[发明专利]一种定制生产车间的规划设计方法

权利要求书

1.一种定制生产车间的规划设计方法，其特征在于：具体步骤如下：

步骤A：利用二叉空间分割树方法对车间进行平面划分；

具体包括：根据产品关键工艺路径的作业数量和前后关系，利用二叉空间分割树方法将车间划分为相同数量的区块，并匹配对应的作业，即划分为生产单元；

步骤B：由同构理论分析单元布局初始可行方案；

包括：利用同构理论分析步骤A中所划分的方案之间的关联，筛除冗余方案；

具体步骤如下：

步骤B1：在匹配区块对应的作业之前，筛除架构冗余方案；

步骤B2：在匹配区块对应的作业之后，以区块中心点为顶点构造对应的邻接图，筛除邻接冗余方案；

步骤C：根据步骤B中筛除冗余方案后剩下的有效方案，建立随机非线性混合整数规划模型分别描述车间层和单元层的设备资源优化配置问题；

步骤D：构造嵌入排队网模型的信赖域-序列二次规划算法，通过近似求解步骤C中排队网描述模型并获得系统的性能指标，判断当前资源配置方案的可行性，然后反馈到后续的二次规划子问题中，推进最优解的迭代搜索进程，从而依次从每个生产单元的有效方案中求解出每个生产单元的设备配置最优化方案；

步骤E：根据步骤D中求解出的每个生产单元的设备配置最优方案，构建“单元-车间”分层递阶的算法框架，求解出车间整体单元布局及设备资源配置最优化方案，并根据求解出的最优方案配置车间布局。

2.根据权利要求1所述一种定制生产车间的规划设计方法，其特征在于：

在步骤C中，建立随机非线性混合整数规划模型分别包括车间层资源配置优化排队网模型和单元层资源配置优化排队网描述模型；

车间层资源配置优化排队网模型具体如下：

目标函数：

约束条件：

X₁∈N⁺，--公式四；

X₂，Y∈R⁺.--公式五；

公式一表示最小总投资成本；

公式二表示平均产能约束；

公式三表示平均生产周期约束；

公式四表示非负整数向量；

公式五表示非负实数向量；

其中，X₁：AGV数量配置向量；X₂：AGV运行速率配置向量；Y：聚合节点加工速率配置向量；Θⁱ_min：产能需求预测值；p_i：产能需求预测概率；T^j_max：生产周期需求预测值；p_j：生产周期需求预测概率；表示车间层的最小化投资成本；θ{X₁，X₂，Y}表示车间层的平均产能约束值；T{X₁，X₂，Y}表示车间层的平均生产周期约束值；

单元层资源配置优化排队网描述模型具体如下：

目标函数：

约束条件：

Z₁，R₁∈N⁺，--公式九；

Z₂，R₂∈R⁺.--公式十；

公式六表示最小总投资成本；

公式七表示平均产能约束；

公式八表示平均生产周期约束；

公式九表示非负整数向量；

公式十表示非负实数向量；

其中，Z₁：加工机床数量配置向量；Z₂：加工机床运行速率配置向量；R₁：机器人数量配置向量；R₂：机器人运行速率配置向量；θⁱ_min：递阶转化的产能需求；τ^j_min：递阶转化的生产周期需求；表示单元层的最小总投资成本；公式七的：θ{Z₁，Z₂，R₁，R₂}表示单元层的单元层的平均产能约束值；公式八的：T{Z₁，Z₂，R₁，R₂}表示单元层的平均生产周期约束值；

所述车间层资源配置优化排队网模型和单元层资源配置优化排队网描述模型的解表示有效方案的系统性能指标。