[發(fā)明專利]一種適應(yīng)設(shè)備動(dòng)態(tài)配置的生產(chǎn)線系統(tǒng)及其工藝排序方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110225082.6
• 申請(qǐng)日: 2011-08-08
• 公開（公告）號(hào): CN102354117A
• 公開（公告）日: 2012-02-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 薛偉;謝楠;謝曉文;鄭蓓蓉;林禮區(qū)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 溫州大學(xué);同濟(jì)大學(xué)
• 主分類號(hào): G05B13/04
• 分類號(hào): G05B13/04;G06N3/12
• 代理公司: 上海信好專利代理事務(wù)所(普通合伙) 31249
• 代理人: 張靜潔;張妍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于在采用設(shè)備可動(dòng)態(tài)配置的加工系統(tǒng)中生產(chǎn)工藝的安排方法，具體涉及一種適應(yīng)設(shè)備動(dòng)態(tài)配置的生產(chǎn)線系統(tǒng)及其工藝排序方法。

背景技術(shù)

目前，大多數(shù)企業(yè)采用的加工設(shè)備其配置都是固定而無法改變的，一個(gè)加工設(shè)備能完成什么樣的工藝也是固定的。因此，不存在設(shè)備配置通過相應(yīng)的改變可適用于不同的工藝的可能性。

隨著加工設(shè)備的發(fā)展，出現(xiàn)了一種新型的加工設(shè)備，這種設(shè)備具備一定的冗余部件，這些冗余部件以及設(shè)備固有的部件為設(shè)備的重新配置提供了可能，而重新配置后的設(shè)備可適應(yīng)新的工藝。因此，設(shè)備的不同配置提供了可適應(yīng)不同工藝的能力。經(jīng)過檢索，尚沒有對(duì)這類設(shè)備的工藝安排的發(fā)明專利。

經(jīng)相關(guān)文獻(xiàn)和資料的檢索，與可重組制造系統(tǒng)的調(diào)度問題有一定類似性的基于遺傳算法的柔性制造系統(tǒng)調(diào)度方法主要有以下幾種：

CHEN等在《J.?of?Manuf.?Sci.?and?Eng》上使用了面向零件加工特征的單臺(tái)設(shè)備動(dòng)態(tài)配置方法。該方法較好的加工零件的特性，并依據(jù)這些特征給出零件工藝的OP圖，然后給出單臺(tái)設(shè)備的配置方案，該方法能針對(duì)加工設(shè)備的配置給出次優(yōu)解。但是，其缺點(diǎn)在于，上述算法僅僅適應(yīng)單臺(tái)設(shè)備的情況下，還不能適應(yīng)由這些設(shè)備構(gòu)成的生產(chǎn)線，未能充分考慮在整個(gè)生產(chǎn)線下的最優(yōu)配置，而且在確定單臺(tái)設(shè)備的最優(yōu)配置時(shí)未考慮費(fèi)用問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種適應(yīng)設(shè)備動(dòng)態(tài)配置的生產(chǎn)線系統(tǒng)及其工藝排序方法，適應(yīng)由設(shè)備構(gòu)成的生產(chǎn)線，充分考慮在整個(gè)生產(chǎn)線下的最優(yōu)配置，而且減少在確定單臺(tái)設(shè)備的最優(yōu)配置時(shí)的費(fèi)用。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種適應(yīng)設(shè)備動(dòng)態(tài)配置的生產(chǎn)線系統(tǒng)，其特點(diǎn)是，該系統(tǒng)包含中央處理器，分別與該中央處理器電路連接的零件工藝安排存儲(chǔ)器和系統(tǒng)存儲(chǔ)器，以及若干與該中央處理器電路連接的加工設(shè)備。

