制造技术与机床

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赵俊英, 李云龙, 邵欣, 胡成琳, 邓玖

2022, (7): 5-10. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.07.001

摘要 HTML PDF(2162KB)

摘要:
机器人二次开发和出厂检测的时候，需要进行大量的实验验证。目前的实验平台存在价格昂贵、虚实独立、封闭性高以及计算工作量繁重等缺点。基于以上问题，引入数字孪生技术，设计了基于数字孪生的机器人平台。设计并搭建了开放式硬件平台，在Tecnomatix中建立了数字孪生模型；构建了基于Modbus TCP、OPC UA等通信方式的通信网络；分析了需要采集的数据，并编写了数据处理相关程序，实现了虚实同步。对该实验平台进行了一系列实验，结果表明该平台虚实同步性能可靠，能准确可靠地实现工业机器人坐标系标定、工业机器人本体控制及与周边设备的协同控制。实际使用效果表明该平台可降低二次开发应用的成本、节约时间。

基于改进粒子群算法的避障轨迹规划

马东阳, 库祥臣, 米显, 杨星涛, 赵欢乐

2022, (7): 11-17. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.07.002

摘要 HTML PDF(7434KB)

摘要:
针对机器人任务空间的全局避障轨迹规划问题，提出参数寻优的方法完成避障。首先推导出用于轨迹描述的多项式函数，通过改变参数值来改变轨迹形状进而避开障碍。其次以机器人关节转角增量最小和运动时间最短为目标，使用罚函数处理避障条件建立优化模型，将问题转化为求解最优参数，提出指数曲线递减和动态调整策略改进粒子群算法，完成寻优。最后利用Matlab完成机器人的运动学建模和工作空间分析，仿真验证轨迹规划结果，同时绘制机器人实时运动的关节数据曲线。结果表明，通过改进粒子群算法对参数寻优并使用五次多项式作轨迹描述完成避障规划，相比标准算法提高了收敛速度得到全局最优解。

基于混合摩擦模型的机器人关节摩擦建模与仿真

董雅文, 王鸿飞, 张宝锋, 宋栓军

2022, (7): 18-22. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.07.003

摘要 HTML PDF(1447KB)

摘要:
针对单一模型无法准确描述机器人关节摩擦的问题，建立了机器人关节伺服系统的动力学方程。首先，在分析静摩擦、库仑摩擦与Lorentzian摩擦模型的基础上，提出一种机器人关节混合摩擦模型。其次，建立了机器人关节混合摩擦动力学模型用于描述机器人关节内部的摩擦问题，旨在提高机器人的建模与控制精度。最后，通过MATLAB/Simulink对所建模型进行仿真，结果表明，与其他常用摩擦模型相比，文章所建混合摩擦模型的建模与控制精度更优。

多机器人协作的灵活性分析与仿真

陶平, 邹成文, 王天瑞

2022, (7): 23-27. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.07.004

摘要 HTML PDF(1767KB)

摘要:
多机器人进行协作操作任务时，其运动灵活性关系到协作系统的整体运动性能，反映了多机器人协调操作能力，对系统的协调运动规划十分重要。利用由3个机器人组成的协作系统，建立各机械臂的D-H运动学模型，通过蒙特卡罗法获得其协作空间；采用可操作度指标对系统的灵活性进行评价，建立协作系统灵活性表达的数学评价模型，应用MATLAB对多机器人协作的灵活性进行仿真分析，获得协作系统灵活性的可视化分布，通过分析协作空间内的灵活性分布情况，确定合适的协调操作空间，以保证多机器人协作系统在进行操作任务时的灵活性最优。

基于多元策略改进的灰狼算法机器人路径规划

齐鹏飞, 丁鑫

2022, (7): 28-33. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.07.005

摘要 HTML PDF(1389KB)

摘要:
针对传统灰狼算法（grey wolf algorithm，GWO）在进行机器人路径规划时易陷入局部极值、探索效率低等不足，提出了一种多元策略改进的灰狼算法。首先针对领导狼在算法中存在的缺陷，提出了一种随机游走策略，从而提升算法的全局搜索能力。同时，在搜索阶段引入一种基于凸透镜原理的逆学习机制，对种群中的劣势个体进行逆向学习，从而提高狼群个体的搜索范围，避免算法陷入局部最优。最后，为提升路径平滑性，采用B-spline曲线对路径进行平滑操作。仿真结果表明，在普通环境及陷阱环境下改进的灰狼算法较传统灰狼算法，规划的全局最优路径各项性能更优，更有利于机器人完成作业任务。

