[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

本發明提供一種基于遺傳算法的復雜產品生產線性能優化方法，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；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；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。本發明運用遺傳算法，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。本發明方法綜合考慮復雜產品生產線的可靠性和平衡性兩個問題，在巨大的可行解空間里尋求最優解，使得優化結果更加可靠。

技術領域

本發明屬于制造系統性能優化技術領域，具體涉及一種基于遺傳算法的復雜產品生產線性能優化方法。

背景技術

復雜產品通常包含零構件眾多、結構關系復雜、制造過程復雜、制造精度與可靠性要求高且加工成本巨大，典型的復雜產品如航天器、飛機、汽車、復雜機電產品、武器系統等。這類產品通常涉及機械、控制、電子、軟件、液壓和氣動等多學科領域。復雜產品的制造加工，往往涉及大量的人力、物力、財力，對于復雜產品的制造，無疑是具有挑戰性的。

在復雜產品生產線中，往往包括數量眾多的加工設備，而不同設備承擔的工序量往往有很大差別，有可能導致生產線運行中不同設備的負載率很不均衡，容易出現某些設備閑置，而某些設備被大量半成品堵塞的現象，影響整個生產制造系統效率。同時，在生產過程中，由于存在許多隨機因素影響制造系統的可靠性，如設備停機、刀具磨損、臨時訂單的加入等，從而可能導致生產線堵塞、中斷甚至大范圍停機等災難性崩潰，即導致生產制造系統較低的可靠性。因此，有必要對復雜產品的生產線的性能從平衡性與可靠性兩個方面進行分析，并識別影響復雜產品生產線這兩個性能指標的影響因素，進而有針對性地進行優化，達到改善復雜產品生產制造系統的目的。

發明內容

(一)解決的技術問題

本發明的主要目的是為了解決復雜產品生產線的可靠性和平衡性問題，提供一種基于遺傳算法的復雜產品生產線性能優化方法，通過運用遺傳算法，綜合考慮復雜產品生產線的可靠性和平衡性，在可行解空間里尋求最優解，從而得出性能優化好的復雜產品生產線工藝路線。

(二)技術方案

為實現以上目的，本發明通過以下技術方案予以實現：

一種基于遺傳算法的復雜產品生產線性能優化方法，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。

根據本發明的一實施例，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。

根據本發明的一實施例，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。