H公司空調熱交換器混流生產線設計

（H公司空調熱交換器混流生產線設計）摘要混流生產線能夠解決客戶日益精細化和多樣化的產品需求?；炝魃a線的設計影響著整個生產單位的產出能力、生產成本和產品交付速度，因此，如何確定混流生產線的崗位上作業(yè)內容就成為企業(yè)組織生產過程中的首要問題之一。本文將多品種產品的生產等效為單一產品生產的方法用于兩種設計方案的選擇中，利用聯(lián)合作業(yè)優(yōu)先圖確定方案的初步設計，再進一步利用遺傳算法將兩個方案的最優(yōu)解解出，根據(jù)兩方案所設計的生產性能以及其他相關指標進行評價選擇，最終確定較優(yōu)方案。最后利用eM-Plant軟件建立相關生產模型，對線體產出能力進行試驗仿真和調試修改，直至所設計的線體滿足生產需求關鍵詞：混流生產線，遺傳算法，eM-Plant，聯(lián)合作業(yè)優(yōu)先圖

AbstractThemixedtypeproductionlinecansatisfytheincreasinglyrefinedanddiverseproductneedsofcustomers.Thedesignofthemixedflowproductionlineaffectstheoutputcapacity,productioncostandproductdeliveryspeedoftheentireproductionunit.Therefore,howtodeterminethejobcontentofthemixedflowproductionlinebecomesoneoftheprimaryproblemsintheproductionprocessoftheenterpriseorganization.Inthispaper,theproductionofmulti-varietyproductsisequivalenttotheproductionmethodofsingleproductfortheselectionoftwodesignschemes.Thepreliminarydesignofthejointoperationprioritymapisusedtodeterminethepreliminarydesignofthescheme,andthenthegeneticalgorithmisusedtosolvetheoptimalsolutionofthetwoschemes.Accordingtotheproductionperformanceandotherrelatedindicatorsdesignedbythetwoschemes,theevaluationoptionsareselected,andthebetterschemeisfinallydetermined.Finally,therelevantproductionsimulationmodelisestablishedbyusingeM-Plantsoftware,andthelineoutputcapabilityistestedanddebuggedandmodifieduntilthedesignedlinebodymeetstheproductionrequirements.Keywords:mixedflowproductionline,geneticalgorithm,eM-Plant,jointoperationprioritymap

目錄1.緒論 61.1H公司熱交換器生產背景 61.2現(xiàn)場生產問題分析 61.3混流生產線研究國內外現(xiàn)狀介紹 71.4熱交換器混流產線設計思路 92.混流生產線理論簡介 102.1生產線基本概念 102.2生產線平衡分類簡介 102.3熱交換器混流生產涉及術語簡介 113.熱交換器混流生產線設計 123.1數(shù)學模型的描述和建立 123.2熱交換器生產工時數(shù)據(jù)和產品需求計算分析 133.3空調熱交換器作業(yè)元素分解 143.4熱交換器綜合作業(yè)元素約束關系圖繪制 163.5作業(yè)優(yōu)先關系的整理輸出 173.5.1作業(yè)元素緊前關系表 173.5.2優(yōu)先關系矩陣 194.經典工業(yè)工程法求解初始解 194.1作業(yè)元素加權時間確定 194.2分配作業(yè)元素安排 204.3輸出結果和相關參數(shù)計算 215.遺傳算法求解熱交換器裝配線平衡 225.1遺傳算法簡介 225.2遺傳算法的基本原理 235.3遺傳算法各步驟和實現(xiàn)原理 245.5熱交換器平衡問題遺傳算法模型各參數(shù)定義 295.6Matlab編程及驗證 315.7運行結果和分析 316.熱交換器裝配線建模仿真 356.3熱交換器線平衡問題模型搭建 376.4仿真結果分析和優(yōu)化 447.總結與展望 46致謝 48

1.緒論1.1H公司熱交換器生產背景熱交換器是空調中重要的管路部件，目前空調熱交換器的生產主要通過以相關的生產設備進行操作，該設備能夠自動完成脫脂和焊接的操作，在此基礎上通過鏈式傳送帶的結構，在設備兩側安排其他作業(yè)人員完成其他非自動作業(yè)。蒸發(fā)器的結構相對簡單，不同類別和產品型號產品之間作業(yè)差異不大，在生產過程中使用相同的設備。生產本文研究的是H公司外一熱交換器生產車間的混流生產設計。該生產車間目前主要生產移動空調的冷凝器和蒸發(fā)器、抽濕機的冷凝器和分體空調的內機蒸發(fā)器三大種類蒸發(fā)器，目前在外一車間共有五條熱交換器的生產設備線。該公司的客戶絕大多數(shù)為海外客戶。近幾年隨著新興市場的需求不斷提升，該公司的熱交換器生產車間在訂單交付的旺季很難滿足裝配線的裝配需求。為此生產車間只能采取提前生產的方法進行應對，造成車間內熱交換器的在制品大規(guī)模的堆積。從每年的10月到次年4月，工廠內部放置于各區(qū)域的在制品庫存水平為20-30萬件，在制品庫存水平早已超出設計庫存容量。在巨大的在制品數(shù)量的壓力下，出現(xiàn)了如下問題：1.工廠內部通道，員工走廊以及設備周圍等非庫存區(qū)域都被熱交換器占據(jù)。工廠內部通道通行的效率大為降低，人為地制造了諸多安全隱患；2．在制品的質量水平還會隨著存放時間降低，對成品質量有較為顯著的負面效果；3．管理成本較高，需要占用大量的運輸資源和人力資源。1.2現(xiàn)場生產問題分析目前H公司組織熱交換器的生產方式是按照不同訂單和批次進行生產這樣做的好處是能夠高效地對不同訂單進行管理，避免出現(xiàn)錯單和漏單的問題出現(xiàn)。這種生產方式最大的問題是不同訂單乃至同一訂單的不同批次型號產品在結束生產進行下一階段的生產的環(huán)節(jié)需要浪費大量的時間進行物料的準備和設備工裝的調整切換。熱交換器生產的實際的工時利用率目前只有70%左右，這是目前生產能力達不到理想水平的第一點原因。