文档介绍：华中科技大学
博士学位论文
面向大规模定制的产品配置及装配线优化调度的研究
姓名:李斌
申请学位级别:博士
专业:机械设计及理论
指导教师:钟毅芳
20070331
摘要
为适应全球化的市场竞争环境和日益增长的用户个性化需求,越来越多的企业
采用大规模定制的生产模式进行产品设计和制造,大规模定制被认为是 21 世纪的主
要制造模式。本文结合实际课题对面向大规模定制的产品配置设计和制造策略进行
了研究,具体研究了研究了产品配置建模和求解、产品配置优化、基于构件复用的
产品配置设计和配置管理以及装配线优化调度等面向大规模定制的关键使能技术。
建立配置模型是配置求解的基础,本文首先对基于产品结构的配置模型进行了
研究,分析了产品结构模型的组成,对配置规则进行分类,指出产品配置的一般过
程和配置方案优化的概念,并对配置优化和装配线优化调度的算法基础——多目标
遗传算法进行了研究。
分析了约束满足问题和产品配置的关系,研究了约束满足问题和关系数据库理
论关系,提出可采用关系代数理论进行配置求解;研究了一般约束满足问题解决配
置问题存在的缺点,提出一种动态 CSP 方法建立产品配置模型,增加用户约束和层
次约束,减小搜索空间,提高求解效率。
分析常用配置求解方法存在的问题,指出传统的方法只能得到可行的配置方案,
难以进行配置优化,并提出一种产品优化配置方法,建立了相关数学模型,提出采
用一种多目标遗传算法进行求解,取得了较好的效果。
根据生产准备的特点和软件复用的原理,提出一种基于构件复用的产品设计原
理框架;研究了构件复用模式下的产品配置管理,分析了产品数据的分层结构,提
出了一种将项目关系树结构转换为关系的方法,定义了结构状态和非结构状态的状
态规则;研究了配置版本管理模型和版本分类管理方法,提出一种版本管理方法解
决面向产品结构的版本管理和产品历史数据的追踪。
在制造方面,研究了装配线的基本原理、特征和线平衡等基本理论,说明装配
线在大规模定制生产模式下的重要性,并指出装配线调度存在的问题。结合实际企
业情况,提出一种多目标优化调度方法,设计了多目标优化的目标函数,采用相关
产品信息编码作为在制品唯一表示和装配调度指令,同时提出一种多目标遗传算法
进行求解。
I
在工程应用方面,从软件实现的角度分析了基于产品结构配置建模、配置优化、
装配线优化调度以及构件复用等关键模块,并将这些研究成果应用于东风汽车和昌
河汽车等工程项目中,取得了较好的应用效果。
关键词:大规模定制产品配置多目标遗传算法约束满足问题装配线优化调度
II
Abstract
plex product markets of the twenty-first century will demand the ability to
quickly and globally deliver a high variety of customized products. Mass customization
(MC) is the key strategy to meet this challenge. MC does not only represent product
development, but also represent product manufacturing. Based on several projects, the
whole dissertation focuses on MC, chiefly including some key enabling technologies to
support the implementation of MC effectively.
Configuration-Oriented product model (COPK) is used to describe position
ponents’ relationship in the product; it is the basis of product configuration. The
characteristics of COPK are analyzed, several chief concepts are defined, and the process
of product configuration based on COPK is provided. The multi-objective ic
algorithm is analyzed.
Traditional CSP′s l