[發明專利]基于任務的可重組制造系統多態構型優化方法

有效

• 申請號: 201410136086.0
• 申請日: 2014-04-04
• 公開（公告）號: CN103942610B
• 公開（公告）日: 2017-12-26
• 發明（設計）人: 謝楠;李愛平;周豐旭;徐立云;劉雪梅;馬淑梅;徐辰杰;段明雷
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q10/06;G06Q50/04
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司31002
• 代理人: 吳林松

1.一種基于任務的可重組制造系統多態構型優化方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一，根據市場需求的變化，獲取動態任務的特征信息，分析待加工零件的工藝特點，確定任務的優先級別；

步驟二，建立用于描述任務狀態變化過程的動態空間模型和用于描述機床數量的機床能力空間模型；

步驟三，建立動態任務空間到機床能力空間的映射關系，在此基礎上，利用馬爾科夫決策過程為動態任務分配合理的工位操作；

步驟四，根據機床的加工能力信息建立能使機床能力最優的任務分配機制；

步驟五，根據任務分配機制和系統優化目標，建立用于描述任務狀態輸入輸出過程的系統排隊模型，并利用ε支配自適應粒子群優化算法對系統構型進行多目標優化分析，所建立的用于描述任務狀態輸入輸出過程的系統排隊模型如下：A/B/N，其中，A表示任務的輸入過程服從泊松分布，B表示任務執行時間為負指數分布，N表示在任務從輸入到輸出整個過程中，需要經過的所有工作站數量。

2.根據權利要求1所述的基于任務的可重組制造系統多態構型優化方法，其特征在于：所述可重組制造系統多態構型，是指制造系統中的機床布局結構在不同任務需求下所呈現出的多種狀態；

所述市場需求的變化，是指顧客在一定的地區、一定的時間、一定的市場營銷環境下對某種產品購買數量的變化或對某種產品設計要求的變化；

所述可重組制造系統動態任務特征，是指制造系統在每一個重組周期內所面臨且需要執行的一系列不同的生產任務特征，主要包括：任務需求特征、待加工零件工藝特征、機床配置特征、空間約束特征和成本約束特征；

所述任務的優先級別，是指工件在加工過程中需要完成的每道工序的先后順序；

所建立的用于描述任務狀態變化過程的動態空間為制造系統在全生命周期內各個階段上要完成的任務的集合，記為W；該集合包含x個不同的任務，即W＝{W₁,W₂,...W_x}，在第t個生命周期時，所要分配并執行的任務為W_t，則W_t∈W；

所建立的用于描述機床數量的機床能力空間模型為：假設每個工作站中并聯機床的數量為m，每個機床都有自己的加工能力空間，設第i臺機床的加工能力空間為V_i，則整個工作站的機床能力空間為V＝{V₁×V₂×…×V_i×…×V_m}。

3.根據權利要求1所述的基于任務的可重組制造系統多態構型優化方法，其特征在于：所建立的動態任務空間到機床能力空間的映射關系為將動態任務實時地分配給相應機床的行動過程；在系統每個生命周期的狀態下，動態任務的分配方案，均可用有序數對進行描述，其對應的元素為機床編碼；當機床能力未超過系統剩余緩存任務時，任務空間中的任務均可以被分配。

4.根據權利要求1所述的基于任務的可重組制造系統多態構型優化方法，其特征在于：利用馬爾科夫決策過程對動態任務選擇合理的工位操作是基于動態任務特征和機床能力信息與過去其他特征信息無關，任務分配決策過程具有馬爾科夫性；制造系統在各生命周期的狀態變化過程可用狀態轉移概率進行描述，隨機任務在輸入過程中反映了市場需求的變化規律，相對于機床能力信息是獨立存在的，而整個系統的狀態是由動態任務和機床能力信息共同作用的結果，因此，可用任務狀態轉移率與機床能力狀態轉移率的乘積，來描述整個系統的任務狀態從一種工位操作分配到另一種工位操作的狀態轉移概率。

5.根據權利要求1所述的基于任務的可重組制造系統多態構型優化方法，其特征在于：根據機床的加工能力信息所建立的能使機床能力最優的任務分配機制指的是構建任務特征與機床信息相匹配的動態響應方案，該方案既能體現任務和機床的特征信息，還可以保證機床利用率最優。