其次，現(xiàn)有生產工藝和設備的能力限制了生產節(jié)拍的壓縮，熱交換器生產環(huán)節(jié)的脫脂過程對加熱時間有嚴格要求。針對上述相關問題和原因，可以從兩個思路對H工廠的熱交換器混流生產線進行設計；一是在原有線體的基礎上對線體進行技術改造和對成型工藝進行工藝優(yōu)化，保持線體數(shù)量不變的現(xiàn)狀，通過打破瓶頸來提高產量并進行混流生產，滿足裝配需求；二是通過購買增設一條新線體，進行混流生產。H公司目前生產的空調熱交換器雖然型號種類較多，但是各種產品之間大小差異不大，加工工藝流程相同，使用的設備相同，工序之間的差異操作對員工的專業(yè)技能要求不高，能夠很好地適應混流生產的模式。1.3混流生產線研究國內外現(xiàn)狀介紹多品種的混合型裝配流水線（如圖1.1所示）是指在特定的一條裝配流水線上可以同時連續(xù)地加工裝配多種結構、工藝相近的產品[1]。圖1.1混流生產線生產特點20世紀20年代初，福特汽車公司率先采用了流水線裝配的作業(yè)模式將工業(yè)生產帶入大批量制造的新時代，流水線生產的巨大效益使這種得生產方式被迅速廣泛的推廣。但是伴隨著經濟發(fā)展，社會對產品的差異化和個性化要求不斷提高，原有只能制造單一產品流水線難以適應當前復雜生產需求。為滿足客戶精細化以及個性化需求，同時提高生產的效率，單一產品生產線正在被多品種品同時裝配的混流生產所取代。多品種的混流生產流水線與單一品種生產線相比概括起來主要有如下優(yōu)勢：1.控制在制品的庫存水平，緩解倉儲壓力；2.產線線調整和切換物料的；3.同步連續(xù)生產不同類型產品多品種的混合型生產流水線具有的上述優(yōu)點，使其承受當代制造業(yè)的快速變化，客戶以及產品變動的挑戰(zhàn)的能力很強，因而具有廣泛應用的潛力和經濟效益。在混合流水生產線的研究和設計中，如何合理安排各作業(yè)崗位上作業(yè)人員的工作是至為關鍵的任務。在計算機時代以前，各崗位的作業(yè)內容主要依據(jù)管理人員的管理經驗以及以往歷史數(shù)據(jù)進行安排，這種方法簡單易行，但這種粗放產線管理模式帶來產量低下，工時浪費嚴重等重大弊端。目前絕大多數(shù)國內生產企業(yè)利用現(xiàn)有生產情況下每個崗位的作業(yè)時間進行生產線平衡率計算，再找出瓶頸崗位進行優(yōu)化的方法進行作業(yè)安排。這種方法能夠在一定程度上提高線體的平衡率，能夠作為日常線體效率管理的手段。然而，對于設計混流生產線而言，這種方法往往不太理想，因為沒有深入也無法關注每個最小作業(yè)單位之間的組合安排的各種復雜情況。時間來到1970年，ThomopoulosNT混流生產線平衡問題視作為單一品種裝配線平衡問題，使用聯(lián)合優(yōu)先圖進行求解。這種求解方式奠定了混流裝配線平衡問題研究的基礎，推動了混流裝配線平衡問題研究的發(fā)展進程，到了計算機時代，對混流裝配線平衡問題的研究方法也從不斷的提高，出現(xiàn)了各種啟發(fā)式算法以及各種算法的組合使用。對裝配線平衡問題研究的目標也逐漸由單一目標到多目標求優(yōu)。在研究裝配線最小化工作崗位的問題方面，Sener等[1]于2013年研究了以最小化工作地為目標的第一類混流裝配線平衡問題。提出了一種將遺傳算法和蟻群算法相結合的混合遺傳算法對問題進行求解。2011年Betul[3]利用蟻群算法優(yōu)化了裝配線工作地目標。但是由于蟻群算法對參數(shù)比較敏感，易導致算法陷入局部收斂。2015年Ibrahim[2]在最最小化工作地數(shù)目標的基礎上結合最小化工作節(jié)拍目標建立了雙重數(shù)學模型，提出了一種新的蟻群算法來求解混流裝配線平衡問題。2012年Yolmeh等[4]將動態(tài)規(guī)劃算法和遺傳算法相結合來求解混流裝配線平衡問題。動態(tài)規(guī)劃算法有效的解決了遺傳算法陷入局部最優(yōu)解問題，使混合遺傳算法實現(xiàn)了全局搜索。在熱交換器生產領域，祁麗霞等[5]將退火算法引入解決針對熱交換器芯體加工崗位排布優(yōu)化的數(shù)學模型。從國內外研究的狀況來看，針對生產線的第一類裝配線平衡問題多用遺傳算法、模擬退火算法、粒子群算法。在算法結果驗證方面，各學者最常使用的方法是仿真軟件。白俊峰等借助運用仿真軟件Flexsim輸入相關現(xiàn)場數(shù)據(jù)查找不合理工序，模擬生產線運行的狀況，提出改進措施；張國輝[5]將Flexsim引進了電動車裝配生產系統(tǒng)以盡可能減少個作業(yè)工站的節(jié)拍差距，在建立的模型上進行平衡率的測算以及優(yōu)化后的再次建模計算；朱瓊，陳雪芳等[6]學者利用eM-plant軟件建立了壓縮機的裝配線模型，重點關注了生產系統(tǒng)運行過程中線體平衡率以及產出效率以及不確定因素對上述輸出結果的影響。1.4熱交換器混流產線設計思路結合國內外研究現(xiàn)狀和研究對象的實際生產情況來看，算法研究在生產線平衡方面的研究已經較為成熟，但是各相關研究的內容都相對理論化，忽視了對算法結果進行可用可行性分析。有關生產線仿真的模型也相對簡單，對與生產線相關生產系統(tǒng)范圍內的實際因素考慮的不夠細致，在熱交換器生產線平衡研究的相關研究幾乎為空白。故本文的研究思路大致為：基于產品的生產特點，提出兩種科學可行的經濟性方案；在此基礎上合理建立關于熱交換器生產線的數(shù)學模型，在已有數(shù)學模型約束下先使用聯(lián)合優(yōu)先圖進行方案初步求解，作為參考；后借助Matlab軟件進一步對數(shù)學模型使用遺傳算法進行求解，以平衡率和經濟成本對兩方案進行抉擇；最后利用eM-plant軟件對算法結果進行仿真，并進行相應優(yōu)化。

2.混流生產線理論簡介2.1生產線基本概念生產線線主要是指由一系列相關作業(yè)單元組成的一條流水線，各個工序都需要人員或者設備去完成規(guī)定的作業(yè)任務。產品在生產線的每個工位上都需要完成產品制造的一部分，每個崗位都是按照要求的時間間隔進行生產的，將零件放在生產線的第一個崗位，然后這些零件在生產線的各個崗位之間移動，由工人或者機器對各個零件進行組裝，最終完成合格的產品。每個過程的裝配都是按照之前加工對象工藝路線確定的，工人或機械的操作也是嚴格按照預先編寫作業(yè)指導書（StandardOperationProcedure,簡稱SOP）進行操作完成的。裝配線生產的原理是基于“分工”與“作業(yè)標準化”形成的，勞動分工可以極高地提升裝配生產的效率。生產線上的工作任務由許多個獨立的不同作業(yè)元素組成的，這些作業(yè)元素的完成順序在往往會受限。裝配線需要依據(jù)對生產效率的期望，對其進行和歷史及規(guī)劃，使得整個循環(huán)時間縮短。