数学建模论文-多品种小批量生产下的生产组织优化研究

《数学建模论文-多品种小批量生产下的生产组织优化研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、摘要基于成组化技术的单元化生产是适合于目前多品种、少批量市场需求环境下产生的先进生产制造方式。在制造单元分组的过程中物流量是重要的衡量指标，利用约束条件的最小值建立了模型，并对模型的不断简化，对各机器间搬运设备移动次数（各机器间的物流量）的计算，采用整数规划和遗传算法分别进行了仿真，使得设备成组各单元间的物流量最小，来优化多品种小批量生产下的生产组织方式，使用MATLAB仿真出了结果，并且做出了两种算法计算的可视化可执行界面，同时对两种仿真结果进行了分析验证。最后对模型进一步的分析提出了此模型的优缺点并作进一步的改进，从而得到

2、符合实际要求的分组方案。关键字：成组化技术，物流量，约束条件，遗传算法，MATLAB目录一、问题重述2二、问题分析2三、模型假设及符号说明33.1模型假设33.2符号说明3四、模型的建立34.1模型分析34.2单元间的物流量模型44.2.1目标函数说明54.2.2约束条件说明54.3机器间物流量的确定5五、模型的求解65.1多约束的最小值malab算法65.2模型的简化65.2.1遗传算法的确立与求解65.2.2遗传算法的工作原理75.2.3遗传算法的求解75.3遗传算法结果与分析95.4两种算法结果综合对比分析11六、模型进

3、一步讨论126.1遗传算法的优点126.2单元制造的优点13七、模型的评价13八、参考文献1414一、问题重述单元化生产方式是适合于目前多品种、小批量市场需求环境下产生的先进生产制造方式，基于成组化技术的原理，单元化制造系统提取工艺信息和制造信息以获得形成制造单元的两个基本组成部分：设备组和零件族，形成制造单元。并在此基础上进行进一步地设备布局。达到压缩生产周期、降低成本、提高生产效率的优化目的。在生产制造系统中，不同的零件可能进行类似的加工处理。当这些不同的零件族组成一个群的时候，就可以建立一组设备对该零件族进行加工。在设计

4、制造单元时，如果不同单元之间物流量最小化，显然，这等价于单元内机器之间物流量最大化。也就意味着高度关联的一批机器包括在了同一单元内。通常在企业生产制造过程中，物流量是衡量制造成本的一个很重要的指标，因此在制造单元分组的过程中物流量也是其最重要的衡量指标。机器之间物流量的计算基于几个方面：零部件加工计划、生产产量、搬运设备的容量大小。如表1零部件加工计划和产量表，假设每次搬运设备的容量为2个单元，那么各台机器之间搬运设备移动次数的多少计为各机器间物流量。根据以上描述建立制造单元分组的数学模型。二、问题分析在生产制造系统中，不同的

5、零件可能进行要求类似的加工处理，当这些不同的零件组成一个族群的时候，就可以建立一组设备对该族零件进行加工。在设计制造单元时，如果不同单元之间物流量最小化，显然，这等价于单元内机器之间物流量最大化。要达到物流量最小化的目标，需要考虑到零部件加工计划、生产产量、搬运设备的容量大小，对零部件加工进行合理的单元化分配，在不同单元之间搬运设备的搬运数目也成为衡量物流量的一个重要标志。通过对不同的机器在不同单元之间的物流量进行求和，及以总的物流量为目标，通过建模，产生合理的单元化分配方案，使得总物流量为最小。14三、模型假设及符号说明3.

6、1模型假设1、假设搬运设备的容量为2个单元2、搬运零件簇时产生的费用都一样3、不考虑搬运距离以及搬运过程中的零件损耗4、某种设备必须在某个单元中5、不考虑设备的占地面积和设备的分布情况6、在同一个单元内相同的设备组之间零件的加工能力，加工质量相同7、每一零件都必须在加工计划单上有一个预先确定的加工计划8、不考虑零部件的生产周期9、不考虑零部件的成本3.2符号说明K——表示零部件下标;c——表示单元号；Vk——表示零部件k的生产量；Dk——表示搬运设备搬运k零件时的有效搬运单位；Uc——表示单元规模的上限；Qijk——表示零部件

7、k在机器i和机器j之间的移动量。E(Xi)——为第i代样本的均值Xi——表示第i的适应度值的集合Sxi——为样本的标准差。Kshift——定义为进程因子Kc——表示当代种群的收敛程度Pc——故交叉率Pm——变异率P(t)——群体,Fi——种群中个体的适应度四、模型的建立4.1模型分析在模型中需要使得单元之间的物流量最小，即单元内部的物流量最大，由于物流量的大小取决于零部件加工计划、生产产量、搬运设备的容量大小，相似的零件簇可以用一个设备组来生产，设备组和零件族，就够成制造单元14，根据不同的设备组和零件簇进行划分为不同的单元，

8、不同零部件的加工需要用到搬运设备，即在在不同的设备组之间才会产生物流量。所以，物流量可以用搬运设备的次数来表示。题目中假设搬运设备的容量为2个单元，生产产量给定，则具体的零部件搬运次数可以用生产产量与搬运设备的容量之商来表示。4.2单元间的物流量模型该数学模型的目标是使单元间