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研究生:洪梓茵
研究生(外文):Tzu-Yin Hung
論文名稱:應用案例式推論法與基因演算法建構跨廠區元件組裝次序規劃
論文名稱(外文):Applying Case-Based Reasoning and Genetic Algorithm to Construct an Assembly Sequences Planning in Multi-Plant Manufacturing Environment
指導教授:鄭元杰鄭元杰引用關係
指導教授(外文):Yuan-Jye Tseng
學位類別:碩士
校院名稱:元智大學
系所名稱:工業工程與管理學系
學門:工程學門
學類:工業工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2009
畢業學年度:97
語文別:中文
論文頁數:147
中文關鍵詞:案例式推論法基因演算法跨廠組裝次序模組化設計
外文關鍵詞:Case-Based ReasoningGenetic AlgorithmAssembly Sequences PlanningMulti-Plant PlanningModular Design
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為了滿足市場上需求的多變,產品中元件的分群及子組裝組合變得比以往更為複雜,且在客製化環境下,模組化為必然的趨勢。在產品組裝過程中,模組化乃是結合相同功能與特性之元件,以符合特定之組裝順序,因具有彈性化、經濟性,且可簡化產品組裝和零組件共用等優點,已成為企業突破困境的趨勢,因此,模組化的觀念日益受到重視。而產品的需求以追求客戶滿意度為目標,除了規格與設計日漸多樣且複雜化之外,在高品質與高良率的要求下,為了增加企業間競爭力,必須整合多個廠區的資源,以完成生產。
本研究嘗試整合案例式推論法和基因演算法,利用案例式推理技術結合模組化設計的人工智慧,從過去的案例中找到相關知識的特性,使產品中所有的元件根據過去的案例,利用最短的時間,得到最符合組裝次序需求的子組裝模組化,以便在產品組裝的過程中,以子組裝為單位指派給可行組裝工廠進行組裝,提供給基因演算法作為演算的基礎;再利用基因演算法的特性,透過染色體基因編碼的技巧,在單一條染色體中包含子組裝、元件組裝次序以及工廠指派的編碼,再經過轉譯之後即可得到經過工廠指派的最佳組裝次序,提高搜尋的效率,並得到最小的組裝成本。
In order to fulfill the various marketing requirements, the classification of product components into subassemblies becomes more complicated; therefore, it is a tendency to have modular design of product components under customize manufacturing environment. In product assembly process, modular design is provided with flexible and economic specialties, also integrate components with similar function and characteristic to simple modules for complete the specific assembly sequence. Customers’ satisfaction is the main propose of product requirement, either varied regulation and design, or the demand of high quality and high yield rate in the manufacturing environment, enterprises must integrate multi-plant resource planning to enhance the competitiveness.
In this thesis, attempting to construct an assembly sequences planning in multi-plant manufacturing environment by integrating Case-Based Reasoning(CBR)with Genetic Algorithm(GA). By applying CBR approach solving new problem by adapting solution that were used to solve previous similar problems, to modularized product components quickly and be suitable for assigning subassemblies in multi-plant assembly sequence. Afterwards, using GA with a special encoding rule solving assembly sequence problem and multi-plant subassembly assignment problem at the same time, then decoding the chromosome to obtain the assembly sequences planning in multi-plant manufacturing environment with the minimize total assembly cost.
摘要 i
Abstract ii