為了滿足這個要求，生產線平衡問題需要重點考慮如何將這些獨立的作業(yè)元素分配到各個不同的工位上，讓每個員工的工作量盡可能接近，并且使得各工位的工作時間要小于訂單需求節(jié)拍。2.2生產線平衡分類簡介對于解決生產節(jié)拍與作業(yè)單位之間的作業(yè)順序，將各個操作單元進行分配組合，可以使得各個作業(yè)單元的生產時間趨于相等，這就是裝配線平衡問題（Assemblylinebalancingproblem）,簡稱ALB問題[7]。依據(jù)裝配線的生產目標以及其裝配的時期階段，裝配線平衡問題主要分為三類[8]。第Ⅰ類目標是求最優(yōu)工作站數(shù)目，這類問題在線體新建或者進行技術改造時比較常見。根據(jù)生產節(jié)拍CT,依據(jù)生產工藝流程設計裝配線的工序的作業(yè)元素，確定工作站的數(shù)目M，進而可以計算裝配線的平衡率，即在生產節(jié)拍CT確定后，計算最小工位數(shù)。第Ⅱ類生產線平衡的目標是研究如何降低生產節(jié)拍CT，在工位數(shù)不變的情況下，提高生產單位的產出效率，解決生產過程遇到的瓶頸問題。根據(jù)生產工藝已確定裝配線的工作站數(shù)量M，以及所有工序中各工作元素,得到生產節(jié)拍CT時間最小的方案，簡而言之就是，根據(jù)已知裝配站數(shù)M，求最優(yōu)節(jié)拍CT。第Ⅲ類裝配線平衡：以生產過程工位和產出節(jié)拍綜合最優(yōu)結果為導向，對作業(yè)工站和作業(yè)節(jié)拍同時進行優(yōu)化，力求將生產線生產過程平穩(wěn)化，減少作業(yè)擁堵和等待的情況發(fā)生。2.3熱交換器混流生產涉及術語簡介工作站（工作崗位）。操作人員為了完成特定的裝配任務，在裝配線上工作時所處的位置。每個工作站上安排的操作人員的數(shù)量是由裝配的作業(yè)元素、工作量的大小及復雜程度、生產節(jié)拍的大小而決定的。工作站數(shù)量之和用字母M表示，k(k=1,2,...,M)表示每個工作站位置坐標。節(jié)拍（CT）。在整個裝配線安裝完成后，工作站總數(shù)M已確定，為了提高產量和勞動生產率，應最小化CT。在實際的生產過程中，生產節(jié)拍是以每個工作站的時間作為參考的，且滿足CT≥T(k)，一般情況下取工作時間最長的崗位的作業(yè)時間，即Ck=max{T(k)}，（k=1,2,...,M）。作業(yè)元素。裝配過程中，最小的不可再分的作業(yè)單元。作業(yè)元素總數(shù)用字母N表示，i(i=1,2,...,N)表示每個作業(yè)元素。作業(yè)元素時間（Elementaltasktime）：在生產裝配過程中一個生產工序完成所要消耗的工作時間，通常用ti表示。工站作業(yè)時間：生產線中各工作站各元素所消耗的時間，一般用Tk表示工作站所消耗的總時間。平滑系數(shù)（SI）。是衡量裝配線上各個工作站時間相對于生產節(jié)拍分布情況的指標，反映了各個工作崗位時間的離散情況[7]。由于裝配線不平衡性總是存在的，因此各工作崗位的時間不可能達到完全一致，由此會使加工設備和工作人員的閑忙不均，進而會影響到產品的生產效率和裝配質量的穩(wěn)定性。平滑系數(shù)越小，所有工作站時間相對于節(jié)拍的偏差越小，裝配線平衡性越好。其公式如（2.1）所示：SI=k=1M3.熱交換器混流生產線設計3.1數(shù)學模型的描述和建立本設計的初期目標是通過確定作業(yè)元素以及相對應的作業(yè)時間，優(yōu)先關系約束；滿足產品需求節(jié)拍的基礎上求出最小工作崗位數(shù)，并合理分配作業(yè)元素于工作崗位。最后計算裝配線的平滑系數(shù)，作為進一步優(yōu)化的根據(jù)。由此可見，本研究過程設計的是裝配線平衡的第一類問題。用矩陣B(見式3.1)表示各工作崗位的使用情況：B（k）=1,有作業(yè)元素被分配到該工作崗位0，無作業(yè)元素被分配到該工作崗位目標函數(shù)為：Fx=y=mink=1MA(k)此函數(shù)的條件約束有：一個作業(yè)元素只能安排到一個工作崗位上；作業(yè)元素的安排情況可以用矩陣X表示，矩陣X是一個N×M維的矩陣，（N為作業(yè)元素總數(shù)，M為工作站總數(shù)），其元素代表各個作業(yè)元素與各個工作站之間的關系：X（k）=1，第i個作業(yè)元素分配到工作崗位k上0k=1MX(i,k)=1(i=1,2,...,N)2.作業(yè)元素分配到工作崗位的選擇必須滿足優(yōu)先約束關系,第i個作業(yè)元素被分配的工作站號為k=1k=1Mk(X各工作崗位分配元素作業(yè)時間之和不高于所設定的需求節(jié)拍；i=1Nt(i)X(i,k)≤CT(k=1,2,...,M)3.各個工作站上分配的作業(yè)元素數(shù)不超過N。3.2熱交換器生產工時數(shù)據(jù)和產品需求計算分析本研究的所設計的產線均能生產四種不同類別的熱交換器，先暫定所有線體排產的方式和順序相同。接下來對熱交換器制造的作業(yè)差異進行以及作業(yè)先后順序進行分析，各種產品的單件作業(yè)時間之和如下表3.1：表3.1各產品作業(yè)時間數(shù)值(單位：s)移空調熱交換器（單）移空調熱交換器（雙）內機蒸發(fā)器S內機蒸發(fā)器M內機蒸發(fā)器L抽濕機冷凝器ABCDEF48.86262.580139.374

旺季各類型熱交換器的最大需求如下表3.2所示：表3.2熱交換器需求數(shù)據(jù)單位（件/天）移動空調蒸發(fā)器移動空調冷凝器抽濕機冷凝器分體空調蒸發(fā)器96009600360020000根據(jù)H公司目前的場地和設備約束，可用于制造這些產品的生產線共計4條。移動空調蒸發(fā)器和冷凝器的單排、雙排產品按照歷史數(shù)據(jù)觀察，比例為：1:2，分體空調蒸發(fā)器小、中、大三種產品的比例為3:2:1，現(xiàn)根據(jù)需求數(shù)據(jù)和各產品單件作業(yè)時間,利用公式xx將混合流水線的需求節(jié)拍求出，r=Fi=1nNir=Fi=1n在H公司目前擁有四條熱交換器的基礎上，暫定產品的生產任務平均分配至已有的四條產線上，則實際每條流水線的實際作業(yè)節(jié)拍要求為6.8（s/件）。根據(jù)熱交換器的生產工藝規(guī)定，為保證脫脂烘干后產品揮發(fā)油的含量控制在規(guī)定范圍內，內機蒸發(fā)器L的烘干時間不能低于8s，其余類型的烘干時間最低要求為6s。而實際上，6.8（s/件）的作業(yè)節(jié)拍距離工藝規(guī)定節(jié)拍差距較大，如果按照需求節(jié)拍設計混流產線，在生產過程中會存在在制品堆積以及線平衡率偏低等設計缺陷，故在原有線體基礎上，首先可以通過線體技術改造，將脫脂環(huán)節(jié)通過的路線改成環(huán)形線，另輔助以新的工藝優(yōu)化方案達到突破工藝瓶頸的限制。另外，可考慮增添一條新線體，此時需求節(jié)拍為8.5s,也能夠達到滿足生產需求。3.3空調熱交換器作業(yè)元素分解現(xiàn)通過計算兩種方案思路所設計線體的線平衡和工位布置指標優(yōu)劣，綜合考慮成本和其他因素，抉擇較優(yōu)方案。熱交換器的生產工藝流程如下圖3.1：圖3.1空調熱交換器生產工藝流程將熱交換器生產線全部作業(yè)內容分解成作業(yè)元素，得到如下作業(yè)元素表：表3.3作業(yè)元素劃分序號作業(yè)元素序號作業(yè)元素1取走保護條14不合格品下線2取蒸發(fā)器至于傳送帶15查看焊接缺陷3脫脂（設備作業(yè)）16取出過燒殘次品4取彎頭17補焊5插彎頭118再次補焊6插彎頭219準備地臺板7取木條板20放保護條8敲擊固定彎頭21取成品至于地臺板9插入氮氣槍頭22取蒸發(fā)器置于切割臺

