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基于分解策略的装载机装配线平衡研究#
胡小锋,闫杉,金烨*
(上海交通大学机械与动力工程学院,上海,200240)
5
10
摘要:装配线平衡是规划、建造高效装配线的主要内容。针对双边装配线平衡精确求解算法
和启发式方法的不足,以某装载机的装配线为研究对象,分析了其装配先序约束关系,提出
了分解策略,将较大规模问题分解为具有先序约束和兼容关系的小规模子问题,并估算由分
解产生的误差;然后,利用分支定界精确求解算法求得小规模子问题的精确解,经组合、调
整得到原问题的解,并将最大可能误差控制在 1 个位置。经分析、验证,基于分解策略的装
配线平衡方法能解决较大规模的某装载机装配线平衡问题,并有效控制解的误差,为规划高
效率的装配线提供了保证。
关键词:双边装配线;装配线平衡;分解策略;分支定界算法;装载机
中图分类号:TH166; O233
15
Decomposition-based Algorithm for Shovel Loader
Assembly Line Balancing Problem
HU Xiaofeng, Yan Shan, Jin Ye
(School of Mechanical Engineering, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai, 200240)
20
25
30
35
40
Abstract: In this paper, a new decomposition-based algorithm was proposed to solve the shovel
loader assembly line balancing problem, since the existing exact algorithms failed to deal with the
large-scale two-side assembly line balancing problem (ALBP), and the previous heuristic
algorithms could not evaluate the error of the computed solutions. First, based on the analysis of
the precedence constraints, the large-scale shovel loader balancing problem was decomposed into
several sub-problems, and the optimal sub-solutions were found by using the branch-and-bound
algorithm. Then, these sub-solutions were connected and readjusted to obtain the final solution of
the original shovel loader balancing problem, and the possible maximal error was evaluated to be
1 position. Finally, the computational results show that the shovel loader ALBP can be solved
efficiently.
Key words: two-sided assembly line; Assembly line balancing problem ; decomposition;
branch-and bound algorithm; shovel loader
0 引言
装载机等复杂产品具有零部件数量繁多、体积庞大、结构复杂等特点,致使装配线过长、
装配过程中搬运、夹装困难,严重影响装配线的运行效率,增加制造成本,降低产品的竞争
力。新型的双边装配线允许在装配线的两侧同时进行装配作业,共用夹具,从而缩短装配线
的长度,有效降低搬运和夹装次数[1]。Scholl 系统地论述装配线平衡问题,指出复杂产品更
适合采用双边装配线[2]。
1993 年, Bartholdi 首次研究了双边装配线平衡问题[3],并应用于汽车的装配。双边装配
线平衡算法主要分为两大类:精确求解算法和启发式方法。精确求解算法包括主要包括分支
定界算法[4,5]和整数规划方法[6]。启发式方法包括遗传算法[7,8],蚁群算法[9,10],禁忌搜索算法
[11,12]
大,难以解决生产实际中较大规模问题。启发式方法能解决较大规模的问题,广泛应用于生
基金项目:基金项目:国家自然科学青年基金
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