金屬結構件生產過程若干優(yōu)化問題研究與應用.pdf

1、金屬結構件被廣泛地應用于工程機械、港口機械、船用機械等領域，但由于金屬結構件具有產品結構復雜、生產周期長等特點，從而導致其生產過程中存在交貨拖期、材料利用率低、在制品數量大、組焊齊套性差及設備負載不平衡等問題。本文圍繞著包括生產批量優(yōu)化問題、零件下料分組優(yōu)化問題、加工排程優(yōu)化問題等金屬結構件生產過程中關鍵優(yōu)化問題及生產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，對縮短金屬結構件生產周期，降低生產成本具有重要意義。

2、>　　首先，根據金屬結構件制造系統(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)化方法制訂金屬結構件生產批量計劃。該方法首先在傳統(tǒng)生產批量優(yōu)化模型的基礎上構建了一個新的魯棒模型，然后將該模型轉化為易于求解的線性規(guī)劃，最后通過單純形法（利用LINGO數學優(yōu)化軟件）對該模型進行求解。通過對金屬結構件生產批量的優(yōu)化，可以減少訂單交付拖期情況，降低了產品庫存費用及生產成本，并通過實例分析證明了該方法的有效性。
　　其次，針對金屬結

3、構件生產過程中大規(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、板厚及加工工藝相似性進行分組，然后構建一種能夠描述零件形狀特征的零件特征矩陣，并設計一種人工神經網絡算法求解該零件特征矩陣與零件分組之間的映射關系，最后將經第一次分組后的零件根據這種映射關系進一步分組。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，針對金屬結構

4、件生產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，并設計一種蟻群--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，縮短金屬結構件產品生產周期，降低其在制品數量和提高設備利用率，并通過實例分析證明了該方法的有效性。
　　然后，在金屬結構件制造執(zhí)行過程管控方法與

5、應用方面展開研究。針對數據采集、生產進度控制、在制品管理和質量控制等問題，分別提出了相應的過程管控方法。通過這些方法實現了對生產過程實時監(jiān)控，保障了生產批量計劃正確執(zhí)行。另外，基于上述理論和方法，以某金屬結構件產品生產企業(yè)為應用對象，設計并開發(fā)了金屬結構件生產管控系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)在相關企業(yè)成功應用，驗證了本文所研究的生產批量計劃優(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