10拔出氮氣槍頭23調整蒸發(fā)器切割位點11自動焊（設備作業(yè)）24啟動切割設備12插入檢漏裝置25取載具13拔出檢漏裝置26放蒸發(fā)器于載具移動空調兩種熱交換器之間作業(yè)內容及時間，產品大小差異均可以忽略不計，故在分類的過程中將這兩者歸為同一類產品；移動空調的主流熱交換器有單排和雙排兩類，這兩類的最大區(qū)別是雙排類型的入彎數(shù)量為10個，而單排一般為5個，抽濕機冷凝器與移動空調熱交換器作業(yè)元素的差別也主要體現(xiàn)在彎頭數(shù)量上。分體空調蒸發(fā)器的作業(yè)元素在單排移動空調熱交換器基礎上，主要的差異體現(xiàn)在再次補焊之后，還有如下作業(yè)元素：1、取蒸發(fā)器置于切割臺，調整蒸發(fā)器切割位點，啟動切割設備；2、分體內機蒸發(fā)器因型號大小差異，在入彎數(shù)量上有8個，10個，12個三種；內機蒸發(fā)器較大時，為防止自動焊環(huán)節(jié)與傳送裝置發(fā)生相對位置移動和碰撞，需要將蒸發(fā)器放置在專用載具工具上，在將蒸發(fā)器投放于自動焊線體上。不同產品作業(yè)元素作業(yè)時間情況如表3.4：表3.4（a）作業(yè)元素作業(yè)時間作業(yè)元素124567891012131415A442.25.5015221.6125B4435.56.517221.6126C452.25.50.5152221.535D472.85.54.5172221.546E61165.59.5192221.5610F4445.512.519221.6127表3.4（b）作業(yè)元素作業(yè)時間作業(yè)元素1617181920212223242516總計A1.5521220000044.8B1.5631230000058.1C2521.5233300058.5D4631.524442.30076.1E711.55246662.3711115.3F1.584123002.30070.13.4熱交換器綜合作業(yè)元素約束關系圖繪制LINKExcel.Sheet.12C:\\Users\\lenovo\\Desktop\\畢業(yè)設計\\工廠數(shù)據(jù)\\兩器自動焊工時測量數(shù)據(jù).xlsxSheet9!R5C22:R11C33\a\f4\h為實現(xiàn)生產過程中工作站的各加工時間接近生產節(jié)拍。根據(jù)已知各產品工藝流程畫出綜合作業(yè)元素優(yōu)先關系約束圖。在空調熱交換器的生產制造過程中，各作業(yè)元素之間具有限定的順序要求，有些作業(yè)元素只有其他作業(yè)元素完成后才能夠進行。如作業(yè)元素“取彎頭”必須在作業(yè)元素“插彎頭”之前，而作業(yè)元素“插彎頭”與“取木條板”無先后關系。裝配制造環(huán)節(jié)的效率依賴于合理的作業(yè)元素梳理以及元素的適當分配。優(yōu)先關系圖或優(yōu)先關系矩陣是進行后續(xù)元素安排的重要基礎，通過優(yōu)先關系圖，可以作出后續(xù)過程需要的各種關系矩陣和表格。圖中黃色標注的作業(yè)元素3和11是完全依靠設備自動完成，故在后續(xù)的研究和設計過程中無須考慮這兩個作業(yè)元素。3.5作業(yè)優(yōu)先關系的整理輸出3.5.1作業(yè)元素緊前關系表為了后續(xù)進行遺傳算法的編寫方便，需要將作業(yè)之間的先后約束關系以表格或矩陣的形式描述出來。表xx是對優(yōu)先關系圖中各作業(yè)元素緊前進后關系的表示,該表格相當于一個27×2維的pred（緊前關系）矩陣。該表的相當于一個過渡文件，通過查看該表可以對通過傳統(tǒng)工業(yè)工程方法排布的作業(yè)崗位進行檢測對照。緊前作業(yè)緊后作業(yè)122334374546586878899101011111213141315131614-151716-171818221920202121242223232424-25262623.5.2優(yōu)先關系矩陣為便于后續(xù)研究在計算機軟件上進行識別和處理工作，利用矩陣來表示優(yōu)先關系。在優(yōu)先關系矩陣中，Pi-j是0-1變量，它的取值由作業(yè)元素i和作業(yè)元素j的優(yōu)先關系（即緊前進后關系）決定，變量的取值情況即為：Pij=1，P=4.經典工業(yè)工程法求解初始解4.1作業(yè)元素加權時間確定作業(yè)元素時長通過加權平均計算得出，下表4.1是作業(yè)元素加權時間值。在實際生產中，彎頭作業(yè)內容因作業(yè)時間相對較長，現(xiàn)行的處理方法是將該項作業(yè)打散分成兩個作業(yè)元素（5和6）。采用這種方法進行處理后，能有效地解決單個作業(yè)元素作業(yè)時間過長帶來的處理難題。元素124567891012131415數(shù)值（s）4.165.252.985.54.4516.56221.791.232.866.01元素1617181920212223242526數(shù)值（s）2.436.212.861.272.163.241.791.790.730.550.864.2分配作業(yè)元素安排利用經典工業(yè)方法，即利用節(jié)拍條件和給定作業(yè)元素的聯(lián)合作業(yè)圖約束信息，排布每個崗位包含的作業(yè)元素，現(xiàn)將時間與節(jié)拍時間接近的元素挑選出來單獨設立工站，然后依照作業(yè)時間由長到短的順序進行排布。得到一個相對較為合理的設計方案。