汽車智能化沖壓車間規(guī)劃及其發(fā)展

1、    汽車智能化沖壓車間規(guī)劃及其發(fā)展    苑永強(qiáng)摘 要：本文分析了汽車智能化沖壓車間生產(chǎn)流程，分析出車間規(guī)劃原則有堅(jiān)持綠色制造原則、堅(jiān)持柔性化原則、堅(jiān)持?jǐn)?shù)字化原則、堅(jiān)持信息化原則。在此基礎(chǔ)之上進(jìn)行了汽車智能化沖壓車間規(guī)劃方法分析，結(jié)果表明目前汽車智能化沖壓車間規(guī)劃主要有模糊綜合評(píng)價(jià)和遺傳算法分析，其中遺傳算法應(yīng)用較為廣泛。指出未來(lái)汽車智能化沖壓車間規(guī)劃發(fā)展方向是引入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法進(jìn)行規(guī)劃。關(guān)鍵詞：汽車 智能化 沖壓車間 規(guī)劃設(shè)計(jì)planning and development of automobile intelligent stamping wor

2、kshopyuan yongqiangabstract：this paper analyzes the production process of automobile intelligent stamping workshop and points out that the workshop planning principles include adhering to the green manufacturing principle， adhering to the flexible principle， adhering to the digital principle and adh

3、ering to the information principle. the results show that there are fuzzy comprehensive evaluation and genetic algorithm analysis， among which genetic algorithm is widely used. it is pointed out that the future development direction of automobile intelligent stamping workshop planning is to introduc

4、e neural network algorithm for planning.key words：automobile， intelligent， stamping workshop， planning and design1 前言我國(guó)汽車產(chǎn)銷量已經(jīng)連續(xù)11年蟬聯(lián)全球第一，每年產(chǎn)銷量都在兩千萬(wàn)輛以上。汽車產(chǎn)銷量不斷蟬聯(lián)第一的同時(shí)，汽車生產(chǎn)基地也在我國(guó)呈現(xiàn)出爆發(fā)式的增長(zhǎng)，目前我國(guó)有將近90%的省份都有汽車生產(chǎn)基地，很多汽車制造廠家也在新建生產(chǎn)基地，如僅湖北一省，不僅吸引了東風(fēng)集團(tuán)來(lái)此新建基地外，通用汽車、長(zhǎng)豐汽車、廣汽集團(tuán)等也紛紛在此開設(shè)生產(chǎn)基地。汽車制造業(yè)屬于制造業(yè)的重要構(gòu)成，不僅在國(guó)民經(jīng)濟(jì)

5、發(fā)展中發(fā)揮著重要作用，更是在工業(yè)化進(jìn)程中肩負(fù)著重要的使命。中國(guó)制造2025年是我國(guó)實(shí)施制造強(qiáng)國(guó)的戰(zhàn)略綱領(lǐng)。按照中國(guó)制造2025的要求，汽車制造業(yè)應(yīng)抓住新一輪科技和產(chǎn)業(yè)革命的機(jī)遇，通過(guò)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)汽車生產(chǎn)制造的智能化。智能化生產(chǎn)能夠提高中國(guó)汽車的質(zhì)量，提高品牌影響力和競(jìng)爭(zhēng)力，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了節(jié)能的突破。因此汽車行業(yè)的數(shù)字化、智能化是未來(lái)幾年汽車制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的方向1-2。整車生產(chǎn)過(guò)程需要經(jīng)歷沖壓工藝、焊接工藝、涂裝工藝、總裝工藝四大工藝流程。其中沖壓工藝是所有流程種的第一步，也是整車生產(chǎn)的基礎(chǔ)，汽車中有60%的零部件都是沖壓而成的。隨著汽車生產(chǎn)基地的增多，給相關(guān)配套企業(yè)帶來(lái)了較大的發(fā)展機(jī)

