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电动汽车生产线布局与作业调度优化方法研究

李航  
【摘要】:伴随着能源形势与国家政策影响,电动汽车无疑成为了汽车制造行业新的市场增长点之一。电池包作为电动汽车的核心部件之一,其生产过程也应受到更多关注。根据在上海某大型合资汽车制造企业的新建电池包生产车间的实地调研以及其主管工程师描述,当前其生产过程中存在两个典型问题:一是新建电池包生产线布局设计高度依赖人工,欠缺快速调整生产布局方案的模型算法;二是已投产的电池包生产线需面对大批量、多种类的工件生产,其生产作业调度存在诸多困难,亟需具备适应多种类、大批量工件的作业调度能力。尽管布局优化与作业调度问题在业界内已经有较为成熟的传统解决方法,但通常其过程相对繁琐费时,依赖于人员经验操作,难以做到解决方案实现的快速响应。在如今市场竞争激烈、人力培养成本上升的形势下,建立起可减少人为参与、更为智能的求解方法,对于电动汽车乃至其他制造类行业智能制造水平增强、成本合理优化与人员合理安排等都具有重要意义。为此,通过建立较为智能与灵活的数学求解方法,并进一步通过计算机程序得以实现,是实现制造管理过程更为快速化、智能化的重要途径。基于上述情况,本文将从实际问题出发,结合已有研究成果,建立起电动汽车生产线布局问题与作业调度问题的优化方法。针对上述问题,本文首先对电池包生产线布局问题进行了研究,以采用自动导引车为物料搬运系统的的复杂生产线为研究对象,建立了生产线布局优化与自动导引车投放数量评估的数学规划模型,并设计了变邻域搜索算法(Variable Neighborhood Search,VNS)加以快速求解;其次,针对生产线作业调度问题,本文以生产多种类、大批量工件的生产线为研究对象,建立其作业调度的数学规划模型,并设计了遗传算法(Genetic Algorithm,GA)求解。最终,本文通过数值实验验证了所设计算法的有效性,并提出了后续研究方向。


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