基于自适应分解的多目标大规模双边装配线平衡算法研究

工程机械、发动机等大型产品是我国装备制造业发展的重点。目前，此类产品装配线存在的效率低，制造成本高等问题。双边装配线具有长度短、共用夹具和在线时间短等优点，已开始广泛应用。但双边装配线平衡的约束条件和目标更多，求解更加困难。本项目研究装配作业任务分配与装配线固定投资、劳动力成本和产品质量之间的影响规律，建立包括装配线长度、工位数和装配作业相关度等多目标双边装配线平衡问题模型。研究装配任务先序约束关系变化对装配线平衡解的影响规律，松弛部分弱约束，将大规模问题分解为若干较小规模子问题，估算约束松弛产生的误差。利用改进的分支定界算法求得子问题最优解。依据紧邻子问题的最优解，以误差最小为目标，自适应调整切分路径，组合、调整子问题连接工位的任务分配，得到原问题的解。实现多目标大规模装配线平衡问题快速、误差可控的求解，并通过装载机等产品装配线的实际验证，为我国双边装配线的设计、规划提供新的理论和方法。

针对双边装配线平衡的约束条件和目标多，求解更加困难等问题。本项目研究双边装配线的特点，综合考虑任务操作边约束、先序约束和节拍约束等，建立双边装配线平衡问题的数学模型。在此基础上，提出了基于时间传递函数的任务分配策略，枚举双边装配线平衡的可行解。引入Position概念，将双边装配线松弛为单边装配线，修正单边装配线的下界计算和约简规则，提出了双边装配线平衡的分支定界算法。研究装配任务先序约束关系变化对装配线平衡解的影响规律，松弛部分弱约束，将大规模问题分解为若干较小规模子问题，估算约束松弛产生的误差。利用改进的分支定界算法求得子问题最优解，组合、调整子问题的解，从而得到原问题的解。提出装配线长度和工位负荷平滑度等多目标平衡的分阶段算法，不确定环境下基于仿真的装配线长度和产能波动等多目标平衡方法。并最终应用于某工程机械发动机装配线平衡，验证项目研究提出的模型和方法。