薄壁壳体结构狭小空间组合加工技术

杨凯, 刘汉良, 胡兴平, 冯常喜, 王鹏, 吴迪

2022, (7): 34-39. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.07.006

摘要 HTML PDF(1867KB)

摘要:
针对直角铣头的结构特点，通过对直角铣头的安装方式及刀尖点补偿算法等研究，采用了刀具参考点偏置补偿算法、控制器双向刀长补偿算法，突破了空间狭小的复杂结构进行加工时易出现主轴干涉和运动轴超程的共性瓶颈问题；同时对精测辅助离线加工技术进行研究，详细论述了精测辅助离线加工技术的原理、误差分析、基准转换，解决了精测辅助离线加工的坐标系转换难题。解决了薄壁壳体结构狭小空间组合加工难题，为促进我国航天器制造水平的进一步提升奠定良好的基础。

一种大口径薄壁不锈钢风洞收缩段曲面加工方法

杨晓峰, 江水, 马东平, 韩勇, 李多, 周荣田

2022, (7): 40-44. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.07.007

摘要 HTML PDF(1739KB)

摘要:
收缩段是高速风洞的重要组成部分，收缩段曲面型面精度对高速风洞的流场品质影响较大。某特种风洞收缩段采用不锈钢材质，其流道为7 m量级入口的大口径薄壁高精度曲面，收缩段壁厚较薄，筋板稀疏，整体刚度弱，加工易变形。经过工艺研究，探索出了一种采用涂层刀片、差异化切削参数、分区域交替法向加工、在线监控和样板测量相互验证形变的工艺方法，不仅保证了型面精度要求，而且大幅提升了工效，成功解决了大口径不锈钢薄壁收缩段高精度曲面加工的难题。

A286高温合金十二角法兰面螺栓多工位冷镦成形工艺

郑鹏辉, 关悦, 许吉星, 付建建, 赵文龙, 高程, 刘乐

2022, (7): 45-50. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.07.008

摘要 HTML PDF(1745KB)

摘要:
A286高温合金十二角法兰面螺栓通常采用热镦成形，但其生产工序繁冗、加工效率低和制造成本高。针对某航天用A286高温合金十二角法兰面螺栓，根据其结构特点，提出一种多工位冷镦成形工艺，利用室温压缩实验，得到A286高温合金的真实应力-应变曲线，并导入到数值模拟软件Deform-3D中，对A286高温合金十二角法兰面螺栓的多工位冷镦成形工艺过程进行了数值模拟，综合分析了各工位的载荷-时间曲线、等效应力场分布、等效应变场分布和损伤值分布，确定了成形工艺参数。最后根据数值模拟结果和成形工艺过程设计相应模具结构，并在多工位冷镦机上进行了工艺试验。试验结果表明，通过合理设计冷镦工艺次数，可以在模具许用应力范围内实现A286高温合金十二角法兰面螺栓的冷镦成形，工艺试验得到的A286高温合金十二角法兰面螺栓锻件充填饱满，和模拟结果一致性较好，对该类零件及其他相似零件的多工位冷镦成形具有一定的指导意义。

模具钢表面超声辅助激光熔覆Ni60合金涂层的仿真与实验分析

李传钰, 李金华, 姚芳萍

2022, (7): 51-57. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.07.009

摘要 HTML PDF(2803KB)

摘要:
采用超声辅助激光熔覆技术在H13热作模具钢表面制备镍基合金涂层，通过COMSOL仿真软件建立分析模型，探究超声频率对熔覆层温度及温度梯度的影响规律，并通过实验探究超声频率对宏观形貌以及显微组织的影响。结果表明：随着超声频率的增加，熔覆层温度逐渐增加，而温度差值呈先减小后增大的趋势；随着超声频率的增加，沿熔覆层切面纵向温度呈上升趋势，其温度差值呈先增大后减小的趋势；施加超声的熔覆层比未施加超声的温度梯度小，且超声频率越大，温度梯度越小；随着超声频率的增大，稀释率增大，熔覆层熔宽与熔深增大；超声频率越高，晶粒分离及细化程度越好；超声促进熔覆层与基体中元素扩散，改善元素偏析。