作業(yè)元素作業(yè)時間（t）分配的崗位（k）緊前元素14.161-25.2511,2642.982255.52464.454713286.5635,6,7924810249121.79410131.23512142.86613156.01513162.43613176.21715182.86817191.277-202.16919213.24820221.79918231.79922240.73923250.551-260.866254.3輸出結果和相關參數(shù)計算根據(jù)作業(yè)元素的安排情況繪制出工作崗位的分配圖工作崗位的任務分配情況工作崗位（k）分配的元素作業(yè)時間(s)崗位負荷率11,195.4382.8%22,76.2595.3%34,19,206.4195.0%45,246.2371.7%56,25,265.8689.3%686.56100.0%79,215.2479.9%810,12,135.0276.5%9156.0191.6%1014,165.2980.6%11176.2194.6%1218,224.6570.9%將M=12,CT=6.56代入式（2.1）中代入每個工站的Tk數(shù)值，計算得SI=0.99。方案一設計的裝配線的參數(shù)和重點指標如表xx工作崗位總數(shù)M節(jié)拍裝配線平衡率平滑系數(shù)126.56s88.92%0.995.遺傳算法求解熱交換器裝配線平衡5.1遺傳算法簡介遺傳算法（GA）是上世紀七十年代美國學者提出的一類基于資源界生物生存繁殖規(guī)律而啟發(fā)的算法。具有直接對結構對象進行操作的特質，在函數(shù)連續(xù)性的要求和求導上沒有要求；全局尋優(yōu)能力較為突出，具有內在的隱并行性;以規(guī)定的概率搜索較優(yōu)方案的思想，在搜索空間上，可以簡便、快速地獲取和指導搜索。因為這些性質，這種算法對工業(yè)生產領域內的生產線平衡問題很適用，求解的效率和實際效果比較出色。5.2遺傳算法的基本原理遺傳算法也是計算機科學人工智能領域中用于解決最優(yōu)化的一種搜索啟發(fā)式算法，是進化算法的一種。這種啟發(fā)式算法經常被應用于產生可行的解決方案和搜索問題。進化算法模仿了生物進化過程的規(guī)律而逐漸成熟，這些規(guī)律一般指遺傳、突變、自然選擇以及交叉互換等。遺傳算法的優(yōu)點包括：（1）傳統(tǒng)算法以單個初始值為迭代基礎求最優(yōu)解，極有可能誤入局部最優(yōu)解，得不到理想的最優(yōu)解。遺傳算法從問題解的串集開始搜索。遺傳算法從初始解集開始搜索，覆蓋的可行解區(qū)域較大，在全局擇優(yōu)具有天然優(yōu)勢。(2)遺傳算法同時評估搜索解集中的多個解，減少了陷入局部最優(yōu)解的風險，從算法性質上看，算法本身能夠實現(xiàn)同時搜索的功能。在缺點方面，在適應度函數(shù)選擇有很大的不確定性，在某些情況下收斂于局部最優(yōu)；遺傳算法的收斂度有待提高，并且在算法性能，結果的深度分析上，統(tǒng)計的功能都有待加強。遺傳算法的數(shù)學模型可表示為：GA={Code，g(x)，P0，S，Select，Cross，Mutate，G，pc，pm，T}式中：Code—編碼樣式；F(x)—適應度函數(shù)；P0—初始種群；S—種群規(guī)模；Select—選擇算子；Cross—交叉算子；Mutate—變異算子；G—生存代數(shù)；pc—交叉概率；pm—變異概率；T—算法終止條件。5.3遺傳算法各步驟和實現(xiàn)原理染色體編碼簡介問題空間的參數(shù)，遺傳算法不能直接處理，必須以間接的方式把它們轉換成類似于生物基因一定順序組成的染色體。這個過程被稱為編碼。編碼策略在被評估時，要遵循以下規(guī)范。問題空間中的所有可行解都一一映射到染色體的不同基因結構上，反之亦然。染色體和可行解數(shù)量相同。二進制編碼、浮點數(shù)編碼、字符編碼、編程編碼等均為常見的編碼方式。二進制編碼是遺傳算法中最常見的編碼方法，此方法簡單易懂。即由二進制字符0,1表示各基因是否存在于個體中。也因為后續(xù)的算法編寫和實現(xiàn)的過程是通過Matlab軟件實現(xiàn)，該軟件的是基于處理矩陣運算任務而發(fā)展起來的一個處理軟件，故采用二進制編碼，將模型的各特征用矩陣表達。能夠簡單高校地實現(xiàn)算法。初始種群的產生過程介紹遺傳算法中，隨機產生一定數(shù)量的個體組成初始群體。一初始群體的建立通常采用以下策略:a.根據(jù)熱交換器混流生產線問題數(shù)學模型，通過如前面提及的經典工業(yè)工程方法知曉最優(yōu)解在整個問題空間中的分布范圍，然后，在此范圍內設定初始群體。b.先隨機生成一定數(shù)目的個體，然后從中挑出最好的個體加到初始群體中。通過逐代進化，直到群體中個體數(shù)達到了預先確定的規(guī)模。（3）適應度函數(shù)對每一個解給定相應的適應度的值，在遺傳算法的整個運行過程中，適應度函數(shù)是其唯一進化依據(jù)。適應度函數(shù)就是由個體編碼到個體適應度值的映射，該函數(shù)不受連續(xù)約束，定義域在正值范圍內不固定。適應度函數(shù)的樣式受求解問題的實際情況約束。一個合適的適應度函數(shù)在很大程度上決定遺傳算法的性能和計算結果。根據(jù)已確定的數(shù)學模型分析，以求生產線模型的最小工位數(shù)。根據(jù)上述對適應度函數(shù)的定義，求目標函數(shù)a(x)的最優(yōu)值，實質上就是求適應度函數(shù)b(x)的最大值。求目標函數(shù)a(x)最小化問題，Cm為a(x)的最大估計值，適應度函數(shù)b(x)可定義為：b(x)=（4）選擇操作。對整個群體按照一定的規(guī)則進行選擇。（5）交叉操作。對整個群體按照一定的數(shù)值進行交叉。（6）變異操作。對整個群體按照一定的數(shù)值進行變異。（7）終止規(guī)則。如果t≤T（即產生的代數(shù)還位達到設定的進化代數(shù)），那么t←t+1，繼續(xù)進行循環(huán)運算；如果t>T（代數(shù)達到設定值），終止運行，此時會輸出適應度函數(shù)值最大的個體作為默認的最優(yōu)解。遺傳算法的偽代碼描述：procedureGA{t=0;initializep(t);calculatefitnessandevaluatep(t);while(notsatisfied){t=t+1;SelectionCrossoverandMutationp(t-1)->p(t);calculatefitnessandevaluatep(t);}}5.4相關參數(shù)概念介紹和確定5.4.1種群大小種群大小在決定時，個體的多樣化程度和遺傳的快慢是兩個影響很大的因素。種群的的多樣化程度與染色體構成基因的點位數(shù)量規(guī)模往往成正相關關系，在生物界中體現(xiàn)為個體之間的差異種類多，在數(shù)學模型問題的求解上體現(xiàn)為解的表現(xiàn)樣式多。與生物界不同的是，處理相關數(shù)學模型的過程中，為了保證合適的進化速度和運算時間種群數(shù)量并不是越多越好；當然選擇種群大小的基本原則還是保證具有一定規(guī)模，使算法避免落入局部最優(yōu)解。