[发明专利]一种适应设备动态配置的生产线系统及其工艺排序方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于在采用设备可动态配置的加工系统中生产工艺的安排方法，具体涉及一种适应设备动态配置的生产线系统及其工艺排序方法。

背景技术

目前，大多数企业采用的加工设备其配置都是固定而无法改变的，一个加工设备能完成什么样的工艺也是固定的。因此，不存在设备配置通过相应的改变可适用于不同的工艺的可能性。

随着加工设备的发展，出现了一种新型的加工设备，这种设备具备一定的冗余部件，这些冗余部件以及设备固有的部件为设备的重新配置提供了可能，而重新配置后的设备可适应新的工艺。因此，设备的不同配置提供了可适应不同工艺的能力。经过检索，尚没有对这类设备的工艺安排的发明专利。

经相关文献和资料的检索，与可重组制造系统的调度问题有一定类似性的基于遗传算法的柔性制造系统调度方法主要有以下几种：

CHEN等在《J. of Manuf. Sci. and Eng》上使用了面向零件加工特征的单台设备动态配置方法。该方法较好的加工零件的特性，并依据这些特征给出零件工艺的OP图，然后给出单台设备的配置方案，该方法能针对加工设备的配置给出次优解。但是，其缺点在于，上述算法仅仅适应单台设备的情况下，还不能适应由这些设备构成的生产线，未能充分考虑在整个生产线下的最优配置，而且在确定单台设备的最优配置时未考虑费用问题。

发明内容

本发明提供了一种适应设备动态配置的生产线系统及其工艺排序方法，适应由设备构成的生产线，充分考虑在整个生产线下的最优配置，而且减少在确定单台设备的最优配置时的费用。

为实现上述目的，本发明提供了一种适应设备动态配置的生产线系统，其特点是，该系统包含中央处理器，分别与该中央处理器电路连接的零件工艺安排存储器和系统存储器，以及若干与该中央处理器电路连接的加工设备。

各个上述的加工设备上都设有显示设备。

一种适应设备动态配置的生产线系统的工艺排序方法，其特点是，该方法包含以下步骤：

步骤1 中央处理器选取寻优方法的初始种群；

步骤1.1 根据零件加工工艺做出零件的OP图；

步骤1.2 随机排列生产线上设备的可能配置及其能实现的工艺步骤；

步骤1.3 剔除不符合OP图的工艺排列，获得寻优方法的初始种群；

步骤1.4 中央处理器读取OP图、加工时间、加工费用、加工精度以及初始种群，并存储在零件工艺安排存储器中，并读取生产线的基本信息存储至系统存储器；

步骤1.5 中央处理器设定寻优方法的迭代数；

步骤2 中央处理器计算初始种群中各个染色体的适应度值，排列并保留一定数量适应度值高的染色体作为子代种群，适应度值的计算公式如下：

其中，表示不同的目标优化权重，可取0～1之间的任何值， f1为总费用CO，f2为加工精度MP，f3为适应度值，是f2与f1的加权平均；

步骤3 中央处理器对种群中各个染色体进行优化；

步骤3.1 中央处理器任意选择初始种群中的染色体个体进行单点交叉，产生子代种群；

步骤3.2 中央处理器对子代种群中的染色体个体进行变异操作；

步骤3.3中央处理器检查经过交叉和变异后的染色体个体是否符合OP图的有向工艺步骤，若是，则保留该染色体，并跳转到步骤4，若否，则剔除该染色体，并跳转到步骤4；

步骤4 中央处理器判断子代数是否达到预先设定的迭代数，若是，则跳转到步骤5，若否，则跳转到步骤2；

步骤5 中央处理器选取子代种群的染色体中适应度值最大的最优个体，获得最优工艺排序和设备配置协同优化方法；

步骤6中央处理器将最优工艺排序和设备配置协同优化方法储存至零件工艺安排存储器，并传输至显示设备；

步骤7 根据最优工艺排序和设备配置协同优化方法对生产线上的各加工设备进行设定操作。

上述的步骤1中的寻优方法采用遗传方法，其优化方法采用变异和交叉。

上述的步骤2中总费用CO的计算公式如下：

其中，CO为总费用，CR表示设备转变构型所产生的费用，CP为零件在设备各种不同构型下的生产费用。

上述的设备转变构型所产生的费用CR的计算公式如下：

其中，m代表了串行生产线的设备数量，j代表设备可能的构型，是配置选择变量，当设备m的配置j被选中，则=1，否则为0。是设备转换构型的费用，由设备生产厂商给出。