短电弧放电凹坑形成的分子动力学仿真与实验研究

秦曹阳, 周建平, 许燕, 汪兵兵, 季玉, 唐伟

2022, (7): 58-64. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.07.010

摘要 HTML PDF(2371KB)

摘要:
为深入研究短电弧放电凹坑形成过程，从微观角度揭示短电弧放电加工中材料去除机制，通过建立金属镍的短电弧加工分子动力学模型，模拟不同放电能量下放电凹坑形成过程和晶格变化区形成过程，并进行实验研究。结果表明：放电过程中，凹坑和晶格变化区的深径比和深度都是先增大后减小；随着放电能量的增大，放电凹坑和晶格变化区的直径和深度增加。

SiC纳米介质电火花线切割高速低损加工研究

马秀丽, 滕凯, 孙涛, 张磊

2022, (7): 65-68. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.07.011

摘要 HTML PDF(1370KB)

摘要:
为了提高电火花线切割速度，改善表面加工质量，降低电极丝损耗，采用SiC纳米介质对Cr12MoV模具钢进行高速走丝线切割加工试验，并且与常规介质的加工效果进行比较。研究表明，在脉冲宽度45 μs，脉冲间隔200 μs，峰值电流25 A，混粉浓度0.3 g/L的加工条件下，SiC纳米介质较常规介质的切割速度提高22.16%，表面粗糙度降低15.05%，电极丝损耗降低21.87%。纳米微粒的介入，使极间绝缘性降低，放电间隙增大，改善了极间放电条件，提高了加工稳定性和切割速度；也促使极间火花放电通道增多、放电点分散，改善了工件表面加工质量，降低了电极丝损耗。

制造企业工业物联网的发展与智能制造转型分析——基于三一重工的案例研究

和征, 李彦妮, 杨小红

2022, (7): 69-74. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.07.012

摘要 HTML PDF(1943KB)

摘要:
研究了智能制造的内涵和发展模式，采用了描述性案例研究的方法，以三一重工的智能制造转型过程为例，分析其经历的各个阶段和物联网平台的构建过程，并进行比较分析，将三一重工的智能制造转型过程总结为3个阶段：产品智能化、制造智能化和服务智能化。基于此，为中国制造企业进行智能制造转型、发展工业物联网提出了一些启示。

高档机床数控技术知识产权分析研究

刘萌, 陈剑峰, 何无为, 赵涵卓

2022, (7): 75-80. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.07.013

摘要 HTML PDF(1883KB)

摘要:
高档数控机床关系到产业安全与国家安全，为了进一步突破中国国防技术的发展，以Thomson Data Analyzer（TDA）专利数据分析工具为基础，分析国内外数控领域主要企业和研究机构的专利申请和布局情况。结果表明：从全球来看，2006年以后数控技术相关专利数量爆发式增长，中国、日本、美国和德国是数控机床专利的主要产出地，四国的专利产出量超过专利总量的85%。但是与其他3个国家相比，中国的专利技术国际竞争力弱，企业的技术实力存在明显劣势。此外，中国的高校和科研院所具有较强的知识和技术产出能力，却并未能真正转化为产业成果，未来需要加强产学合作，提升技术产业转化能力。

外激波摆动活齿传动齿形设计与分析

李建宏, 王士军, 李家鹏, 王剑, 徐传法, 王冉

2022, (7): 81-84. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.07.014

摘要 HTML PDF(1191KB)

摘要:
为丰富活齿传动的类型，设计出传动效率更高、性能更好的减速装置，提出了外激波摆动活齿传动系统，并对其中心轮齿形展开了深入研究。利用外激波与摆动活齿的等效机构和齿廓包络机理，推导出了中心轮的理论齿廓方程与实际齿廓方程，并解析了中心轮齿形变化与实际齿廓方程中各参数之间的关系。推导出了中心轮理论齿廓的曲率方程，并通过实例验证了曲率的规律性。

基于LabVIEW的大功率海上风电机组增速箱轴承试验机测控系统设计

秦永晋, 郭亮, 付力扬, 陈志勇

2022, (7): 85-90. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.07.015

摘要 HTML PDF(2001KB)