經過大量學者研究的經驗表明，對二進制編碼遺傳染色體，在基因長度L條件下，種群大小n具有n≥2L/2的約束，但在很多問題的研究過程中滿足該約束的數(shù)值很大，會對算法速度造成巨大負擔。為此，在研究過程中學者發(fā)現(xiàn)種群大小取3具體到本文的研究對象，作業(yè)元素為24個，第一種方案的作業(yè)崗位數(shù)量為11-13，研究的規(guī)模較小，相應的合適的初始種群數(shù)量不宜過大，經過多次測試，初始種群數(shù)量大于40時就已經可以避免出現(xiàn)局部最優(yōu)解的情況。為加快程序運行速度故初始種群為50。第二種方案的作業(yè)崗位為8或9個，初始種群縮減至40.2.種群初始化在初始種群中，為防止設計的遺傳算法收斂性過強而導致局部最優(yōu)解，個體的空間距離越大越理想，除此之外個體間的差異化程度要大。有兩種常用方法可供選擇。根據(jù)運用遺傳算法前的作業(yè)流程分析和聯(lián)合作業(yè)順序圖，確定一定規(guī)模的滿足要求的解，再從這里面抽取規(guī)定數(shù)量的個體。此方法的優(yōu)勢是在保證能收斂到最優(yōu)解的基礎上，收斂速度很快。2.應用Mtatlab軟件自身產生隨機函數(shù)（偽隨機數(shù)），也是本文使用遺傳算法時將使用的方法。產生的數(shù)量達到初始種群規(guī)模即可。3.遺傳代數(shù)的確定方法：比值對照法：給定一個適應度前后變化比值，如果連續(xù)幾代（該值由不同問題確定）代最優(yōu)的個體適應度值的變化均小于該數(shù)值就停止算法。該辦法使用時最大的挑戰(zhàn)是何如確定合適的數(shù)值，很顯然過小的數(shù)值不利于算法計算效率，過大則很容易輸出局部最優(yōu)解。定值試探法：先假定一遺傳代數(shù)。倘若運行的結果不如人意，在逐步加大遺傳的代數(shù)直至得到滿意的結果。本文采用這種方法，因為本文研究的對象的組成復雜程度低，兩種方案均進化至50代為止。4.交叉、變異概率值選用變異能夠擴展解的表現(xiàn)型，交叉能加快搜索速度。交叉概率和變異概率過高會引起進化不穩(wěn)定，降低了進化的效率。為了應對這個問題交叉概率在0.4~0.8區(qū)間內取值，本文研究過程中選值0.6；變異概率的經驗取值區(qū)間為0.001~0.1設定為0.02。6.適應度函數(shù)調整方法簡介在遺傳算法中，進化初期可能在群體存在占據(jù)較大比例競爭力突出個體，這些個體適應度函數(shù)值很高，在進化的過程中會引導算法的走向，需要降低這些突出個體的適應度函值。反之，則需適當提高相應的適應度比例。適應度函數(shù)調整一般通過函數(shù)轉化來實現(xiàn)。在本文研究過程中，采用的是線性函數(shù)調整，a和b為變化參數(shù)，變換后的適應度函數(shù)為f?=af(x)+b。遺傳過程實現(xiàn)手段選擇本研究的選擇操作使用適應度比例方法，適應度比例法是目前最基礎也是最為常用的選擇方法，這種方法也稱為輪盤賭法。這種方法是以個體適應度值占群體總適應度值的比例（即這個個體被選擇的概率）為依據(jù)，來隨機地選擇下一代群體中的個體。這種方法在遺傳算法中最為常見。設種群規(guī)模為n，其中fi為個體適應值，個體被選擇的概率為：P交叉交叉類似于生物遺傳中的基因重組，指將兩個不同母代個體的一部分編碼結構進行交換從而生成了新個體的操作過程。交叉算子（Crossover）在遺傳算法中起著核心作用，顯著提高了遺傳算法的搜索能力。交叉操作分為單點交叉和多點交叉，本文采用單點交叉的方法進行交叉操作。首先對個體兩兩配對，其次在[1,L-1]的范圍內選擇一個整數(shù)值k右邊的所有字符進行交換，交叉操作的位置用分隔符號“|”表示。例如：在種群中隨機選取C1、C2兩個個體，編碼為：C1C2=110對第三個字符位置后的編碼進行交換，的=得到新的C*1和C*2個體，新的編碼為：C*1=10001C*2=11010變異在遺傳算法中，雖然復制和交叉的操作的設置已經能夠讓算法順利進行，但這兩項操作無法確保所有的的遺傳信息都被采集到算法中。故算法程序里，需要有額外的機制防止一些重要信息的缺漏，變異操作就能起到這個功能。變異即在個體的字符串中某一位值以小概率值進行隨機改變（1→0,0→1）。5.5熱交換器平衡問題遺傳算法模型各參數(shù)定義NCTMtimePstpopGcpcpm作業(yè)元素數(shù)目工作節(jié)拍工作崗位數(shù)作業(yè)元素時間矩陣圖優(yōu)先關系矩陣種群大小=N+1s×t矩陣表示群體進化代數(shù)選擇最優(yōu)個體的數(shù)目交叉概率變異概率用遺傳算法求解裝配線平衡問題時的程序流程圖如圖xx所示。編碼規(guī)則本文算法研究過程將作業(yè)元素順序直接作為編碼，按照經典工業(yè)工程求解方法算出來的解將各元素對應排列構成染色體。規(guī)定染色體序列為x1x2x3…xN-1xN，P(i,j)為矩陣P的第i行，第j列元素。若該序列滿足優(yōu)先級關系，則應滿足下列公式：k=1下圖xx即為方案一中符合要求的一個染色體。圖xx作業(yè)元素編碼的個體從圖xx所示的染色體，可以看到各作業(yè)元素的優(yōu)先關系和加工順序，但所在工作崗位的分配情況無法看出。故接下來的工作就是在滿足需求規(guī)定節(jié)拍的的基礎上劃分染色體上的的作業(yè)元素到工作站上，最終求得作業(yè)工站的數(shù)目和作業(yè)元素的排布情況。這一過程也稱為譯碼過程其主要步驟如下：Step1：t=0，M=0，i=1。Step2：t+time(xi)→t。若t≤CT并且t+time(xi+1)>CT，M+1→Mt=0。如果i等于N-1，M+1→M。轉Step3。Step3：i+1→i。若i>N-1，結束Step2，完成譯碼；否則，繼續(xù)進行Step2。種群初始化的程序方法產生種群中單個個體x1x2x3…xN-1xN的步驟如下：步驟一：在作業(yè)元素序號中隨機產生一個數(shù)m，當這個數(shù)滿足j=1Np(j,m)=0時，x1=m,i=2步驟二：在作業(yè)元素序號中隨機產生一個數(shù)m，判斷其是否之前出現(xiàn)過，若有已出現(xiàn)過，判斷公式xx對序列x1x2x3…xi-1是否成立，若成立，則xi=m，進行步驟三；否則重復步驟二。步驟三：i+1→i。如果i≤N，返回步驟二；否則完成編碼，結束程序。5.6Matlab編程及驗證根據(jù)以上的理論和算法思想，編寫對應的Matlab程序，其中包括主函數(shù)、選擇函數(shù)、交叉函數(shù)、變異函數(shù)和適應度函數(shù)的編寫，并對熱交換器裝配線，對方案一取節(jié)拍CT=6.8，對方案二對取節(jié)拍CT=9.5，其他參數(shù)采用上文確定的數(shù)值。完成相關函數(shù)表達和其他加載文件的編寫后將這些文件放置于同一個文件夾，點擊主函數(shù)文件進行運算。