[发明专利]基于任务的可重组制造系统多态构型优化方法

权利要求书

1.一种基于任务的可重组制造系统多态构型优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，根据市场需求的变化，获取动态任务的特征信息，分析待加工零件的工艺特点，确定任务的优先级别；

步骤二，建立用于描述任务状态变化过程的动态空间模型和用于描述机床数量的机床能力空间模型；

步骤三，建立动态任务空间到机床能力空间的映射关系，在此基础上，利用马尔科夫决策过程为动态任务分配合理的工位操作；

步骤四，根据机床的加工能力信息建立能使机床能力最优的任务分配机制；

步骤五，根据任务分配机制和系统优化目标，建立用于描述任务状态输入输出过程的系统排队模型，并利用ε支配自适应粒子群优化算法对系统构型进行多目标优化分析，所建立的用于描述任务状态输入输出过程的系统排队模型如下：A/B/N，其中，A表示任务的输入过程服从泊松分布，B表示任务执行时间为负指数分布，N表示在任务从输入到输出整个过程中，需要经过的所有工作站数量。

2.根据权利要求1所述的基于任务的可重组制造系统多态构型优化方法，其特征在于：所述可重组制造系统多态构型，是指制造系统中的机床布局结构在不同任务需求下所呈现出的多种状态；

所述市场需求的变化，是指顾客在一定的地区、一定的时间、一定的市场营销环境下对某种产品购买数量的变化或对某种产品设计要求的变化；

所述可重组制造系统动态任务特征，是指制造系统在每一个重组周期内所面临且需要执行的一系列不同的生产任务特征，主要包括：任务需求特征、待加工零件工艺特征、机床配置特征、空间约束特征和成本约束特征；

所述任务的优先级别，是指工件在加工过程中需要完成的每道工序的先后顺序；

所建立的用于描述任务状态变化过程的动态空间为制造系统在全生命周期内各个阶段上要完成的任务的集合，记为W；该集合包含x个不同的任务，即W＝{W₁,W₂,...W_x}，在第t个生命周期时，所要分配并执行的任务为W_t，则W_t∈W；

所建立的用于描述机床数量的机床能力空间模型为：假设每个工作站中并联机床的数量为m，每个机床都有自己的加工能力空间，设第i台机床的加工能力空间为V_i，则整个工作站的机床能力空间为V＝{V₁×V₂×…×V_i×…×V_m}。

3.根据权利要求1所述的基于任务的可重组制造系统多态构型优化方法，其特征在于：所建立的动态任务空间到机床能力空间的映射关系为将动态任务实时地分配给相应机床的行动过程；在系统每个生命周期的状态下，动态任务的分配方案，均可用有序数对进行描述，其对应的元素为机床编码；当机床能力未超过系统剩余缓存任务时，任务空间中的任务均可以被分配。

4.根据权利要求1所述的基于任务的可重组制造系统多态构型优化方法，其特征在于：利用马尔科夫决策过程对动态任务选择合理的工位操作是基于动态任务特征和机床能力信息与过去其他特征信息无关，任务分配决策过程具有马尔科夫性；制造系统在各生命周期的状态变化过程可用状态转移概率进行描述，随机任务在输入过程中反映了市场需求的变化规律，相对于机床能力信息是独立存在的，而整个系统的状态是由动态任务和机床能力信息共同作用的结果，因此，可用任务状态转移率与机床能力状态转移率的乘积，来描述整个系统的任务状态从一种工位操作分配到另一种工位操作的状态转移概率。

5.根据权利要求1所述的基于任务的可重组制造系统多态构型优化方法，其特征在于：根据机床的加工能力信息所建立的能使机床能力最优的任务分配机制指的是构建任务特征与机床信息相匹配的动态响应方案，该方案既能体现任务和机床的特征信息，还可以保证机床利用率最优。