关键词： 汽车关重零部件   来料质量不良   物料延迟   重调度   改进NSGA-Ⅱ算法  

摘要： 汽车工业在制造业发展中占据很重要的位置,我国汽车工业以整车厂为主,汽车零部件尤其汽车关重零部件行业发展照比日、德、美等发达国家严重滞后,长期以来外资、合资企业或进口,无法持续性支持整车业发展。汽车零部件具有高附加值、高复杂性、高分化等特点,多采用柔性作业车间进行加工。汽车零部件企业原材料往往来自多国、多供应商且种类众多,在国际关系、疫情等因素的影响下极易发生来料质量不良及物料延迟等情况,从而对企业生产计划造成不良影响,这种影响时常存在,且经常导致拖期、停线等问题。但在柔性作业车间动态调度研究中,还未有考虑来料质量不良扰动的相关研究。本文主要研究内容如下:首先通过理论研究和实际考察相结合,运用文献研究法对多目标柔性作业车间动态调度中动态目标、多目标选择、算法选择等方面进行了详细综述。本文将来料质量不良作为扰动事件,最小最大完工事件及最小机器负荷作为目标,选取改进NSGA-Ⅱ算法进行相关求解。接下来本文详细分析了来料质量不良发生的情况及对柔性作业车间初始调度计划的影响,根据来料质量不良发生的类型和发生的时间不同,以来料质量不良造成工序延迟是否影响后续工序作为分类标准,运用人机协同的思想提出相应的重调度策略。为了更好的说明本文提出的重调度策略及改进算法的有效性,本文提出的重调度策略与相关文献的物料延迟重调度策略进行对比,扰动影响率R降低33.54%,说明本文策略更优。最后选用某汽车发动机电动控制单元工厂作为实例,运用本文提出的物料延迟重调度策略进行重调度研究,扰动影响率降低近60%,说明该策略可以很大程度降低来料质量不良对生产调度的影响。论证算法有效性方面,在实例求解中根据现有研究将NSGA-Ⅱ的编码及交叉算子进行改进并与基础NSGA-Ⅱ算法结果进行比较,改进后的NSGA-Ⅱ算法结果大幅度优化。

关键词： 柔性作业车间调度   动态调度   灰狼算法   模糊交货期   多目标优化  

摘要： 如何做好生产调度是企业生存的关键问题,好的生产调度方案使企业生产效率提升,调度方案的合理性对企业生产的稳定性和盈利有很大影响。以往专家学者多聚焦于静态的车间调度问题。然而,生产现场往往会发生很多意外状况,如:新工件到达、机械故障等,考虑到这些干扰,这些动态事件不可避免的会对现行的调度计划产生影响,所以厂家与顾客之间约定的交货期往往是模糊的,并且由于所处角度的不同,厂家与客户之间往往在交货期上存在着矛盾。从企业角度,最终的完工时间需要被控制在合适的加工时间窗口内,在保证生产成本不增加的前提下按时交付订单;从客户角度,交货期应在合适的时间范围内,以保证下一步生产计划的按时展开,否则工件的提前/拖期交货会对企业和客户的满意度产生影响,给双方造成损失,因此在生产系统中有必要考虑到企业和客户的总体满意度。因如何减少因为这些动态干扰事件造成的生产波动,使客户满意并在同时使企业满意度得到保障成为了企业和专家们共同关注的问题。在车间调度中考虑模糊交货期,研究和实践价值十分重要。随着模糊理论的完善,生产过程中的动态参数已经可以使用模糊数学方法进行表达。利用合适的算法进行调度模型求解,使调度计划与订单的生产计划相匹配,在调度领域已经成为重要的研究方向。灰狼算法(GWO)具有参数简单,收敛迅速的优点。但是,在GWO运行过程中也存在局部最优,稳定性差等缺点。本文通对灰狼算法进行改进在弥补算法本身稳定性的同时,促进局部最优和全局搜索之间的平衡。因此,基于柔性作业车间调度、模糊理论及动态调度等理论,本文针对设备故障的发生,再调度策略根据周期与事件共同影响在调度窗口中执行;由于工件交货期具有模糊特征,本文将其使用梯形模糊数表示,在多目标优化模型中采用字典序表达,将最大完工时间设定为第一级目标,客户与企业总体满意度设定为第二级目标,建立柔性作业车间动态调度模型。然后,设计了灰狼优化算法的改进过程,对算法的初始种群进行优化,提高了整体算法收敛速度;将收敛因子由线性改变为非线性,提升算法扩大搜索范围的能力,避免陷入局部最优,并使局部最优与全局最优达到平衡;将不同的决策权重赋予不同位置的灰狼领导层,以动态权重的方式提高了算法的精确性。最后结合DS亚克力板材厂加工现场生产实例,验证了改进后GWO的收敛性能和全局搜索性能,并对实例进行求解,对不同设备出现故障的生产情况进行了对比分析,比较了最大完工时间和总体满意度,筛选出了关键的设备,进行重点维护。并对该企业今后的生产运作提出可行性建议。