各個(gè)上述的加工設(shè)備上都設(shè)有顯示設(shè)備。

一種適應(yīng)設(shè)備動(dòng)態(tài)配置的生產(chǎn)線系統(tǒng)的工藝排序方法，其特點(diǎn)是，該方法包含以下步驟：

步驟1?中央處理器選取尋優(yōu)方法的初始種群；

步驟1.1?根據(jù)零件加工工藝做出零件的OP圖；

步驟1.2?隨機(jī)排列生產(chǎn)線上設(shè)備的可能配置及其能實(shí)現(xiàn)的工藝步驟；

步驟1.3?剔除不符合OP圖的工藝排列，獲得尋優(yōu)方法的初始種群；

步驟1.4?中央處理器讀取OP圖、加工時(shí)間、加工費(fèi)用、加工精度以及初始種群，并存儲(chǔ)在零件工藝安排存儲(chǔ)器中，并讀取生產(chǎn)線的基本信息存儲(chǔ)至系統(tǒng)存儲(chǔ)器；

步驟1.5?中央處理器設(shè)定尋優(yōu)方法的迭代數(shù)；

步驟2?中央處理器計(jì)算初始種群中各個(gè)染色體的適應(yīng)度值，排列并保留一定數(shù)量適應(yīng)度值高的染色體作為子代種群，適應(yīng)度值的計(jì)算公式如下：

其中，表示不同的目標(biāo)優(yōu)化權(quán)重，可取0～1之間的任何值，?f1為總費(fèi)用CO，f2為加工精度MP，f3為適應(yīng)度值，是f2與f1的加權(quán)平均；

步驟3?中央處理器對(duì)種群中各個(gè)染色體進(jìn)行優(yōu)化；

步驟3.1?中央處理器任意選擇初始種群中的染色體個(gè)體進(jìn)行單點(diǎn)交叉，產(chǎn)生子代種群；

步驟3.2?中央處理器對(duì)子代種群中的染色體個(gè)體進(jìn)行變異操作；

步驟3.3中央處理器檢查經(jīng)過交叉和變異后的染色體個(gè)體是否符合OP圖的有向工藝步驟，若是，則保留該染色體，并跳轉(zhuǎn)到步驟4，若否，則剔除該染色體，并跳轉(zhuǎn)到步驟4；

步驟4?中央處理器判斷子代數(shù)是否達(dá)到預(yù)先設(shè)定的迭代數(shù)，若是，則跳轉(zhuǎn)到步驟5，若否，則跳轉(zhuǎn)到步驟2；

步驟5?中央處理器選取子代種群的染色體中適應(yīng)度值最大的最優(yōu)個(gè)體，獲得最優(yōu)工藝排序和設(shè)備配置協(xié)同優(yōu)化方法；

步驟6中央處理器將最優(yōu)工藝排序和設(shè)備配置協(xié)同優(yōu)化方法儲(chǔ)存至零件工藝安排存儲(chǔ)器，并傳輸至顯示設(shè)備；

步驟7?根據(jù)最優(yōu)工藝排序和設(shè)備配置協(xié)同優(yōu)化方法對(duì)生產(chǎn)線上的各加工設(shè)備進(jìn)行設(shè)定操作。

上述的步驟1中的尋優(yōu)方法采用遺傳方法，其優(yōu)化方法采用變異和交叉。

上述的步驟2中總費(fèi)用CO的計(jì)算公式如下：

其中，CO為總費(fèi)用，CR表示設(shè)備轉(zhuǎn)變構(gòu)型所產(chǎn)生的費(fèi)用，CP為零件在設(shè)備各種不同構(gòu)型下的生產(chǎn)費(fèi)用。

上述的設(shè)備轉(zhuǎn)變構(gòu)型所產(chǎn)生的費(fèi)用CR的計(jì)算公式如下：

其中，m代表了串行生產(chǎn)線的設(shè)備數(shù)量，j代表設(shè)備可能的構(gòu)型，是配置選擇變量，當(dāng)設(shè)備m的配置j被選中，則=1，否則為0。是設(shè)備轉(zhuǎn)換構(gòu)型的費(fèi)用，由設(shè)備生產(chǎn)廠商給出。