[發(fā)明專利]一種基于響應面和遺傳算法的AGV系統(tǒng)優(yōu)化配置方法

有效

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• 申請日: 2020-09-04
• 公開（公告）號: CN112084708B
• 公開（公告）日: 2022-08-19
• 發(fā)明（設計）人: 付建林;丁國富;張劍;江海凡;郭沛佩;江磊
• 申請（專利權(quán)）人: 西南交通大學
• 主分類號: G06F30/27
• 分類號: G06F30/27;G06F30/15;G06F111/04;G06F111/06
• 代理公司: 成都信博專利代理有限責任公司 51200
• 代理人: 卓仲陽

本發(fā)明公開了一種基于響應面和遺傳算法的AGV系統(tǒng)優(yōu)化配置方法，主要針對制造系統(tǒng)中AGV系統(tǒng)的優(yōu)化配置問題，該方法首先采用離散事件建模與仿真技術(shù)模擬AGV系統(tǒng)運行，然后用靈敏度分析來分離AGV系統(tǒng)的設計變量，隨后采用析因?qū)嶒灪晚憫娣椒▉順?gòu)建AGV系統(tǒng)的二次多項式數(shù)學擬合模型，得到多目標性能優(yōu)化數(shù)字模型，最后用NSGA?II遺傳算法來求解多目標優(yōu)化解，進而得到AGV系統(tǒng)優(yōu)化配置參數(shù)。本發(fā)明的方法簡潔高效，能夠?qū)GV系統(tǒng)進行合理配置，節(jié)省AGV系統(tǒng)的配置成本，提高AGV系統(tǒng)的運行效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于AGV系統(tǒng)應用領(lǐng)域，具體涉及一種基于響應面和遺傳算法的AGV系統(tǒng)優(yōu)化配置方法。

背景技術(shù)

AGV(Automated Guided Vehicle)作為一種集成了多種先進技術(shù)的柔性智能物流裝備，在制造系統(tǒng)和物流倉儲等領(lǐng)域得到越來越多的應用，以多AGV組成的AGVs(AutomatedGuided Vehicles system)物流系統(tǒng)正在成為車間物流自動化、柔性化配送的常態(tài)，在提升制造系統(tǒng)效益以及降低成本方面發(fā)揮了巨大的作用。其中AGV系統(tǒng)的配置與設計非常重要，對AGV能否在制造系統(tǒng)中高效發(fā)揮作用至關(guān)重要,然而由于AGV系統(tǒng)具有眾多變量且具有高度的復雜性、動態(tài)性和隨機性特點，如何對AGV系統(tǒng)進行最佳設計與配置是不明確且困難的，目前并沒有十分完善的方法。

當前解決AGV系統(tǒng)優(yōu)化設計與配置的方法一般有：數(shù)學解析的方法和基于仿真的方法。采用數(shù)學解析方法的有：將AGV車輛配置問題表述為二進制整數(shù)規(guī)劃模型，并用枚舉算法求解；采用混合整數(shù)規(guī)劃方法求解最佳AGV配置；用統(tǒng)計學方法建立回歸模型來評估車間需要的AGV數(shù)量；采用排隊論模型進行AGV配置規(guī)劃問題；將解析法與灰狼優(yōu)化算法相結(jié)合研究AGV車輛配置問題。數(shù)字解析的方法具有顯示表達式可以明確求解，不過通常只適于特定的簡化模型，難以完全表征AGV系統(tǒng)的復雜性和真實性。一般采用基于仿真的方法，如建立了一個基于SIMAN的仿真模型來研究物料搬運所需AGV數(shù)量；建立數(shù)學估算與仿真優(yōu)化組成的仿真優(yōu)化模型求解柔性制造環(huán)境下AGV車輛規(guī)模問題；采用仿真和遺傳算法結(jié)合求解裝配車間不同AGV的最佳配置問題。

基于仿真方法的優(yōu)點在于能夠最真實地表征AGV系統(tǒng)，但由于以下原因，在尋求最佳配置方案同樣面臨問題：首先，由于制造過程復雜，只能通過帶噪聲的隨機仿真來估計。其次，當有許多變量需要確定時，參數(shù)空間可能非常大，因此，該問題需要大量的仿真觀測來確定最優(yōu)解，這在實際計算中是無法負擔的。第三，當同時考慮多個目標時，多個目標之間的權(quán)衡使得問題更加困難。因此有必要開發(fā)一種方法，可以快速求解在多個目標下的最優(yōu)解決方案并具有合理的計算量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于結(jié)合離散事件建模與仿真技術(shù)，析因?qū)嶒灧椒ǎ瑓?shù)敏感性分析，響應面方法與多目標遺傳優(yōu)化算法，為制造系統(tǒng)中AGV系統(tǒng)的優(yōu)化配置提供一種簡潔高效的方法。為此本發(fā)明提供了一種基于響應面和遺傳算法的AGV系統(tǒng)優(yōu)化配置方法。

本發(fā)明的一種基于響應面和遺傳算法的AGV系統(tǒng)優(yōu)化配置方法，具體步驟如下：

步驟1：AGV系統(tǒng)建模、仿真及參數(shù)辨識；

(1)基于離散事件建模與仿真技術(shù)建立AGV系統(tǒng)仿真模型，并進行參數(shù)設置與配置，邏輯運行采用二次開發(fā)，對工藝過程和物流過程進行模擬，并校驗仿真模型。具體實現(xiàn)就是在西門子PlantSimulation系統(tǒng)仿真軟件環(huán)境中，按離散事件建模與仿真方法，建立了制造系統(tǒng)及AGV系統(tǒng)的仿真模型，首先建立物流路徑、AGV、加工中心、緩沖區(qū)、工件出入口等模型，然后進行生產(chǎn)計劃的配置，工件工藝表的編輯，加工中心參數(shù)設置，AGV參數(shù)配置等，最后利用simTalk語言二次開發(fā)實現(xiàn)系統(tǒng)的工藝過程和物流過程的邏輯控制，實現(xiàn)整個制造過程與物流過程的仿真，并對仿真模型進行了校驗。