关键词： 柔性作业车间调度   蝗虫优化算法   动态反向学习   MOEA/D算法   多目标优化  

摘要： 传统生产方式存在生产效率低、资源消耗大等问题。为了提高市场竞争力,企业越来越关注车间生产调度方案的改善,以提高生产效率、降低生产成本。柔性作业车间调度问题(Flexible Job-Shop Scheduling Problem,FJSP)主要包括机器选择和工序排序两个子问题,是生产制造业中最为复杂的优化问题之一,是一个典型的NP-hard问题。本文围绕柔性作业车间调度问题,对多维指标约束下的生产线的调度模型与优化方法展开研究。根据柔性生产线的实际情况与生产需求,确定约束条件与优化目标,建立了调度的数学模型。针对单目标优化问题,以最小化最大完工时间为优化目标,提出基于动态反向学习的蝗虫优化算法(Dynamic Opposite Learning Assisted Grasshopper Optimization Algorithm,DOLGOA),使用23个标准测试函数对5种算法进行对比测试,验证了DOLGOA算法的优越性,进而将其运用在单目标柔性作业车间调度问题中,得到了较好的效果。针对多目标优化问题,在给定的车间调度场景下,确定最大完工时间、机器总负荷、延期时间、总能耗这四个指标为优化目标,选择基于分解的多目标进化算法(Multi-Objective Evolutionary Algorithm Based on Decomposition,MOEA/D)对问题求解。仿真实验结果表明,该方法在四个维度的优化目标上都取得了良好的效果,验证了MOEA/D算法解决多目标柔性作业车间调度问题的有效性。同时,将MOEA/D算法应用于实际产线的车间调度优化问题中,也取得了较明显的优化效果,表明该方法具备在实际产线中应用的条件。

关键词： 新形势背景   自动化技术   机械设计制造   应用分析  

摘要： 我国目前已经达到了机械制造自动化的水平,为了拓展智能机械的自动化的应用范围,需要提升机械设计的技术。在提倡节能环保的新形势之下,机械自动化技术的推广,能够提升机械设计制造的精确度,保证工作效率,减少不必要的人力成本支出,提升企业的整体收益。本文将分析在政府经济发展政策,人们生活方式,科技发展水平等各项因素均处于上升态势的全新发展环境之下,自动化技术在机械设计制造中的应用拓展,希望能够给同行业的未来发展规划提供有效参考意见。

关键词： 机械设计理论   汽车工程   应用   方案  

摘要： 随着近几年以来我国制造业逐渐的迈入国际化,导致制造业在市场竞争方面日趋激烈。在这一新形势及大环境之下,使得我国制造业的市场环境面临着全新的挑战及机遇。随着不断升高的市场需求,对各种相关的机械产品原材料在外观、价格、性能及质量等很多面都提出更高、更丰富的需求及标准,所以,制造业必须要持续提升产品质量及生产水平。随着不断深化改革的现代化工业,机械设计在理论基础方面也同样出现了很多显著进展。尤其是机械设计理论,其属于服务业、农业及工业的一种配套辅助功能,其应用范围也逐渐扩大。本论文主要跟机械设计理论的应用方向及需求相结合,针对在汽车工程方向当中的机械设计理论应用及研究进行分析及探讨。旨在为汽车工程及机械设计相关从业人员提供更多的参考资料。

关键词： 本科生   实践教学   工程实践能力   成果导向  

摘要： 在第四次工业革命的背景下,我国实行创新驱动发展、“中国制造2025”等发展战略,迫切需要培养一大批卓越工程科技人才,工程实践能力的培养也在工程教育中受到持续关注。实践性是工程的本质属性,当前工程教育处于从传统的“科学范式”向现代的“工程范式”过渡过程中,关注工程实践能力的培养也是我国从工程教育大国向强国迈进的应有之意。在工程教育认证的背景下,本研究核心是从学生视角了解实践教学各环节对于工程实践能力的培养情况,将实践环节作为中介,重点关注从“知识”到“能力”的转化。本研究以成果导向教育、建构主义学习理论为基础,采用文献研究法、案例研究法。通过问卷调查、访谈法了解H大学的机械设计及其自动化专业2021届本科生对其四年期间参与的各实践环节（工程实训、课程实验、生产实习、课外团队竞赛等）的满意度、并着重分析疫情影响下学生在“智能制造”生产实习环节的收获、不足、改进建议。同时关注在四年本科学习后,学生对于工程实践能力的自评情况,并从主观、客观两方面总结影响因素。本研究发现,影响工程实践能力培养的因素主要有:实践教学环节比重偏低,思想重视不够;涉及产品全生命周期的综合性实操项目覆盖面不高;校企合作的深度、广度一般,对于本科生的能力提升较小。从能力提升的角度,本文提出以下几点建议:建设能力递进式培养的校内综合实践平台;挖掘校企合作的共同利益点,提升合作深度;加强模块化课程改革;增强教师工程背景、创新教学方法;鼓励学生加强参与,主动提升自身工程实践能力。