6、遇。但同時(shí)也面臨著挑戰(zhàn)，生產(chǎn)車型日益增多，多家汽車企業(yè)共線生產(chǎn)的現(xiàn)象日益突出，對(duì)沖壓生產(chǎn)線的兼容性提出了高要求。當(dāng)前汽車智能化沖壓車間規(guī)劃已成為汽車制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，如何對(duì)智能化沖壓車間進(jìn)行合理規(guī)劃及后續(xù)如何發(fā)展，真正發(fā)揮出智能化沖壓車間的智能化作用是一個(gè)重要問(wèn)題。文章就該問(wèn)題簡(jiǎn)單進(jìn)行了分析，提出了自己的觀點(diǎn)。2 汽車智能化沖壓車間規(guī)劃原則沖壓是汽車生產(chǎn)的第一道工序，也是整個(gè)汽車生產(chǎn)過(guò)程的敲門磚。汽車車體由鋼板構(gòu)成，沖壓車間便是將重達(dá)10噸左右成卷的鋼板展開，通過(guò)擺剪機(jī)、開卷落料線進(jìn)行異型鋼板剪切，最后通過(guò)沖壓機(jī)再進(jìn)行拉延、修邊沖孔、整形、翻邊、整形工序，將鋼板最終沖成構(gòu)成汽車車

7、體的部件。沖壓過(guò)程中，流程越多，說(shuō)明所沖壓的零部件越復(fù)雜。如圖1所示為沖壓車間生產(chǎn)流程圖。智能化沖壓車間規(guī)劃的目的是利用數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化實(shí)現(xiàn)沖壓車間的自動(dòng)化、智能化，提高沖壓生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。同時(shí)根據(jù)21世紀(jì)工業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)方針“走可持續(xù)發(fā)展道路”，智能化沖壓車間應(yīng)走綠色制造道路，滿足走可持續(xù)發(fā)展道路的方針要求。對(duì)汽車制造業(yè)來(lái)講，智能化沖壓車間規(guī)劃是一項(xiàng)復(fù)雜、綜合的事宜，在規(guī)劃時(shí)應(yīng)堅(jiān)持一定原則，在原則指導(dǎo)下合理的進(jìn)行規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)沖壓車間的智能化3-5。智能化沖壓車間規(guī)劃時(shí)應(yīng)堅(jiān)持第一應(yīng)堅(jiān)持綠色制造原則;第二應(yīng)堅(jiān)持柔性化原則;第三應(yīng)堅(jiān)持?jǐn)?shù)字化原則。3 汽車智能化沖壓車間規(guī)劃車間規(guī)劃研究主要有兩方面，一

8、方面采用模糊方式進(jìn)行進(jìn)行系統(tǒng)化研究，邱勝海5采用層析分析方法研究了計(jì)算機(jī)集成制造環(huán)境下車間實(shí)施規(guī)劃方案評(píng)價(jià)。結(jié)果表明影響車間實(shí)施規(guī)劃方案綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)有初期投資需求、年運(yùn)營(yíng)成本、投資收益率、回收期、設(shè)備維護(hù)指標(biāo)、搬運(yùn)綜合指標(biāo)、廠區(qū)綜合指標(biāo)、生產(chǎn)綜合指標(biāo)、員工綜合指標(biāo)、配套設(shè)施綜合指標(biāo)，借助模糊綜合評(píng)價(jià)方法對(duì)所構(gòu)建的模型進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)果表明所設(shè)計(jì)的方案比較滿意。另外中是采用精準(zhǔn)算法進(jìn)行研究，目前汽車智能化沖壓車間生產(chǎn)規(guī)劃研究主要有：葛華輝6針對(duì)智能制造數(shù)字化車間布局和avg路徑規(guī)劃分開優(yōu)化問(wèn)題中存在搬運(yùn)過(guò)于集中，agv運(yùn)輸主要包括板料agv存儲(chǔ)、板料agv上料、端拾器agv出入庫(kù)、成品件agv入庫(kù)等