摘要:
为模拟大功率海上风电机组增速箱轴承的实际工况，进行轴承可靠性分析，基于LabVIEW软件开发设计了一套轴承试验机测控系统。该系统以工控机为上位机，SIMATIC S7-1200系列PLC为下位机，通过Profinet总线建立数据交互实现对试验机驱动、液压加载及轴承润滑部分的精确控制。同时还可以根据预设的载荷谱自动运行，具有速度、振动、温度和压力等多参数采集显示、异常报警和自动保护功能。

熔融沉积成型筒形件的尺寸收缩特征研究

王永周, 刘健, 南思豪, 习大润, 刘善慧

2022, (7): 91-95. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.07.016

摘要 HTML PDF(2009KB)

摘要:
针对熔融沉积成型（fused deposition modeling, FDM）零件尺寸收缩的问题，以PLA（poly lactic acid）薄壁筒形件为研究对象，采用全因子试验设计方法，选取筒形件的内径、壁厚和填充率为影响因素，每个因素分别取5个不同水平，根据125个打印试样的内径误差测量数据，绘制出内径误差关于结构参数的三维散点图，系统研究了内径、壁厚和填充率对筒形件内径误差的影响规律，并建立了筒形件尺寸误差统计模型，采用该模型计算所得的内径误差与实测值基本吻合。

一种伺服压力机主传动机构的设计

姜利, 朱灯林

2022, (7): 96-100. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.07.017

摘要 HTML PDF(1302KB)

摘要:
文章在分析现有伺服压力传动机构的基础上，提出了一种基于丝杠、楔块的传动机构方案，并借助ADAMS建立了该方案传动机构虚拟样机进行运动仿真，分析出传动机构中影响伺服电机扭矩的参数，最后利用Matlab以惯性匹配模型进行优化设计，确定了传动机构驱动电机的规格和零件具体参数。相比于以传统压力机传动机构，该机构具有低摩擦、刚度高、精度稳定和动态响应高等特点。

面向低能耗高质量的数控加工参数优化与决策方法

武煜航, 张华, 鄢威

2022, (7): 101-108. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.07.018

摘要 HTML PDF(1385KB)

摘要:
为了实现数控加工系统的绿色制造，提出了一种面向低能耗高质量的数控加工参数优化方法。首先对数控加工系统能耗子系统在不同工作状态下的能量消耗特性进行分析；然后以低能耗和低表面粗糙度为目标，选择铣削速度和进给量为优化变量，建立了铣削加工系统多目标优化模型，使用NSGA-Ⅱ遗传算法实现多目标优化求解，并利用Topsis法从等价解中决策出最符合加工需求的参数方案。最后以某汽缸端面加工案例验证了优化模型的有效性，并通过对优化结果进行解析，进一步阐述了优化模型的可行性。

深冷处理对抗氢钢薄壁构件初始残余应力及变形的影响

尚逢祥, 孔金星, 李昀桦

2022, (7): 109-115. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.07.019

摘要 HTML PDF(2036KB)

摘要:
为减小初始残余应力对抗氢钢薄壁构件加工变形的影响，基于轮廓法研究了不同深冷参数与高温复合时效对初始残余应力的影响，采用慢走丝加工模拟材料去除，研究初始残余应力释放对抗氢钢薄壁平面构件变形的影响。结果表明：锻造后未经时效处理的抗氢钢初始残余应力呈现内拉外压的分布特征，残余拉应力峰值为300 MPa；经过350 ℃ 2 h、−130 ℃ 10 h、350 ℃ 2 h深冷处理后的试样残余应力空间分布特性保持稳定，残余拉应力峰值降低至100 MPa，应力幅值降低了66.7%。随着材料去除量的增加，不同时效处理试样的加工变形量随之增加。锻造后未处理试样变形最大，而350 ℃ 2 h、−130 ℃ 10 h、350 ℃ 2 h处理试样变形最小，当去除量为1.6 mm和3.2 mm时，两种时效的薄壁平面构件加工变形降低了66.7%和44.4%。

带肩衬套冷缩装配孔径收缩量仿真与试验研究

袁田, 李小兵, 陈保林, 张安顺, 张利

2022, (7): 116-120. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.07.020

摘要 HTML PDF(1310KB)

摘要:
文章以带肩衬套类零件冷缩装配为研究对象，应用有限元软件ABAQUS仿真计算，研究分析了${\boldsymbol{\phi}}$64 mm带肩衬套冷缩装配过程中装配过盈量与装配后衬套内径收缩量的关系及变化规律，然后基于仿真分析拟合回归${\boldsymbol{\phi}}$34 mm带肩衬套冷缩装配内径收缩量计算公式，并通过试验进行验证。结果表明，${\boldsymbol{\phi}}$34 mm带肩衬套冷缩装配内径收缩量计算值误差低于13%，并在实际加工装配中成功调整了该型号带肩衬套公差带，降低了补充加工带来的风险。

