基于遗传算法的生产车间制造单元构建技术研究.pdf

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1、设计与研究DesignandResearch基于遗传算法的生产车间制造单元构建技术研究刘雪梅朱丽君李爱平黄君政(同济大学机械与能源工程学院，上海201804)摘要：为适应多品种、小批量的市场需求，单元制造技术应运而生。针对单元制造实施过程中最关键的单元构建问题，在工件多工艺路线的基础上，以单元间及单元内物流量总和最小为目标，利用数学规划法建立单元构建的数学模型；然后采用遗传算法求解，并根据单元构建问题的特殊性，修改了基本遗传算法的编码方式及遗传操作算子；最后从生产实际出发，结合算例证明了结果的可行性，从而验证了算法的有效性。关键词：单元制造单元构建物流控制遗传算法中图分类号：TH163；TH

2、181文献标识码：AResearchofcellformationtechnologybasedongeneticalgorithmLIUXuemei，ZHULijun，LIAiping，HUANGJunzheng(CollegeofMechanicalEngineering，Ton~iUniversity，Shanghai201804，CHN)Abstract：Thisarticlefocusesoncellformation，whichiSthemostessentialproblemincellmanufacturing．Basedonmulti—processrouteofpans，

3、withthepurposeofminimizingtheamountofthelogisticincellsandbetweenthem，thisarticleusesmathematicalprogrammingmethodstobuildcellformationmathematicalmodelandgeneticalgorithmtocalculate．Thenmodifythebasicgeneticalgorithmforencodingandge—neticoperatorsaccordingtotheparticularityofcellformation．Intheend

4、，proceedingfromactualpro—duction，thearticledemonstratesfeasibilityoftheresultscombinedwithpracticalexamples，andthusverifiesthevalidityofthealgorithm．Keywords：CellularManufacturing；CellFormation；LogisticControl；GeneticAlgorithm在工厂的生产活动中，从生产时间看，从原材料进对其进行生产加工，从而提高了生产制造的柔性J。厂到产品出厂，物料真正处于加工检验的时间仅占生单元构建(

5、CellFormation，CF)是单元制造成功实施的产周期的5％～10％，而90％～95％的时间都处于搬关键问题之一，单元构建问题(CellFormationProblem，运或停滞状态；而从生产费用看，物料搬运费用在生产CFP)是一种NP完全问题。至目前为止，制造单元构经营活动总开销中的比例高达20％～50％，而良好的建技术主要有聚类分析、图论方法、数学规划方法、启设备布局设计可使这一费用至少降低10％～30％l1J。发式算法、智能技术等。本文基于成组技术的原基于目前多品种、1J~tt,量的市场需求，单元制生产方式理，分析与制造单元相关的制造信息，运用改进的遗传作为最先进的生产制造方式应

6、运而生，基于单元制生算法划分制造单元。产方式的设备布局所具有的敏捷性、柔性等特征为实1单元构建问题及其数学模型现精益生产模式奠定了良好的基础J。单元布局对制造系统的物料传输、生产效率和柔性也有重要影1．1问题描述响。单元构建是通过对所加工的零件进行工艺分析，单元制造(CellularManufacturing，CM)是在成组将所加工零件和所需的加工设备进行分组，形成特定技术基础上发展起来的一种生产模式，它根据成组技的零件族和与之对应的设备组，每一零件族和相应的术将一系列零部件划分为零件族，通过相应的设备组设备组即构成了一个特定的制造单元。如图1a所国家科技部科技重大专项项目：高档数控机床与基

7、础制造装备(2011ZX04015—022)；中央高校基本科研业务费专项资金·50·cuIJ等年帚‘朋Design0ndResearch设计与研究示，如果零件i由设备加工，则矩阵元素(i，)为1，否则为0(图中0未显示)；如图lb所示，零件1、2、6和C』其∑=1他e>0设备1、3、6构成一个制造单元，而零件3、4、5和设备2、4、5构成另一个制造单元。式中：i为零件标识，=1，2，⋯，；为机床标识，=1，2