[發明專利]裝配序列規劃方法和裝置

有效

• 申請號: 201410806297.0
• 申請日: 2014-12-22
• 公開（公告）號: CN104504471B
• 公開（公告）日: 2018-05-25
• 發明（設計）人: 王永;李玉華
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: G06F17/00
• 分類號: G06F17/00;G06Q10/04;G06Q50/04
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 張文寶

一種裝配序列規劃方法和裝置。所述方法包括步驟：A、確定裝配序列定性約束和裝配序列定量約束；B、選擇基礎件，根據裝配序列的定性約束確定與所述基礎件滿足裝配優先關系的零部件；C、根據裝配序列定量約束，獲得所述滿足裝配優先關系的零部件的裝配優先級，選擇裝配優先級最大的零部件裝配到所述基礎件上，將裝配后的零部件一起作為新的基礎件，并更新裝配序列定性約束；D、循環執行步驟B和C，直至全部零件裝配完畢；E、輸出裝配序列。利用本發明的裝配序列規劃方法和裝置，能夠利用局部啟發式信息來生成局部最優裝配序列片段和最優裝配序列，降低了裝配序列規劃的難度。

技術領域

本發明涉及產品制造流程領域，特別是涉及到產品制造過程中的裝配規劃技術。

背景技術

現代制造業朝著集成化、規模化方向發展，產品越來越復雜。現代復雜產品的開發不但需要先進的設計技術支持，同時更需要與設計技術相匹配的制造技術。裝配是產品開發過程中的一個重要環節，離散零部件在裝配技術、方法指導下被組裝成實現產品功能的機械裝置或機器。與自動化切削等加工過程不同，裝配過程通常自動化程度低、耗時長、成本高。對于普通機械產品，裝配時間占整個產品生產時間的20％-50％，大約40％以上的制造成本用于產品裝配。對于小型、微型機電產品，裝配成本占的比例甚至達到90％。裝配序列規劃是降低產品裝配成本、提高裝配效率的一項重要技術。裝配序列規劃旨在產生滿足產品結構約束和裝配工藝要求的裝配序列信息。裝配序列信息顯示了零部件的裝配先后順序，同時包含零部件的裝配操作信息。按照生成的裝配序列信息，可以合理安排、分配裝配資源(包括技術工人、能源、設備、儀器等)進行生產，達到提高產品裝配效率、降低裝配成本的目的。

裝配序列規劃十分重要，但徹底解決存在很大難度。首先，裝配序列規劃在本質上屬于一個組合優化難題。對于復雜產品，獲得最優裝配序列的分析手段和方法的處理時間很長，難于在可接受的時間內得到滿意的裝配序列。另外，產品裝配結構和裝配工藝多種多樣，裝配序列規劃需要考慮產品和裝配工藝的多種屬性，才能得到滿足多重目標要求的最優的裝配序列。鑒于此，裝配序列規劃多年來一直是復雜產品制造領域的一個熱門技術。

多年來，裝配序列規劃的研究主要集中在裝配序列建模、裝配序列搜索和裝配序列評估三個主要方面。傳統的裝配序列規劃方法步驟如圖1所示。為支持裝配序列的自動化推理和計算，裝配模型多被表示成離散拓撲結構的形式。這些結構包括裝配連接圖、裝配關系圖、裝配優先關系圖、裝配樹、Petri網等形式。這些裝配模型總體上分為無向裝配圖和有向裝配圖兩大類。無向裝配圖包含的信息較少，大多僅僅包含零部件及其之間的裝配聯接、接觸信息。采用無向裝配圖，裝配序列的數量最多可達n的階乘(n代表產品中零部件的個數)。采用當前的推理和計算方法，根本無法解決復雜產品的裝配序列規劃問題。并且，由于缺少幾何約束和裝配工藝約束，大部分裝配序列存在裝配干涉，不能滿足裝配生產的需要。有向裝配圖包含幾何約束和部分裝配工藝約束。采用有向裝配圖可以推理出可行的裝配序列，裝配序列規劃的復雜度得到一定程度的降低。即便如此，有向裝配圖中裝配序列的數量仍然隨著零部件數量的增加呈指數增長。對于復雜產品，精確計算方法很難在短時間內生成最優解，通常采用各種啟發式方法在可接受時間內生成近似解。在生成裝配序列后，根據裝配工藝要求建立裝配序列評價函數，通過評價獲得最優的裝配序列。

無論采用有向裝配圖模型，還是采用無向裝配圖模型，均存在一個顯著的缺點：必須在裝配序列生成之后通過評價才能求得最優的裝配序列。理論上，如果不能對所有的裝配序列進行評價，無法確定生成的裝配序列是最優的。導致裝配序列規劃出現這種困境有兩種原因：第一是裝配序列規劃問題本身困難；第二個原因是裝配序列規劃過程中缺少局部啟發式信息。在裝配序列構造過程中，局部啟發式信息可以引導生成最優裝配序列片段和最優的裝配序列，但是現有技術的裝配序列規劃方法沒有利用到這一有利因素，造成了序列規劃的難度增大。

發明內容