基于模面工程的侧围外板全工序成形仿真研究

蒋磊, 李十全, 王龙, 王大鹏, 张雄飞, 沈军奇

2022, (7): 121-128. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.07.021

摘要 HTML PDF(3266KB)

摘要:
为了快速确定大型汽车覆盖件全工序成形工艺方案，缩短全工序成形仿真迭代次数与计算周期，提高全工序成形仿真精度，以某车型侧围外板为研究对象，根据产品结构特点对侧围外板进行区域划分，结合各区域工艺特点绘制工艺模面的关键断面参数，利用关键断面参数驱动工艺模面高效设计，并借助有限元分析软件进行成形工艺校核，以验证工艺方案的可行性。结果显示，侧围外板整体成形充分，无开裂、起皱以及明显面品缺陷等成形问题。在此基础上进行试模验证，获得了成形效果良好且与数值模拟结果基本一致的样件。研究表明，应用关键断面参数驱动工艺设计的模面工程技术后，侧围外板无需在有限元分析软件中进行模面设计以及反复调整优化，显著提升了侧围外板全工序成形仿真精度和效率。

五轴数控系统的旋转轴速度规划方法

黎永杨, 刘远凯, 王科, 葛鹏遥, 黄国辉

2022, (7): 129-133. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.07.022

摘要 HTML PDF(1133KB)

摘要:
为避免五轴数控系统中旋转轴线性跟随平动轴运动时出现的速度跳变问题，提出一种计算量少、易于在嵌入式系统实现的旋转轴柔性速度规划方法。基于时间同步的原则，利用平动轴的运动时长约束实现对旋转轴的速度规划，计算得到合理的起步速度、加速度、驱动速度和末速度值，并通过梯形速度规划插补输出给伺服电机执行，以实现对五轴数控机床的运动控制。实验结果验证了方案的有效性，相比于旋转轴线性跟随加工，介绍的控制方法进行多段连续轨迹插补时也能保持旋转轴的速度连续，各关节运行在合理的运动学阈值范围内。

微量润滑对超精密加工固溶和时效马氏体钢的加工性能影响研究

郑中鹏, 金鑫, 郭啸天, 高瑞麟, 李朝将

2022, (7): 134-140. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.07.023

摘要 HTML PDF(2635KB)

摘要:
马氏体时效钢具有出色的机械性能和力学属性被广泛用于航空航天，船舶和车辆制造工程领域中。但由于该材料属于典型难加工材料，具有加工表面质量差、刀具磨损严重等问题，因此，开展微量润滑对超精密加工固溶和时效马氏体钢的加工性能具有重要意义。以马氏体时效钢3J33C固溶、时效两种热处理加工方式，详细开展了微量润滑对超精密加工马氏体时效钢3J33C的切削力、表面粗糙度等加工质量的研究，揭示了固溶状态和时效状态下的材料去除机理，指导难加工材料马氏体时效钢的加工工艺。

双摆台五轴磁流变机床结构参数标定方法研究

曾靖超, 伍剑波

2022, (7): 141-146. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.07.024

摘要 HTML PDF(2182KB)

摘要:
为实现AB双摆台磁流变机床五轴联动结构参数的快速精确标定，建立了1种高效准确的测量方法。通过分析机床结构特点及现有方法存在的问题，对目标标定参数进行分解，利用激光位移传感器与在机测头分别建立了A轴与测头、测头与抛光点、B轴与抛光点标定方法及模型。在此基础上，开展标定及验证实验，在验证试验中，实际值与预测值在X、Y、Z方向误差均小于6 μm。实验结果表明该结构参数标定方法简单可靠，满足磁流变机床的使用需求。

基于机器视觉的微电机摩擦片残缺检测

李玉萍, 谢俊, 王子贤, 赵宇凡, 杨启志

2022, (7): 147-151. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.07.025

摘要 HTML PDF(1547KB)

