[發明專利]一種基于遺傳算法的復雜產品生產線性能優化方法

在審

• 申請號: 201910317787.7
• 申請日: 2019-04-19
• 公開（公告）號: CN110084416A
• 公開（公告）日: 2019-08-02
• 發明（設計）人: 周金宇;王保昌;胡健
• 申請（專利權）人: 江蘇理工學院
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q10/06;G06N3/00
• 代理公司: 常州佰業騰飛專利代理事務所(普通合伙) 32231
• 代理人: 王巍巍

1.一種基于遺傳算法的復雜產品生產線性能優化方法，其特征在于：包括以下步驟：

S1、對復雜產品各零件加工工藝路線進行分析，明確每道加工工序所有完成的零件加工特征；

S2、按照每個加工特征可選設備集的約束，生成面向制造節點的加工工藝路線并進行編碼；

S3、對復雜產品加工的工藝矩陣進行最優性判別，若滿足需要，則根據映射關系進行解碼，生成性能優化好的零件加工工藝路線。

2.根據權利要求1所述的一種基于遺傳算法的復雜產品生產線性能優化方法，其特征在于：所述步驟S2中，具體包括如下步驟：

S2.1、首先對基于加工特征的工藝路線進行處理，將每一位基因標記為一個加工特征，而每一個加工特征可由不同的制造設備完成；

S2.2、然后，為了方便交叉、變異操作對制造節點進行再編碼，使得每個加工特征所對應的制造節點的編碼連續排列，設置基因與設備編碼的映射關系，確定每個加工特征所對應制造節點編碼的上下界，限定了相應基因交叉或變異的范圍，保證所有進化過程中所得到的解都是可行解；

S2.3、最后，將所有零件的工藝路線編碼整合成為染色體，進化完成后，根據映射關系解碼從而得到相應的優化后的工藝路線。

3.根據權利要求2所述的一種基于遺傳算法的復雜產品生產線性能優化方法，其特征在于：所述步驟S2.2在編碼設計中采用整數編碼模型，根據制造特征所限定的可選設備集的范圍內進行交叉與變異操作，實現工藝路線的搜索與選擇。

4.根據權利要求2所述的一種基于遺傳算法的復雜產品生產線性能優化方法，其特征在于：所述步驟S2.3由于染色體表示m種零件的工藝路線，所以染色體的長度為染色體中的基因代表對于位置加工特征可選制造節點編號的編碼。

5.根據權利要求1所述的一種基于遺傳算法的復雜產品生產線性能優化方法，其特征在于：所述步驟S3中，具體包括如下步驟：

S3.1、目標函數與適應度函數設計：為從可靠性與平衡性兩個角度對復雜產品生產線進行改善，本模型優化的目標為使工序在制造節點上分布偏離平衡狀態的程度最低，即

式中，PK₀表示復雜產品加工的總工序量，k_Vi表示制造節點V_i所承擔的工序量，k(V)表示復雜產品生產線網絡中制造節點的總數，D表示生產線中制造工序分布的方差和；

S3.2、由于工序分布的偏差函數取值越小，說明生產線的平衡性與可靠性程度越高，且偏差函數為各節點制造工序分布的方差和，恒為正值，因此，設定適應度函數為

fitness＝1/D (2)

S3.3、交叉操作：由于染色體的編碼算法中每個基于按照對應制造特征所限定的制造設備集隨機選取，因此采用兩點交叉法進行基因雜交，生成的個體仍為可行解；

S3.4、變異操作：為保證基因變異后的個體仍未可行解，同樣需要在變異算法中限定基因變異后的取值范圍仍為對應位置制造特征所限定的可選制造設備集；

S3.5、最后，通過設定種群大小、進化代數、交叉與變異的概率，執行進化；進化完成后，得到適應度最高的染色體即為最優解，按照上述映射關系解碼后，即可得到可靠性與平衡性較高的復雜產品制造加工的工藝路線。