9、，導(dǎo)致avg搬運(yùn)工作量比較高，制約了車間路徑規(guī)劃問(wèn)題，為解決這一問(wèn)題，構(gòu)建了一種帶精英策略的非快速支配排序遺傳算法，仿真結(jié)果表明改進(jìn)算法提高了算法尋優(yōu)速度和精度，為車間規(guī)劃提供了新的算法。徐兵7研究了基于混合蟻群遺傳算法的沖壓生產(chǎn)調(diào)度研究。所構(gòu)建的生產(chǎn)調(diào)度模型中假設(shè)有資源約束、工序約束，設(shè)規(guī)劃中有m臺(tái)生產(chǎn)設(shè)備以及n批量工件優(yōu)化。模型中假設(shè)每批工件工序固定，生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)已固定;每臺(tái)設(shè)備操作工序固定，時(shí)間固定;相鄰工序間的半成品庫(kù)存量為一常數(shù)。最終得到調(diào)度目標(biāo)函數(shù)為：，式中a表示工廠的時(shí)間成本系數(shù)，b表示車間資源成本系數(shù)，d表示總加工成本。所構(gòu)建的模型采用蟻群算法進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，提升了結(jié)果準(zhǔn)確性。黃英杰8針

10、對(duì)傳統(tǒng)的單車間調(diào)度優(yōu)化無(wú)法滿足多車間調(diào)度優(yōu)化問(wèn)題，提出了一種基于改進(jìn)遺傳算法的層次化車間優(yōu)化模型。該模型將車間生產(chǎn)劃分為多個(gè)層次，以一個(gè)三個(gè)制造車間的調(diào)度優(yōu)化為應(yīng)用對(duì)象，結(jié)果表明所構(gòu)建的多層次優(yōu)化模型能夠解決分布式多車間調(diào)度優(yōu)化問(wèn)題。于曉義9為解決多協(xié)作車間的計(jì)劃調(diào)度問(wèn)題，提出了并行協(xié)同進(jìn)化遺傳算法。所構(gòu)建的并行協(xié)同遺傳算法流程圖見圖2所示。所設(shè)計(jì)的協(xié)同進(jìn)化遺傳算法表明了種群與種群之間的進(jìn)化過(guò)程中的協(xié)調(diào)關(guān)系，該過(guò)程中增加了個(gè)體之間的競(jìng)爭(zhēng)、協(xié)作，實(shí)現(xiàn)了競(jìng)爭(zhēng)與協(xié)作并存，相比遺傳算法更符合進(jìn)化規(guī)則，各個(gè)種群之間存在相互獨(dú)立、協(xié)調(diào)。所改進(jìn)的算法與傳統(tǒng)遺傳算法相比增加了基于工序約束的基因調(diào)整算法從而實(shí)現(xiàn)

11、了交叉變異操作，仿真結(jié)果表明所設(shè)計(jì)的算法能完整多協(xié)作車間并行協(xié)同調(diào)度要求。4 汽車智能化沖壓車間發(fā)展目前汽車智能化沖壓車間規(guī)劃研究主要從模糊綜合評(píng)價(jià)和非線性計(jì)算兩種思路進(jìn)行研究。模糊綜合評(píng)價(jià)側(cè)重于方法評(píng)價(jià)，很難實(shí)現(xiàn)車間規(guī)劃實(shí)施。非線性計(jì)算涉及算法比較多，目前研究多采用遺傳算法進(jìn)行車間規(guī)劃。遺傳算法在進(jìn)行規(guī)劃中容易出現(xiàn)局部最優(yōu)問(wèn)題，該缺點(diǎn)急需解決。隨著神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法研究深入，該算法非常適合解決非線性問(wèn)題，將該算法應(yīng)用到汽車智能沖壓車間規(guī)劃中能夠提高車間規(guī)劃準(zhǔn)確率。參考文獻(xiàn)：1陳帆，劉志峰，黃海鴻. 面向節(jié)能的沖壓車間調(diào)度優(yōu)化方法j. 鍛壓技術(shù)，2018，43（1）：146-153.2方赫，陸振東，

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