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    電動汽車生產線布局與作業調度優化方法研究

    李航  
    【摘要】:伴隨著能源形勢與國家政策影響,電動汽車無疑成為了汽車制造行業新的市場增長點之一。電池包作為電動汽車的核心部件之一,其生產過程也應受到更多關注。根據在上海某大型合資汽車制造企業的新建電池包生產車間的實地調研以及其主管工程師描述,當前其生產過程中存在兩個典型問題:一是新建電池包生產線布局設計高度依賴人工,欠缺快速調整生產布局方案的模型算法;二是已投產的電池包生產線需面對大批量、多種類的工件生產,其生產作業調度存在諸多困難,亟需具備適應多種類、大批量工件的作業調度能力。盡管布局優化與作業調度問題在業界內已經有較為成熟的傳統解決方法,但通常其過程相對繁瑣費時,依賴于人員經驗操作,難以做到解決方案實現的快速響應。在如今市場競爭激烈、人力培養成本上升的形勢下,建立起可減少人為參與、更為智能的求解方法,對于電動汽車乃至其他制造類行業智能制造水平增強、成本合理優化與人員合理安排等都具有重要意義。為此,通過建立較為智能與靈活的數學求解方法,并進一步通過計算機程序得以實現,是實現制造管理過程更為快速化、智能化的重要途徑?;谏鲜銮闆r,本文將從實際問題出發,結合已有研究成果,建立起電動汽車生產線布局問題與作業調度問題的優化方法。針對上述問題,本文首先對電池包生產線布局問題進行了研究,以采用自動導引車為物料搬運系統的的復雜生產線為研究對象,建立了生產線布局優化與自動導引車投放數量評估的數學規劃模型,并設計了變鄰域搜索算法(Variable Neighborhood Search,VNS)加以快速求解;其次,針對生產線作業調度問題,本文以生產多種類、大批量工件的生產線為研究對象,建立其作業調度的數學規劃模型,并設計了遺傳算法(Genetic Algorithm,GA)求解。最終,本文通過數值實驗驗證了所設計算法的有效性,并提出了后續研究方向。


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