SMT柔性制造系统中车间排产优化的研究

论文摘要

为满足武器装备快速研制的需求,解决军用电子电路组装的生产准备时间长、多品种柔性生产能力差的问题,亟待开展针对表面贴装柔性制造系统的车间排产优化技术的研究。车间排产优化是生产管理中的核心问题之一,是为了减少在更换贴装产品时所出现的调整停机时间,是提高生产效率的关键。车间排产优化问题是组合优化问题,近年来有许多优化算法被应用到这一领域之中,但效果不是很理想,仍需要进行继续研究。本文深入分析了SMT柔性制造系统和车间排产优化问题,主要体现在:1)归纳并给出了车间排产优化的三层模型,即系统级、生产线级和贴装设备级优化,并详细研究了前两种模型;2)提出了一种对印制电路板(PCB)分组的方法,通过元器件引脚间距来判断PCB的相似性,使不同类型的PCB分配到相应配置的生产线上,满足了实际生产需求;3)通过分析几种简单优先调度算法,提出了一种组合优先调度算法,以此对同一类型的PCB进行排序,避免了出现PCB位次相同的问题;4)研究了多台贴片机之间元器件的分配模型,设计了一种适合元器件优化分配的遗传算法,使贴片机之间的生产负荷得到合理分配,消除了贴片机之间循环时间的不平衡;5)通过分析遗传算法和模拟退火算法的优缺点,提出了一种解决多条生产线之间平衡问题的遗传模拟退火算法,提高了生产线效率,减少了生产线的总空闲时间。优化结果表明,本方案采用的PCB分组方法及排序效率都达到了预期的效果,体现了本方案的优越性。本文所设计的算法,有效地提高了生产效率,具有重要的指导意义和较好的实用价值。在后续的研究工作中,还将继续完成贴装设备级优化与生产线优化结合的排产优化方案,使该方案能更加符合车间的生产作业。对生产线级的优化可采用具有智能搜索与全局优化能力的蚁群算法进行进一步的研究。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景和研究意义
• 1.2 柔性制造系统
• 1.3 车间排产优化
• 1.4 研究现状
• 1.5 本文工作及结构安排
• 第二章 SMT 车间排产优化
• 2.1 SMT车间排产优化的分层模型
• 2.1.1 SMT生产线控制系统及其组成结构
• 2.1.2 SMT排产优化的分层模型
• 2.2 系统级优化
• 2.3 生产线级优化
• 2.3.1 PCB分组方法的设计
• 2.3.2 PCB调度算法的设计
• 2.3.3 元器件的优化分配
• 2.4 小结
• 第三章 SMT 车间排产优化算法的研究
• 3.1 遗传算法
• 3.1.1 算法的基本原理
• 3.1.2 算法的特点
• 3.1.3 算法的步骤
• 3.1.4 算法的应用
• 3.2 模拟退火算法
• 3.2.1 算法的基本原理
• 3.2.2 算法的不足
• 3.3 多台贴片机之间元器件优化分配的遗传算法
• 3.3.1 数学模型的建立
• 3.3.2 算法的设计及实现
• 3.3.3 元器件调度优化实例
• 3.4 多条生产线之间平衡问题的遗传模拟退火算法
• 3.4.1 多条生产线之间平衡问题的提出
• 3.4.2 遗传模拟退火算法
• 3.4.3 算法的设计及实现
• 3.4.4 应用实例
• 3.5 小结
• 第四章 SMT 车间排产优化方案的设计与实现
• 4.1 SMT车间排产优化方案的设计
• 4.1.1 软件系统设计目标
• 4.1.2 系统功能模块设计
• 4.1.3 基础管理数据的设计
• 4.2 SMT车间排产优化方案的实现
• 4.2.1 开发环境及软件技术
• 4.2.2 系统的实现
• 4.3 小结
• 第五章 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 研究成果