[發明專利]一種用于高溫合金切削加工生產的優化調度方法

有效

• 申請號: 202010634631.4
• 申請日: 2020-07-02
• 公開（公告）號: CN111752247B
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發明（設計）人: 胡蓉;王頌博;錢斌
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 昆明明潤知識產權代理事務所(普通合伙) 53215
• 代理人: 馬海紅

本發明涉及一種用于高溫合金切削加工生產的優化調度方法，屬于生產車間智能優化調度技術領域。本發明通過確定高溫合金切削加工生產過程的模型和優化目標，使用改進的多節優化算法(Multiple Verse Optimizer)對目標函數進行迭代優化。本發明通過高溫合金切削加工過程以及在每臺機器的加工時間確定調度的模型為流水車間調度，并利用LOV(Largest Order Value)規則將多節優化算法求解連續問題轉化為求解離散問題，提高了算法的全局搜索能力，結合算法中引入的局部搜索保證了迭代過程中種群的多樣性和目標函數的導向性。因此，本發明有效的解決了高溫合金切削加工過程的調度問題。

技術領域

本發明涉及一種用于高溫合金切削加工生產的優化調度方法，屬于生產車間智能優化調度技術領域。

背景技術

隨著國內外經濟的不斷發展，科技領域也得到了快速發展，從而帶動了高溫合金材料在各個領域的需求量，尤其是航空、航天、航海發動機的需求量比較大。根據數據統計，全球每年需求高溫合金材料28萬噸。因此，高溫合金的需求加快了國內外高溫合金生產企業的發展。工業發展倡導綠色節能減排，而在高溫合金切削加工中對資源和成本的消耗也很大，因此，如何更優質的分配工件的加工順序以節約資源和成本變的很重要。

高溫合金材料是以鐵、鎳、鈷為基結合多種其它元素，能在600℃以上的高溫的工作環境下長期工作的一類金屬材料，其加工一般包括車削、銑削、鉆削、鉸削、鏜削、擴孔、珩磨、拉削、磨削等步驟。由于高溫合金材料在高溫狀態下也要保持一定的強度，因此高溫合金材料一般在高溫狀態下進行切削加工成型。譬如，鎳基高溫合金GH4169在眾多用于航空零部件制造的金屬鋼材之中，就屬于比較不易于進行加工的材料。因此，合理分配不同種高溫合金的先后加工順序，從而節約加工時間，保證高溫合金工件在有效高溫時間段內切削加工成型。除此之外，合理分配工件的加工時間還能節約資源和成本。高溫合金的切削加工屬于零等待流水車間調度問題，而且業已經證實其為NFSSP(No-Wait Flow-ShopScheduling Problem)問題，無法在多項式時間內求得精確解，而且其問題規模的增大呈n的階乘增長，所以具有較高的理論研究價值。

由于高溫合金切削加工過程調度問題也屬于NP(Non-Polynomial)完全范疇，傳統的啟發式構造方法和數學規劃方法無法保證解(工件排序)的優化質量。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供了一種用于高溫合金切削加工生產的優化調度方法，以用于在較短時間內高效地獲得高溫合金切削加工生產過程優化調度問題的近似最優解，即高溫合金合金切削加工順序的最優排序，以降低總的完工時間。

本發明采用的技術方案是：一種用于高溫合金切削加工生產的優化調度方法，通過確定多節優化的高溫合金切削加工生產的調度模型和優化目標，使用改進的多節優化方法對優化目標函數進行迭代優化，調度的模型是根據每個高溫合金在機器上的加工時間建立的。改進的多節優化方法的步驟包括：首先用多節優化算法從初始化種群開始，對種群的每一組工件排序迭代更新出對應的下一代連續變量，再通過LOV規則把連續的變量轉化為離散的變量，進而得到高溫合金的下一代工件排序，最后通過新老代評價值的比較產生全局搜索的較優解并對其進行局部搜索(改進原始多節優化算法)產生的新老代的評價值比較找出近似最優解，得到的目標函數為最小化最大完工時間。

具體地，所述的高溫合金切削加工生產過程的模型的建立和和優化目標的求解過程如下：