摘要:
应用机器视觉技术对微电机中的摩擦片进行残缺检测，通过选定阈值将摩擦片的灰度图二值化，对二值图像进行连通区域标记，基于目标区域的最小外接矩形的长半轴，提取出摩擦片边界区域；然后使用闭运算消除摩擦片边界区域上的缝隙，再将边界区域转化为亚像素轮廓；最后采用改进的最小二乘法拟合圆，将拟合得到的圆心与半径作为摩擦片的圆心与半径，计算轮廓上所有的像素点到圆心的距离，并找出最小距离，将其与半径进行比较来判断摩擦片是否残缺。通过试验数据分析，该检测算法的准确率达到98%，可代替人工进行检测，能有效降低人力成本、提高检测效率。

齿面硬化层对重载齿轮力学性能的影响研究

沈益晨, 陈启东

2022, (7): 152-157. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.07.026

摘要 HTML PDF(1806KB)

摘要:
重载齿轮在生产过程中会对表面硬化处理以提高整体性能，然而现有的分析方法多数将齿面视作均匀材料，并没有考虑硬化层产生的影响。文章提出一种齿面硬化层结构分层状、材料属性幂函数渐变的齿轮实体建模方法，基于赫兹接触理论基础，通过建立有限元数值模型，研究齿面硬化层对重载齿轮应力场的影响。结果表明：通过该建模方法，啮合应力场更接近理论解；合理的硬化层分布指数不仅能有效降低齿轮应力而且可以提高结合强度；硬化层厚度对接触应力影响较大，当厚度在1~1.5 mm时，齿轮应力场分布最合理。

麻雀搜索算法解决柔性作业车间调度问题

杨红雄, 王惠酩

2022, (7): 158-164. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.07.027

摘要 HTML PDF(1223KB)

摘要:
为解决传统的元启发式算法在处理柔性作业车间调度问题（flexible job shop scheduling problem, FJSP）时的收敛速度较慢，易陷入局部最优等问题，提出了麻雀搜索算法（sparrow search algorithm, SSA)解决FJSP问题的优化方法。首先，分析和研究了柔性作业车间调度问题并针对问题的特点进行数学建模和仿真模拟，以实现最大完工时间的最小化和总能耗的最优化；然后，提出了解决问题的优化研究方法和柔性作业车间调度分析问题的编码方式，建立了求解FJSP的SSA流程；最后，根据标准算例数据和实际车间生产数据对算法进行仿真模拟，证明了应用SSA在求解FJSP问题的可行性、优越性和高效性，助力车间的智能化管控。

基于等级邻域策略的偏序柔性车间优化调度

李长云, 林多, 何频捷, 谷鹏飞

2022, (7): 165-172. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.07.028

摘要 HTML PDF(1605KB)

摘要:
针对服装生产车间中工件工艺流程具有复杂偏序关系的调度问题，分析了该类问题的特点和难点，采用改进算术优化算法求解以最小化最大完工时间为优化目标的偏序柔性车间调度模型。在算法中充分考虑解码的多约束性并通过工件前继工序和机器可用时间段确定后继工序的最优加工时间，在勘探阶段设计了基于适应度和工序完工差异度的二维聚类，并通过类间交叉和有效变异策略扩大种群多样性，在开发阶段针对瓶颈工单和瓶颈机器设计了一种等级邻域策略增强算法的局部搜索能力。通过仿真实验，采用扩展基准算例在算法比较结果和运行时间上验证了基于等级邻域策略的改进算术优化算法应用在偏序柔性车间调度的优越性。

基于自适应遗传模拟退火算法的多目标车间布局优化

卢义桢, 李西兴, 朱传军, 吴锐

2022, (7): 173-179. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.07.029

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摘要:
良好的车间设施布局能有效改善制造工艺流程、降低加工设备间物流运输成本，进而增强制造企业精益化程度。基于FK公司制造车间实际情况设计布局约束条件，构造以最小化车间物流成本和缩短搬运时间为优化目标的车间布局数学模型，并提出改进的遗传模拟退火算法对模型进行优化求解。该算法一方面引入自适应遗传算子策略，实现算法求解过程中遗传算子的动态修正；另一方面借用模拟退火算法的概率突跳性避免算法过早收敛，提高其全局寻优能力，进一步增强算法求解性能。通过设计对比试验及实际应用案例验证分析了模型与算法的可行性、有效性，结果表明该算法具有良好的寻优能力，可以有效降低车间物流成本和缩短搬运时间，对实际车间布局具有良好的改进作用。

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2022年第7期

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