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基于PID控制和有限缓冲的两阶段多装配线动态调度

张全贵  
【摘要】:随着制造技术的快速发展和市场需求的日益变化,传统的大批量生产模式逐渐被小批量、多品种生产模式所取代,而相关企业由于产品结构要求和敏捷总装需求,在装配环节出现了带缓冲的“预装-总装”两阶段生产模式。零部件在上游完成预装后经过缓冲区至下游进行总装,这就要求调度结果既能使下游多装配线及时完成产品总装,也能使上下游协调生产,同时考虑到实际生产过程中会出现许多扰动因素,因此调度方案还应当具备一定的鲁棒性。本文以NFJ公司SD产品装配流程为研究对象,对含缓冲的“预装-总装”两阶段多装配线动态调度问题展开研究,研究工作具有良好的理论和实际应用价值。本文主要研究工作和成果如下:1.分析了“预装-总装”两阶段多装配线调度问题的特点和当前相关研究领域存在的问题,讨论了将工业控制领域动态调度方法应用至生产领域的可能性,提出了将调度过程分为两部分求解的思路。2.以最大化客户满意度、最大化装配线利用率及最小化完工时间跨度为目标建立了下游总装反馈调度鲁棒模型,根据PID控制器特点并结合模糊理论提出了PID控制优化算法,并借助差分进化算法对PID参数进行整定,通过算例验证算法的有效性。3.根据下游总装需求建立基于有限缓冲的上游预装调度模型,以最小化惩罚成本和最小化缓冲区量作为双目标函数,设计了Pareto档案最优的改进多目标粒子群算法,通过2个6x6的MOFJSSP问题验证了算法的有效性。4.利用Visual Basic和MATLAB技术建立了基于PID控制和有限缓冲的两阶段多装配线动态调度仿真模型,完成仿真界面和程序设计。5.开展NFJ公司实例分析,将本文提出的动态调度模型和优化算法应用于SD产品装配调度问题,将仿真结果与实际调度结果进行对比,验证建模与求解算法的可行性和优越性。


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