摘 要

一些产品的生产过程主要是由人进行操作，而在人工作业的过程中，操作时间的长度是不稳定的，会在一个范围内波动，使得生产系统的随机性大幅度增加，生产系统的复杂性也随之增加，导致在确定条件下的生产线平衡优化模型不够准确。所以本文实在考虑概率因素影响下，人工生产线平衡问题的研究。

本文通过总结分析国内外有关生产线平衡问题的方法，决定通过使用遗传算法对第三类生产线平衡问题进行考虑作业时间随机性下的可行解，用来解决考虑作业时间随机性的生产线平衡问题。

本文首先对近些年来，国内外关于生产线平衡问题的解决方法和考虑到随机性下的生产线平衡问题的求解思路进行总结回顾，然后总结分析现在普遍认同的几类生产线平衡问题的数学模型，同时引入鲁棒优化模型，将第三类生产线平衡问题的确定型数学优化模型转换为鲁棒优化模型。之后通过C 编程语言对该数学模型完成遗传算法的编程，并通过经典的Jackson问题对该程序进行验证。

最后，对本次毕业设计进行分析总结。

关键字：生产线平衡；鲁棒优化模型；遗传算法；C ；作业时间随机性

Abstract

The production process of some products is mainly operated by people, and in the process of artificial operation, the length of the operating time is unstable, will be within the scope of a wave, make the production system, increase the randomness of the complexity of the production system also will increase, causing in determining the line balancing optimization model under the condition of not accurate enough. Therefore, this paper really considers the study of the balance of the artificial production line under the influence of probability factors.

Based on the summary and analysis of domestic and foreign methods related to the balance of production line, this paper decided to consider the feasible solution of the third type of production line balance problem under the randomness of operation time through the use of genetic algorithm, so as to solve the balance of production line considering the randomness of operation time.

In this paper, we first review and summarize the solutions to the problem of production line balance at home and abroad in recent years and the solutions to the problem of production line balance considering randomness. Then we summarize and analyze the mathematical models of several kinds of production line balance problems that are now generally accepted. At the same time, we introduce the robust optimization model to transform the deterministic mathematical optimization model of the third kind of production line balance problem into the deterministic mathematical optimization model Robust optimization model. After that, the mathematical model is programmed by C programming language, and the program is verified by the classic Jackson problem.

Finally, the thesis analyzes and summarizes the graduation project.

Key Words：Line Balancing；Robust optimization model；genetic algorithm；C ；Randomness of operation time

目 录

摘要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 研究背景和意义 1

1.2.1 研究背景 1

1.2.2 研究意义 2

1.3 研究现状 3

1.4 本文结构 4

第2章 考虑概率因素的生产线平衡 5

2.1 影响生产线平衡的概率因素 5

2.2 概率因素对生产线平衡的影响 5

2.3 常见的生产线平衡问题 5

2.4 通过数学模型表达时间概率因素 7

第3章 建立数学模型 8

3.1 鲁棒优化模型 8

3.2 建立考虑概率因素的生产线平衡模型 10

第4章 通过遗传算法求解 13

4.1 遗传算法简介 13

4.2 遗传算法的求解 13

4.2.1 编码 13

4.2.2 初始化 14

4.2.3 解码 15

4.2.4 适应度 15

4.2.5 选择 16

4.2.6 交叉 16

4.2.7 变异 17

4.3 基于C 的遗传算法的实现 19

第5章 案例分析 20

5.1 Jackson问题 20

5.2 验证程序有效性 20

5.3 程序优化结果 22

5.4 结果分析 25

第6章 回顾与展望 27

6.1 回顾与总结 27

6.2 不足与展望 27

参考文献 28

致谢 30

绪论

引言

在一些产品生产过程中，主要由人工操作组成，如：手机装配线，主要是人工操作流水线，自动化程度低。人工操作使得系统的随机性大幅度增加，相应的，系统复杂性大幅度增加。本毕业设计的主要内容是，在考虑人工操作的各种随机性的前提下，对生产系统进行建模与优化。

研究背景和意义

研究背景

随着时代的进步，国家实力的不断提高，现如今，我国己经成为一个名副其实的制造业大国，而在我国的国民经济中，制造业依旧占据着至关重要的地位。就现在而言，流水线的生产方式依旧在当今的制造业中占据着重要地位，所以关于流水线的研究与改善，可以很大程度上提高制造业的制造水准，是非常有意义的。对于流水线来说，生产线平衡（Line Balancing）是衡量其生产能力的一个重要指标，而装配生产线是流水线生产模式中的一种代表作，广泛应用在制造业中，是一种常见而又有效的生产模式。所以对装配生产线的研究，是比较重要的，在装配生产线的领域内，生产线平衡问题是一个很重要的点，也是许多研究人员进行优化改善的切入点，所以研究生产线平衡问题是有意义的。生产线平衡问题简而言之，就是将各工序合理的分配到各个工位，使各工位的总作业时间都很接近，即实现各工位作业时间的平均化，使各工位的作业负荷相似。

近些年来，随着我国经济的快速发展，市场对产品的要求越来越高，制造业的竞争焦点在于如何快速响应市场需求，所以对生产线的柔性和效率提出了更高的要求。而在工业品生产的过程中，生产线平衡问题是制约生产线的生产效率的一个关键因素，是改善生产线的一个难点。所以，对于制造型企业来说，关注的重点在于如何提高生产线平衡率，从而提高生产线的生产能力，使整条生产线较之前而言更加合理，从而可以降低生产过程中的一些人、物和其他的一些成本，从而在根本上提高制造型企业的核心竞争力。