关键词： 刀具调度   多智体系统   改进遗传算法   柔性作业车间调度  

摘要： 随着“中国制造2025”的不断推进,企业对于生产制造过程的自动化、智能化的需求越发强烈,车间调度是生产制造过程的关键,而当前的车间调度系统无法结合刀具、物料等制造资源对工序完成调度,其单一资源调度能力成为限制车间智能化的瓶颈,企业生产效率无法提升。同时由于制造环境复杂多变,生产过程中随时会发生干扰与异常,这对调度系统的异常响应与处理能力提出了更高的要求。因此对车间调度系统的多种资源调度能力和对异常的响应处理的研究具有重要的实际意义。本文旨在解决车间动态环境下刀具和机床两种资源的调度问题,提出了考虑刀具和机床约束下的多智体调度技术,并开发了动态调度系统,本文的主要内容如下:本文针对产线对刀具调度与异常快速响应的生产需求,建立基于多智体系统理论的数学模型,对调度系统的功能进行合理划分,设计了产线管理智体、工单管理智体、执行智体组、资源管理智体四大类智体结构,结合各智体工作流程与协作方式确定了调度系统分布式结构。结合产线刀具约束制定了多智体系统的智体间调度协作策略,包含多智体静态调度策略和动态调度策略:静态调度策略是根据当前资源信息对任务进行静态排产,利用多智体协同规划的特点,能结合机床和刀具两种资源完成对工单任务的调度规划;动态调度策略是系统在动态环境下对静态方案的优化与对干扰和异常的响应和重调度。调度算法使用改进遗传算法对产线调度进行求解规划,对遗传算法进行编码、交叉变异方式的改进,并结合变邻域算法提高了求解质量,通过实验证明了改进遗传算法的有效性。最后基于微服务的模式完成了多智体柔性车间作业调度系统的架构设计与软件开发,通过实验验证了本调度系统在静态资源调度和动态异常调度策略的有效性,维持了系统的生产效率与稳定性。

ISBN: (纸本)9787122386021

关键词： 征订活动   《机械设计与制造》   机械设计  

摘要： 尊敬的广大读者:2021年度《机械设计与制造》杂志征订工作已经开始,为了更好地开展这项工作,现将具体征订事宜说明如下:本刊为大16开月刊,全年12期,定价为35元/期,420元/年。面对企事业单位、各大院校和个人每个月均可接受订阅。订阅通道:电话咨询订阅。订阅专线024-8689912018512480200网站下载订阅表。***发送电子邮件至3250874602@***订阅

关键词： 小龙虾   加工装置   方案设计   机械设计   仿真分析   有限元  

摘要： 我国俗称的小龙虾,学名克氏原螯虾,是生长于淡水中的一种甲壳类动物,因其味道鲜美,备受人们喜爱。自19世纪30年代日本把小龙虾引入我国以来,人们对小龙虾的需求日益渐增,然而直至目前我国的小龙虾加工主要依靠工人手动加工,面对如此庞大的加工量,实行机械化生产刻不容缓。为了解决上述问题,本文对一种多功能小龙虾加工装置设计方案的关键技术进行了研究。首先,对小龙虾进行了直切去头和旋拉虾线的实验研究。使用质构仪进行了直切去头实验,得到了小龙虾切削的应力-应变曲线。实验结果表明:最大切应力约为80N,发生在虾壳破裂程度为2/3左右处,平均最大切应力约为67.5N。使用电子万能试验机进行了拉虾线实验研究,实验结果表明:拉伸速度为6mm/s时的断裂力大于3mm/s时的断裂力。而断裂力的大小直接影响到抽出虾线的质量,断裂力过大则扯出的虾肉较多,而且可能导致虾线在被完全拉出来之前断裂。其次,在上述实验的基础上,对三种小龙虾加工方案进行对比分析,确定了最终加工方案,并对该方案进行了设计。该方案集夹持、开背、去头、拉肠、刷腹于一体,是一种新型的多功能小龙虾加工装置。对该装置中的主要执行系统、传输系统、动力系统进行了方案设计。最后,对机器中的三个关键零部件:机架结构设计、电机底座结构设计和气缸支架进行了结构设计和有限元仿真。在进行了初步的结构设计后,使用有限元分析软件ANSYS进行了强度仿真,并基于轻量化原则,对结构进行了多次改进及仿真,最后给出了每种结构的优化设计结果。本研究以市面上急需的小龙虾加工装置为对象,采用文献调研、实验研究和仿真研究等多种手段,在此基础上设计了一种新型的多功能小龙虾加工装置。分析和仿真表明,该方案简单高效,为小龙虾加工机械化的迅速发展提供了一种新的思路。