[发明专利]一种多材料车身装配顺序规划优化方法

说明书

本发明提出一种多材料车身装配顺序规划优化方法，在车身设计装配信息分析、并遵循车身装配零部件间多个约束关系得到的可行装配序列基础上，依据多材料车身装配节点工位级复杂性描述与度量，以传递复杂性为装配工位节点间的成本阵列对多材料轻量化车身装配顺序规划优化问题进行描述，去除无效信息后的带约束装配顺序优化问题类似于带约束的非对称旅行商问题，建立有效传递复杂性总和最小的装配顺序优化模型，并爬山遗传算法启发式搜素得到装配顺序优化问题的求解。

技术领域

本发明涉及复杂产品装配线工艺规划领域，尤其涉及一种多材料车身装配顺序规划优化方法。

背景技术

针对车身装配顺序规划，生产厂商常根据样品装配试验来进行规划，这种方法不但工作量巨大，耗时长，而且设计结果因人而异，工艺设计质量不稳定，在装配任务划分与分配等方面难以达到理想的效果。为满足数字化管理需求，还存在基于割集的装配序列规划、基于优先关系的拆卸序列规划、基于虚拟装配的装配顺序规划等方法，以及在装配知识模型的支持下，运用相关求解算法，进行基于知识或基于实例推理的装配顺序规划优化方法，以获取最佳的装配顺序。这些装配顺序规划优化方法，对于传统批量装配生产的单一材料产品的装配工艺规划，其装配顺序规划可通过经验、零部件装配关系和装配实例推理等装配知识推理得到，而对于复杂较高的装配体，尤其是满足多样化和个性化需求制造的多材料车身装配，装配零部件的多样性和装配的不确定性增加，从而使装配操作的复杂性和装配的易错率增加，增加的复杂性与装配的难易程度及装配操作时间直接关联，因而，将现有装配顺序规划和优化技术应用于多材料车身的装配顺序规划优化上具有明显的局限性。

发明内容

本发明的目的是提供一种多材料车身装配顺序规划优化方法，以改善装配系统的复杂性，提高装配系统性能并保障多材料车身装配的轻量化效果。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种多材料车身装配顺序规划优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)多材料车身装配工位级装配操作复杂性的描述与度量：工位是构成多材料车身复杂装配系统的基本单元，装配工位级复杂性是车身装配系统复杂性的基本单元；工位中进行的装配操作包括车身装配过程中进行的各类操作选择和装配操作执行；依据工位间装配操作相关性的描述，建立由进给复杂性和传递复杂性组成的工位级装配操作复杂性的度量；

(2)多材料车身装配顺序规划优化问题求解方案：将多材料车身零部件装配的节点作为装配顺序规划优化的节点划分；对不具备可重用的多材料车身零部件子装配，得到子装配可行装配序列基础上，基于装配操作传递复杂性与装配顺序的直接相关性，根据车身装配结构及装配约束的优先级限制，识别并清除装配序列中各装配节点间的不可行单元简化问题的求解；基于复杂性分析的多材料车身装配顺序规划优化问题，类比于受约束的旅行商问题(TSP-PC)，以最小化受制于一定顺序约束的多材料车身装配复杂性总和为优化目标函数，建立基于复杂性分析测度的多材料车身装配顺序规划优化模型；

(3)定向爬山遗传算法求解多材料车身装配顺序优化问题：应用基于定向爬山的遗传算法(OHCGA)求解多材料车身装配复杂关系的装配顺序优化问题；在遗传算法的基础上增加定向爬山操作(OHCO)，引导算法向全局最优解收敛，提高收敛速度，改善算法搜索全局最优解的能力；爬山遗传算法求解主要通过染色体编码、适应度函数的确定、遗传算子的选择、交叉和变异操作以及定向爬山操作等实现。

该方法在车身设计装配信息分析、并遵循车身装配零部件间多个约束关系得到的可行装配序列基础上，依据多材料车身装配节点工位级复杂性描述与度量，以传递复杂性为装配工位节点间的成本阵列对多材料轻量化车身装配顺序规划优化问题进行描述，去除无效信息后的带约束装配顺序优化问题类似于带约束的非对称旅行商问题(ATSP-PC)，建立有效传递复杂性总和最小的装配顺序优化模型，并爬山遗传算法启发式搜素得到装配顺序优化问题的求解。

本发明的优点在于：