基于混合蚁群灰狼算法的双边装配线平衡问题研究

来源 :华中农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:youaidu2009
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装配线作为装备制造业广泛采用的一种制造系统,其规划和设计的好坏直接决定着企业生产效率的高低。按照产品的装配形式,可以将装配线分为单边装配线和双边装配线。与单边装配线相比,双边装配线因为具有能缩短装配线长度,提高工装设备利用率和劳动生产率等优点,一般在大型复杂产品的装配中应用较多。因此,对双边装配线平衡问题的研究具有重要意义。
  针对双边装配线平衡问题的特点,分析了任务分配需满足的约束条件,包括工序不可拆分约束、节拍约束、优先顺序关系约束、任务操作方位约束、序列相关约束等。根据任务优先顺序关系约束建立了任务优先顺序关系矩阵,通过输入关键结点信息,实现了优先顺序关系矩阵的自动生成,并在当结点被选择后,对矩阵进行动态更新。结合装配线的平衡率和均衡指数两个评价指标,构造了加权多元目标函数。
  针对双边装配线平衡问题的求解方法,分析了现有算法的不足,为避免蚁群算法收敛于局部较优解而降低求解质量,将全局搜索能力较强的灰狼围捕机制融入到蚁群算法中,采用局部信息素更新与灰狼算法全局信息素更新的机制,提出了一种混合蚁群灰狼算法。为将算法应用到双边装配线平衡问题的求解中,比较了基于先序任务数量最少、任务作业时间最大、任务位置权重三种启发式算法的求解效果,结合任务所在边位置及闲置时间的影响,确定了算法的综合启发式函数。通过规定后续任务的混合搜索规则,建立任务分配方案的起止时间信息矩阵,制定任务分配规则,构造了可行解生成方案。最终,基于MATLAB,设计了算法实现的关键函数,编写程序实现了双边装配线平衡问题最优分配方案的求解。
  为验证研究成果,以某发动机装配案例A65问题与某重型汽车装配线A56问题为研究对象,采用所设计的混合蚁群灰狼算法对问题进行求解,得到最优分配方案的任务时间矩阵,并将结果与采用其他方法得到的最优分配方案对比,验证了本文算法的优越性。
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