人工不仅作为资源受到资源供应总量的限制,同一时间同一部段的作业人数还受到空间的约束,而人力资源根据技能的不同又可以分为不同的类型,这样飞机总装作业调度问题比较复杂。为缩短飞机总装配时间,本文首先对多重约束下的飞机总装作业调度问题进行了研究,针对飞机总装作业的特点,分析了作业顺序约束、资源约束、空间约束,并在此基础上建立了整数规划数学模型。提出了组合优先规则WRST以及基于此规则的启发式算法对问题进行求解。数值试验结果显示基于WRST规则的启发式算法效果良好,能够有效应用于飞机装配等大规模问题的求解。柔性是经济而快速地响应变化或新的情况的能力。资源的柔性是资源具有的适应不同环境,动态的分配一种或者多种可更新资源的能力。为适应柔性制造的要求,尽可能提高资源的利用效率。在上述问题研究的基础上,将资源的柔性纳入飞机总装作业调度问题研究范围,建立了资源柔性下飞机作业调度问题数学模型。考虑资源的柔性增加了问题求解的复杂性,本文设计了一种带随机选择机制的启发式算法对问题进行求解。数值实验结果表明考虑资源柔性可以有效缩短飞机总装配时间,也相对提高了资源的利用效率。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-10
第一章绪论  10-16
  1.1 课题背景及研究意义  10-13
    1.1.1 研究背景  10-11
    1.1.2 研究意义  11-13
  1.2 研究目的与内容  13-14
    1.2.1 研究目的  13
    1.2.2 研究内容  13-14
  1.3 论文总体结构  14-16
第二章理论基础和国内外研究现状综述  16-27
  2.1 移动装配线综述  16-17
    2.1.1 移动装配线的定义及分类  16-17
    2.1.2 移动装配线的特点  17
  2.2 生产调度研究概述  17-22
    2.2.1 生产调度理论基本概念  17-18
    2.2.2 生产调度模型  18-20
    2.2.3 生产调度方法研究  20-22
  2.3 资源受限项目调度国内外研究现状分析  22-26
    2.3.1 资源受限项目调度问题类型与数学建模研究  22-24
    2.3.2 资源受限项目调度问题求解方法研究现状  24-25
    2.3.3 柔性资源研究现状  25-26
  2.4 本章小结  26-27
第三章多重约束下飞机总装作业调度模型的构建  27-35
  3.1 模型构建的指导思想与原则  27-28
    3.1.1 模型构建的指导思想  27
    3.1.2 模型构建的原则  27-28
  3.2 飞机总装作业过程分析  28-31
    3.2.1 飞机总装作业内容及特点  28-29
    3.2.2 飞机总装作业调度目标与实现途径  29-30
    3.2.3 飞机总装作业调度的约束条件  30-31
  3.3 飞机总装作业调度模型  31-34
    3.3.1 模型假设  31
    3.3.2 问题参数及决策变量  31-32
    3.3.3 作业调度数学模型  32-34
  3.4 本章小结  34-35
第四章基于启发式算法的飞机总装作业调度问题求解研究  35-49
  4.1 研究方法  35-40
    4.1.1 进度生成机制  35-38
    4.1.2 任务优先规则  38-39
    4.1.3 基于优先规则的启发式算法类型  39-40
  4.2 优先规则选择  40-41
  4.3 算法设计  41-43
  4.4 算法测试与分析  43-47
    4.4.1 WRST 规则与其他调度规则的比较  43-46
    4.4.2 基于WRST 混合优先规则的启发式算法测试分析  46-47
  4.5 本章小结  47-49
第五章考虑资源柔性的飞机总装作业调度问题研究  49-65
  5.1 资源柔性的相关概念  49-51
    5.1.1 柔性的定义  49
    5.1.2 柔性资源的定义及分类  49-50
    5.1.3 作业技能矩阵与资源技能矩阵  50-51
  5.2 问题模型  51-55
    5.2.1 问题描述及相关假设  51-52
    5.2.2 问题参数及决策变量  52-53
    5.2.3 数学模型  53-55
  5.3 优化算法设计  55-58
    5.3.1 优先规则的选择  55-56
    5.3.2 算法步骤  56-58
  5.4 算例分析  58-62
    5.4.1 算例描述  58-60
    5.4.2 算法实现  60-61
    5.4.3 调度结果分析  61-62
  5.5 数值实验及结论  62-64
  5.6 本章小结  64-65
第六章结论与展望  65-67
  6.1 结论  65-66
  6.2 展望  66-67
参考文献  67-73
致谢  73-74
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文  74-77
附件  77

飞机总装移动装配线作业调度优化研究

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