5.7運行結果和分析得到方案一的工作崗位數(shù)目隨遺傳代數(shù)變化的收斂情況，如圖xx。以及各工作站的作業(yè)元素分配的狀況，如圖xx。從圖中可以看出工作崗位在進化到第7代的時候達到了一個最優(yōu)值并保持穩(wěn)定。該方案的工作站數(shù)：M=12;節(jié)拍:CT=6.56S;平衡BP=88.5%;平滑系數(shù)：SI=0.943。方案二的相關情況如圖xx和圖xx，方案二設計的產線各性能參數(shù)工作站數(shù)：M=10;節(jié)拍:CT=8.48;平衡BP=82.5%;平滑系數(shù)：SI=1.713。表xx對兩個方案的性能和成本等因素進行綜合比較：兩方案綜合比較表比較項目方案一方案二技術手段技術改造新增線體工作位數(shù)1210工人需求數(shù)6060完成周期需要在生產淡季進行，且只能一次完成一條線，完成周期約半年可隨時進行，安裝調試只需要30-50天直接成本約60萬元135萬元場地占用無占地約30m2工藝調整需要對前端長u彎的潤滑方式進行相應的改進優(yōu)化；需要一定時間進行技術研究，會額外帶來更改成本。無其他因素無項目支出超過100萬需要上報至集團高層審批，推行難度較大。在現(xiàn)實情況中，H公司的決策者會從管理角度出發(fā)更傾向于方案二。從生產過程的單位效率和投資效益來看，方案二也是一個較為合適的選擇，故本研究也采用方案二進行后續(xù)的仿真研究。根據(jù)方案二的計算結果和生產現(xiàn)場的實際情況，各工作站在線體布局的情況如圖xx，該線體有12個工人作業(yè)崗位（圖中用帶序號的圓圈表示，其序號與圖xx所代表工作站保持一致）以及兩個設備自動作業(yè)崗位。

6.熱交換器裝配線建模仿真6.1隨機事件仿真原理簡介進行仿真的實驗之前，首先要對仿真的定義和作用，以及相關概念進行了解。系統(tǒng)系統(tǒng)是處于一定的相互關系中，并與環(huán)境的各組成要素的總體[]。在本研究中，系統(tǒng)就是具有12個工作站以及兩個自動作業(yè)設備的熱交換器生產線，進行分解，成為原系統(tǒng)中的一個子系統(tǒng)。對其進行單獨研究和分析。按照性質，系統(tǒng)通常被劃分為系統(tǒng)還可以根據(jù)需要，對原系統(tǒng)中關系較為緊密的部分。系統(tǒng)無論大小，都具有三個屬性：實體、屬性和活動。實體是構成系統(tǒng)的具體對像，主導系統(tǒng)中的各種活動，根據(jù)實體是否具有自主移動能力可以將實體分為主動和被動兩種。屬性是指實體所具有的某種特征，在同一個系統(tǒng)中，不同實體之間通過各自的屬性來相互區(qū)別。模型模型是研究系統(tǒng)的實驗對象。模型具有三個特征：抽象化現(xiàn)實系統(tǒng)對象的仿真，由研究問題中的有關要素構成，展示了各要素之間的相互關系。模型按照性質通常被劃分為連續(xù)系統(tǒng)和離散事件系統(tǒng)。本文研究的系統(tǒng)對象就屬于后者。離散事件系統(tǒng)的狀態(tài)僅與離散的時間點有關，在離散的時間點上系統(tǒng)的狀態(tài)才會發(fā)生改變。離散系統(tǒng)除了具有實體、屬性和活動三個要素外，狀態(tài)和事件的概念也是重要的組成部分。描述系統(tǒng)狀態(tài)的變量叫做狀態(tài)變量，一個系統(tǒng)中的狀態(tài)變量有很多個，這些狀態(tài)變量在某個時刻值的集合，就構成了系統(tǒng)的一個“狀態(tài)”。事件是指可能改變系統(tǒng)狀態(tài)的、即時發(fā)生的事情，發(fā)生事件的時間點成稱為事件時間，活動在事件中發(fā)生和結束，在某個時間點發(fā)生的事件又會引發(fā)或抑制其他事件的發(fā)生，這些連續(xù)發(fā)生的事件以及事件中進行的活動，就構成了系統(tǒng)的動態(tài)行為。6.2熱交換器仿真模型各對象功能和使用簡介運用仿真軟件仿真解決此類生產線仿真問題時，需要明確建模的目的和要求。對本文研究的熱交換器生產線對象進行仿真的是為了最大程度上可靠地模擬生產狀態(tài)，觀察算法求解的方案在投入使用的時候是否能滿足每種產品各自的需求節(jié)拍；以及作業(yè)人員作業(yè)效率和設備運行效率等不確定因素對設計的生產線產出的影響。本文采用西門子公司旗下的eM-plant軟件，eM-plant軟件能夠很好地運用于包括組裝生產線的流程的離散事件仿真和管理。這款軟件使用難度較低，模型的控制通過仿真鐘推進，只要通過設置模型控制及策略的觸發(fā)條件和執(zhí)行的操作就能對仿真過程進行有效控制。對象是eM-plant中建模的基本元素，在生產模型構建的過程中，最常使用的對象有生產類物流對象,運輸類物流對象，資源類物流對象，移動實體對象，表和Method對象。模型中使用的生產類物流對象包括Source:主要功能是產生MU（MovableUnit）實體；Drain：具有回收MU實體的功能；SingleProc：單工位工站，能夠給進入工站的實體提供相關服務；Assembly:組裝站點，將多個零部件按照一定的方法組合在一起；Buffer:緩沖區(qū)，可容納數(shù)量較少的在制品以幫助生產過程實現(xiàn)平穩(wěn)；模型中使用到的控制對象有Connector和Eventcontroler,前者的主要功能是連結各物流對象，使移動實體能夠隨時間鐘的推進移動到下一物流對象，后者通過其控制框內的按鈕對仿真事件進行控制。運輸類物流對象在本文建模過程中未使用，故不作詳細說明。資源類物流對象是本文研究過程中使用較多的一類對象，此類對象能夠為生產系統(tǒng)仿真過程提供必要的協(xié)助服務以及資源調配。WorkerPlace、WorkerPool、FootPath、Broker這四個對象都屬于資源類物流對象，功能依次為：工位，服務發(fā)生的場所；工人行走的路徑；工人池，能夠生成Worker對象，并允許Worker對象在其中停留并等待的工作對象；Worker對象前往工位的行進路線；資源調度者，WorkerPool對象提供的Worker對象必須通過Broker的調度，才能為服務請求者提供服務。在eM-plant中，表指的是表格類信息流對象，表的作用是為其他對象提供和儲存信息。例如，在建模的過程中可以利用TableFile為事件的離散經驗分布提供數(shù)據(jù)，儲存SingleProc的加工時間以供其利用，儲存Source產生實體的規(guī)則以供相關Source對象利用。移動實體對象在本文研究的過程中使用到的有Container對象和Entity對象,前者指代仿真系統(tǒng)中具有“裝載能力”的工件，后者泛指不具備“裝載能力”的普通被處理對象。Method對象是eM-plant中一段能夠被調用的SimTalk語言程序，Method對象在仿真建模過程主要通過觸發(fā)某個事件使之被指派于物流對象的控制選項卡；模型中的全局變量對象Variable也能調用Method對象。