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随着美国提出以“工业互联网”和“新一代机器人”为特征的智能制造战略布局、德国提出以智能工厂和信息物理系统为核心的“工业4.0战略”、欧盟提出以智能制造技术为核心的先进制造、日本提出“机器人新战略”,制造业面临着历史性的变革和巨大的挑战。为了能够把握实现“弯道超车”的历史机遇,我国也适时提出了“中国制造2025”,把智能制造作为“中国制造2025”的主攻方向,而生产车间的转型升级是实现智能制造必不可少的环节。
本文在研究了国内外智能制造、车间布局研究现状及车间布局优化方法的基础上,结合目前对智能制造典型模式的界定,确定面向智能制造的生产车间布局优化目标为适应大规模个性化定制模式的生产要求,其在车间层级的核心要求为实现对不同产品具有较强混线生产能力的柔性制造,具体实现方式为建立以产品的个性化生产模块和通用生产模块为核心的模块化布局。本文的研究重点是实现对原车间生产线与布局的模块化优化,而传统的车间布局优化方法研究重点在于以物流运输量最少、搬运距离最短、生产成本最低等为优化目标,基于生产线保持不变的前提,对车间布局进行建模寻优。因此,传统的车间布局优化思路无法满足本文的研究要求。基于此,本文选择在模块化设计各领域有广泛应用的设计结构矩阵作为构建模块化布局的研究方法,通过对生产线、主要生产线与各零部件分类区、与各物流区域、与各生产辅助区域及非生产区域进行模块化聚类,得到车间布局系统中各主要元素间的相对位置关系,确定满足相对位置关系约束的多个较优布局并分别绘制生产车间布局图,进而构建基于解释结构模型与离散型Hopfield神经网络的车间布局评价模型对上述多个较优布局进行评价与比较,确定最优布局。
最后,结合我国智能制造实际发展情况,选择智能制造的窗口部门——汽车总装车间作为具体研究对象,运用本文提出的面向智能制造的生产车间布局优化方法对某汽车制造企业总装车间布局进行模块化优化,实现其面向智能制造的优化升级,验证了该布局优化方法的可行性。本文的研究结果可为制造企业提供生产车间面向智能制造升级的优化方法,为我国制造企业从传统企业向智能制造企业转变提供理论参考。
本文在研究了国内外智能制造、车间布局研究现状及车间布局优化方法的基础上,结合目前对智能制造典型模式的界定,确定面向智能制造的生产车间布局优化目标为适应大规模个性化定制模式的生产要求,其在车间层级的核心要求为实现对不同产品具有较强混线生产能力的柔性制造,具体实现方式为建立以产品的个性化生产模块和通用生产模块为核心的模块化布局。本文的研究重点是实现对原车间生产线与布局的模块化优化,而传统的车间布局优化方法研究重点在于以物流运输量最少、搬运距离最短、生产成本最低等为优化目标,基于生产线保持不变的前提,对车间布局进行建模寻优。因此,传统的车间布局优化思路无法满足本文的研究要求。基于此,本文选择在模块化设计各领域有广泛应用的设计结构矩阵作为构建模块化布局的研究方法,通过对生产线、主要生产线与各零部件分类区、与各物流区域、与各生产辅助区域及非生产区域进行模块化聚类,得到车间布局系统中各主要元素间的相对位置关系,确定满足相对位置关系约束的多个较优布局并分别绘制生产车间布局图,进而构建基于解释结构模型与离散型Hopfield神经网络的车间布局评价模型对上述多个较优布局进行评价与比较,确定最优布局。
最后,结合我国智能制造实际发展情况,选择智能制造的窗口部门——汽车总装车间作为具体研究对象,运用本文提出的面向智能制造的生产车间布局优化方法对某汽车制造企业总装车间布局进行模块化优化,实现其面向智能制造的优化升级,验证了该布局优化方法的可行性。本文的研究结果可为制造企业提供生产车间面向智能制造升级的优化方法,为我国制造企业从传统企业向智能制造企业转变提供理论参考。