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车间产品布局设计是生产制造系统规划中的重要一环,其结果对生产系统运行过程中的物料搬运成本、搬运效率、车间面积利用率,乃至系统的实际产能、生产效率等均有重大影响。随着制造理念和制造模式的发展变化,现有的设计模型及求解算法也已经越来越难以适应现代车间产品布局设计的需求。本文以EMAS车间产品作为主要的研究对象,针对大批量少品种的生产模式的特点,全面考察了车间产品布局从总体规划到详细设计各个阶段所面临的关键设计问题及要素,并就其优化建模、模型求解算法等方面分别进行了研究。
首先,论文对国内外车间产品布局的研究现状进行综述,对车间产品布局的基本理论与方法进行分析总结,为后文布局模型及算法的研究奠定了理论基础。
其次,详细的介绍了车间产品布局的各种布局方式,分析了大批量小品种生产方式的特点以及此种生产方式布局的特点,提出了此种生产方式下的产品布局目标。并且将布局目标转换为包含物流成本、搬运时间、面积利用率的综合目标函数,并提出了产品布局的约束条件。
再次,详尽的分析了遗传算法与免疫算法的基本理论,运算过程和优缺点,针对两种算法的优缺点设计了免疫遗传算法。该算法继承了遗传算法和免疫算法的优点,同时又克服了遗传算法局部寻优能力差和未成熟收敛的缺点,是一种非常适合求解布局问题的算法。在以上理论的基础上,将本文的研究成果应用于中安(天津)航空设备有限公司的EMAS产品布局问题,应用免疫遗传算法对该车间产品布局问题进行了求解,并求出了最优解,降低了搬运成本,提高了生产效率。
最后,为了实现企业的数字化管理,使企业管理层能及时的了解企业的生产情况,采用RFID技术,建立了EMAS生产管理系统,与企业ERP系统共同组成了企业数字化管理系统。