[發明專利]一種復雜產品的裝配任務規劃方法

有效

• 申請號: 201711240523.3
• 申請日: 2017-11-30
• 公開（公告）號: CN107944720B
• 公開（公告）日: 2021-12-21
• 發明（設計）人: 李艷萍
• 申請（專利權）人: 上海電機學院
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q50/04;G06N3/12
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產權代理有限公司 31227
• 代理人: 胡永宏

1.一種復雜產品的裝配任務規劃方法，包括復雜性來源分析、復雜性的分類描述與度量、建立裝配任務規劃模型和算法優化求解四個步驟，其特征在于：

(1)所述復雜性來源分析是依據復雜裝配體的裝配特征，并結合零部件材料、工藝、裝配資源及產量規模信息，分析復雜產品裝配的復雜性來源；

(2)所述復雜性的分類描述與度量是從產品零部件復雜性、裝配工藝、裝配資源、及裝配操作復雜性方面進行裝配復雜性的分類描述，并基于裝配零部件材料不同品種零部件對應的裝配工藝、裝配資源都是特定的類別或組別，裝配工藝、裝配資源的裝配操作選擇及執行為非獨立相關的，在一定條件下的裝配操作，需要根據對應的條件，建立基于裝配條件的條件熵的度量；

(3)所述建立裝配任務規劃模型是基于復雜性分析的裝配任務規劃模型，將裝配人員作為待分配的背包，裝配操作各復雜性的倒數作為待分配任務分配與否的滿意度，建立裝配系統總復雜性最小的裝配任務分配模型；

(4)所述算法優化求解是根據算法搜索得到復雜性最小的裝配任務分配，并結合裝配現場條件建立的約束來實現裝配任務規劃問題的求解；

所述復雜性來源分析包括操作選擇復雜性C^oc、操作執行復雜性C^op，所述操作選擇復雜性包括零件選擇、工藝選擇、裝配設備選擇、裝配工具選擇、裝配夾具選擇和裝配順序選擇六個分析方面，操作執行復雜性包括零件的定位和測量、夾具的改變與調整、設備的操作與調整、工藝調整及參數改變、輔助工具的改變與調整；

所述復雜性來源分析具體表示為：

其中，為第kc_u類裝配操作選擇的作用系數，為第kp_v類裝配操作執行的作用系數，若裝配操作過程中包括第kc_u類裝配操作選擇，則令否則若存在第kp_v類裝配操作執行行為，則否則為第kc_u類裝配操作選擇信息熵的權重系數，為第kp_v類裝配操作執行復雜性的權重系數，和分別表示第kp_v類裝配操作選擇復雜性和第kc_u類裝配操作執行復雜性。

2.根據權利要求1所述的一種復雜產品的裝配任務規劃方法，其特征在于：

所述算法優化求解具體如下：

(1)目標函數：

假設存在m個裝配操作工人Mj，n個復雜產品零部件的裝配操作任務，裝配任務i(i＝1,2,…,n)的第k類裝配操作分配給裝配任務j的復雜性表示為將裝配零部件i的第k類裝配操作任務分配給裝配操作工人j的任務分配的價值滿意度為對應為復雜性度量的倒數，即:

其中約束條件：

①分配給單個操作工人Mj的裝配任務復雜性不超過∑C^oc+∑C^op/n，即：

②比較各操作工人任務量的復雜性度量是否與∑C^oc+∑C^op/n近似，即：

(2)編碼形式與適應度函數：

①遺傳編碼：

采用二進制編碼方式將復雜產品裝配任務分配問題的解空間映射成基因位；用x(m*n)與x(n*k)的兩級分層矩陣表示遺傳編碼，表示零部件i的裝配包含的第k類裝配操作的作用系數；

②適應度函數表示為：

其中，O_j(C)為裝配人員j分配任務的目標函數，P_j(C)為裝配工人j的復雜性超出約束條件的懲罰函數，D_i(C)為裝配任務k隸屬于多個背包的懲罰函數，各函數的構造分別為：

其中，λ和γ為懲罰系數，為裝配任務i的第k類裝配操作分配給裝配工人j的復雜性表示，為第i個零件裝配的第k類裝配操作任務是否分配給第j個裝配工人的判斷系數；

(3)遺傳算子：

遺傳算子由選擇、交叉和變異三個算子構成，具體實現策略如下：

①選擇：采用按正比于適應值的輪盤賭方式進行隨機選擇，在選擇輪盤賭的時候，用折半搜索的方法有效地減少比較次數，確保對應的輪盤在O(log₂N)內找到，所述N為種群大小；

②交叉：以矩陣的方式存在的遺傳編碼方式基因位，在交叉操作中等效為一個長度為m*n*k的編碼串，采用一致交叉算子，編碼串上的每一位按相同概率進行隨機均勻交叉；

③變異：先從群體中的個體編碼串中隨機挑選一個或者多個基因位，然后按照變異概率P_m進行變異，即將當前基因的值取非值。