誌謝 iii
目錄 iv
圖目錄 viii
表目錄 x
第一章 緒論 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究動機 2
1.3 研究目的 4
1.4 問題定義與假設 7
1.5 論文架構 9
第二章 文獻探討 11
2.1 組裝限制 11
2.2 組裝次序規劃 12
2.3 案例式推論法 15
2.3.1 案例式推論法簡介及優點 15
2.3.3 案例式推論法基本流程 16
2.3.4 案例式推論法的應用 18
2.4 基因演算法 19
2.4.1 基因演算法簡介 19
2.4.2 基因演算法名詞解釋 20
2.4.3 基因演算法基本流程 21
2.4.4 基因演算法的應用 24
2.5 文獻結語 26
第三章 研究方法 27
3.1 前言 27
3.2 已知條件與假設 28
3.3 名詞定義 29
3.4第一階段模式建立-以案例式推理演算法為基礎的子組裝模組化 30
3.4.1案例式推論演算法(CBR) 30
3.4.1.1案例式推論演算法概要 30
3.4.1.2 CBR運作流程與循環週期 30
3.4.2 以CBR為基礎的子組裝模組化 31
3.4.2.1 CBR系統架構 31
3.4.3 子組裝模組化案例模型 32
3.4.3.1 產品元件關聯圖 32
3.4.3.2 產品元件參數 33
3.4.3.3 產品元件關聯參數 33
3.4.4 搜尋與擷取相似的組裝案例 34
3.4.5 修正相似案例以得最佳子組裝模組化組合 37
3.4.6 案例資料庫維持 41
3.5 第二階段模式建立 42
3.5.1 元件資料與元件結合狀態分析 42
3.5.2 組裝在先次序分析 44
3.5.2.1 階層組裝在先關係圖(HAPG) 45
3.5.2.2 組裝在先關係矩陣(APM) 46
3.5.2.3 建立可行組裝次序 48
3.5.3 干涉矩陣分析 49
3.5.4 工廠組裝能力 54
3.6 成本函數 55
3.6.1 組裝為基的成本 55
3.6.1.1 組裝操作成本 55
3.6.1.2 組裝工具變換成本 56
3.6.1.3 組裝方向變換成本 57
3.6.1.4 組裝環境保護成本 58
3.6.2運送為基的成本 60
3.6.2.1 貴重成本 60
3.6.2.2 搬運成本 60
3.6.3 目標函數 61
3.7 基因演算法 61
3.7.1編碼 63
3.7.2 設定基因參數 66
3.7.3 產生初始可行解並計算適合度函數值 67
3.7.4 選擇 68
3.7.5 交配 69
3.7.6 突變 71
3.7.7 修正不可行解並計算適合度函數值 71
3.7.8 計算適合度函數 72
3.7.9 取代 72
3.7.10 終止條件 73
3.8 參數分析 73
3.8.1基因演算法參數分析 74
第四章 實例探討 77
4.1 實例(一):手機 77
4.1.1 第一階段-產品元件相關參數分析 78
4.1.1.1 產品元件類型名稱 78
4.1.1.2產品元件關聯圖 78
4.1.1.3產品元件關聯參數 79
4.1.2 案例式推論產品子組裝模組化 79
4.1.2.1 搜尋與擷取相似案例 79
4.1.2.2 實例(一)子組裝模組化 81
4.1.3 第二階段-元件組裝限制分析 81
4.1.3.1 結合狀態分析 81
4.1.3.2 組裝在先關係分析 83
4.1.3.3 干涉矩陣分析 84
4.1.4 第三階段-跨廠區組裝次序求解模式 85
4.1.4.1基因演算法 86
4.1.5 結果輸出 88
4.2 實例(二):單眼鏡頭 90
4.2.1 第一階段-產品元件相關參數分析 91
4.2.1.1 產品元件類型名稱 91
4.2.1.2產品元件關聯圖 92
4.2.1.3產品元件關聯參數 92
4.2.2 案例式推論產品子組裝模組化 93
4.2.2.1 搜尋與擷取相似案例 93
4.2.2.2 實例(二)子組裝模組化 94
4.2.3 第二階段-元件組裝限制分析 95
4.2.3.1 結合狀態分析 95
4.2.3.2 組裝在先關係分析 96
4.2.3.3 干涉矩陣分析 97
4.2.4 第三階段-跨廠區組裝次序求解模式 99
4.2.4.1基因演算法 100
4.2.5 結果輸出 102
4.3 實例(三):筆記型電腦 104
4.3.1 第一階段-產品元件相關參數分析 105
4.3.1.1 產品元件類型名稱 105
4.3.1.2產品元件關聯圖 106
4.3.1.3產品元件關聯參數 106
4.3.2 案例式推論產品子組裝模組化 107
4.3.2.1 搜尋與擷取相似案例 107
4.3.2.2 實例(三)子組裝模組化 109
4.3.3 第二階段-元件組裝限制分析 109
4.3.3.1 結合狀態分析 109
4.3.3.2 組裝在先關係分析 110
4.3.3.3 干涉矩陣分析 112
4.3.4 第三階段-基因演算法跨廠區組裝次序求解模式 113
4.3.4.1基因演算法 114
4.3.5 結果輸出 116
4.4 實例(四):數位相機 119
4.4.1 第一階段-產品元件相關參數分析 119
4.4.1.1 產品元件類型名稱 119
4.4.1.2產品元件關聯圖 120
4.4.1.3產品元件關聯參數 121
4.4.2 案例式推論產品子組裝模組化 121
4.4.2.1 搜尋與擷取相似案例 121
4.4.2.2 實例(四)子組裝模組化 123
4.4.3 第二階段-元件組裝限制分析 124
4.4.3.1 結合狀態分析 124
4.4.3.2 組裝在先關係分析 125
4.4.3.3 干涉矩陣分析 127
4.4.4 第三階段-跨廠區組裝次序求解模式 129
4.4.4.1基因演算法 130
4.4.5 結果輸出 133
4.5 結論 137
第五章 結論與未來展望 139
5.1 研究特性 139
5.2 研究貢獻 140
5.3 後續研究發展與建議 140
參考文獻 142
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