除了常用的對象外，模型中還有其他類型的對象，例如模型中的Chart對象是屬于用戶交互界面對象。主要功能是將仿真過程的參數(shù)或屬性變化用圖表的方式直觀反映仿真模型的運行狀態(tài)。稍前提到的全局變量對象Variable也是仿真模型中一類重要的對象，Method之間的變量傳遞可以通過Variable對象來玩成。該對象能夠將仿真模型運行過程研究者所關心模型性能和其他參數(shù)的值以及變動情況進行顯示和統(tǒng)計。6.3熱交換器線平衡問題模型搭建根據(jù)圖xx所示線體以及先關參數(shù)，第一步：確定模型的子系統(tǒng)以及子系統(tǒng)之間的關系由兩部分組成子模型構成，分別是熱交換器生產線作業(yè)流程和自動作業(yè)設備維修系統(tǒng)，后者為前者在故障狀態(tài)下提供修理服務。第二步：將兩個子模型需要的對象加入到控制框中。先對熱交換器生產線作業(yè)流程的仿真模型需要移動對象設置，在設置的過程中基于在Assembly對象中完成裝配時需要選定一個對象作為主部件，此主部件必須具有能夠“容納”其他對象的能力考慮。在eM-plant中Entity因為不具有容量屬性，不能作為主部件。故使用Container對象作為生產組裝過程的主部件。據(jù)此設置完畢后的移動對象種類如圖xx所示。如圖xx。EntityA、EntityB分別是組裝在熱交換器上的兩種彎頭，前者代表短彎頭，后者代表長彎頭。partA-partF代表各種不同類別的熱交換器。再將需要的各對象放置到模型框架中，包括1仿真鐘（Eventcontroler），1個實驗管理器（ExperimentManger）,1個TableFile文件，2個對輸出參數(shù)進行定義Method對象，2個對應相關自動作業(yè)設備的緩沖區(qū)（Buffer）,2個裝配作業(yè)站（Assembly），3個Source對象,14個SingleProc對象（10個設計工位和2個設備自動作業(yè)崗位），1個移動實體回收對象（Drain）和2個輸出圖表對象（Chart），并根據(jù)需要使用Connector將Source、各工作站和Drain對象按照規(guī)定順序進行連接得到熱交換器生產線作業(yè)流程的仿真模型構架。圖xx上部分即為熱交換器生產線作業(yè)流程的仿真模型結構，下部為自動作業(yè)設備故障維修服務系統(tǒng)模型結構。熱交換器生產線作業(yè)流程的仿真模型結構。接下來完成自動設備故障維修的模型構架，在控制框內自動脫脂爐設備和自動焊對象下方添加兩個工位（Workpace對象），一個WorkPool對象，一個Broker對象，從WorkPool到兩個Workpace對象的行走路線FootPath，完成兩個子系統(tǒng)的構建后，就得出了如圖xx所示的熱交換器生產仿真模型。在控制框上方的View選項中的Option選項中勾選上ShowObjectLabels和ShowPredeceessors這兩個選項卡，以便模型中的相關標簽（Label）和前后節(jié)點關系在屏幕上顯示出來。第三步：對仿真模型各對象進行參數(shù)設置設置Source和Drain對象Source1是生產待加工熱交換器的對象，結合研究實際首先需要對Source1生成的的移動對象進行設置，按照一定的生產規(guī)律循環(huán)進行6種產品的混流生產。首先為模型添加一個TableFile，在Format選項卡中，把對InheritFormat的勾選取消，激活ColumnIndex并輸入相關列名，產品生產信息利用控制框中的TableFile對象設置成如圖xx，各產品生產的比例由訂單需求確定。接著打開Source1，將MUselection設置成順序循環(huán)（SequenceCyclical）,把TableFile對象拖入到Table，其他參數(shù)默認不修改，最后點擊Apply按鈕完成Source1的設置。Source2和Source3對象的功能分別是是產生EntityA（短彎頭）、EntityB（長彎頭），這兩個對象設置的過程相同，打開后，各參數(shù)保持默認狀態(tài)，MUselection選項為常數(shù)（constant）只需要將圖xx中的EntityA和EntityB分別拖入Source2和Source3對象中，即完成這兩個對象的設置。Drain對象在模型中的作用是回收產出品。打開該對象后，根據(jù)實際情況對Failures選項卡進行如下圖x設置設置SingleProc對象SingleProc對象在模型中有兩類，一類是設計的工作站，另一類是自動作業(yè)設備。模型中10個工作站性質的相關參數(shù)設置的過程相同，以SingleProc1為例，如圖xx所示。在Times選項卡中，在Processingtime這一行選擇正態(tài)分布，并依照相關指示填寫相關的實際數(shù)值（依次為：隨機數(shù)流，均值，方差，下邊界值，上邊界值）。在Failures選項卡中，所有工站設置的可靠性為98或99%，工站恢復工作所需花費的時間為3min。自動設備的SingleProc對象，在設置Times選項卡和Failures選項卡時與上述工作站的參數(shù)設計過程一致，只需要根據(jù)實際情況進行數(shù)值調整。與工作站不同的是，自動設備產生故障后需要專業(yè)的技術工人提供維修服務（repair），故需要對FailureImporter選項卡進行服務設置。在該選項卡下，激活ServicesForRepair按鈕彈出如圖xx所示表格，在Service一列需要的服務填寫“repair”，在Amount下方填寫需要的服務人員為1。設置完成后，在Broker一行將模型中的Broker拖入到輸入框中，其他參數(shù)保持默認狀態(tài)不變。設置Assembly對象Assembly是具有將零件組裝到具有容量特性部件上功能的對象。模型中的兩個Assembly對象都承擔組裝熱交換器彎頭的任務，其參數(shù)設置的過程也相同。以Assembly為例，需要在Attributes選項卡設置成如圖xx所示。然后點擊Times選項卡，設置裝配時間為正態(tài)分布，設置的過程和對SingleProc對象設置的方法一樣。經過上述操作后生產裝配過程對象的設置已經全部完成。接下來對自動設備故障服務系統(tǒng)進行對象的參數(shù)設置。對WorkPool對象激活CreationTable選項。并將點擊該選項將表格設置成如圖xx所示，該工作池就能在仿真過程自動設備出故障的時候將產生的一個維修工人對設備進行維修服務。對Broker對象保持默認參數(shù)狀態(tài)不對其進行更改。對兩個Workplace對象，在屬性（Attribute）選項卡中 確定工作站的位置，并點擊SupportedServices在表