[发明专利]一种适合制造系统重构的机床布局设计方法

摘要

本发明要解决的技术问题是提供一种适合制造系统重构的机床布局设计方法，主要解决现有技术中很少有从制造系统构建初始阶段考虑制造系统的可重构性，从而导致在生产的中后期难以构建可重构性制造系统的问题。为解决上述技术问题，本发明的一种适合制造系统重构的机床布局设计方法，首先定义加工功能分类，并根据定义的加工功能分类建立加工功能均衡分布的数学模型，然后再根据数学模型设计面向加工功能均衡分布的遗传算法。

主权项

一种适合制造系统重构的机床布局设计方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、定义加工功能分类：加工功能与刀具的关系采用二元组进行表示，即加工功能＝<{T},{A}>，T＝{t1,t2,t3,…},A＝{a1,a2,a3,a4,a5}，其中T是指各种不同类型的刀具集合，A是指加工精度等级集合；步骤二、建立加工功能均衡分布的数学模型：每一种加工功能都是影响机床布局的因素，因此在评价每一种加工功能对整个车间机床布局的影响时根据使用的频率比例给出，总的物料移动距离采用式(1)计算；minVT=Σl=1LαlΣx=1MΣy=1NTlxymin(|x-x0|+|y-y0|)Zlxy---(1)]]>其中，L是加工功能数量；αl是第l个加工功能的评价权重；M是在同一行中机床的数量；N是在同一列中机床的数量；l是加工功能的编号l；(x,y)是机床的位置标识；(x0,y0)是与指定机床有最短距离的机床位置标识；Tlxy是0、1标识；Zlxy是具有最短距离机床的数量；约束条件如下：Txy=01---(2)]]>Σl=1Lα1=1---(3)]]>Σl=1LTlxy≠0---(4)]]>1≤Zlxy＜Mnum   (5)式(2)是0、1约束，当该位置的机床有此加工功能时，Tlxy为1，否则Tlxy为0；式(3)是权重约束，表示所有权重系数之和为1；式(4)是机床约束，表示每一个位置有且仅有一台机床；式(5)是最短距离机床数量约束，Mnum是车间机床数量；步骤三、根据所述的数学模型设计面向加工功能均衡分布的遗传算法，具体包括以下步骤：步骤1、初始输入：输入包括最大遗传迭代次数，交叉概率c，变异概率m，种群数量N；步骤2、产生初始种群：随机产生初始种群，防止遗传算法过早收敛和陷入局部最优解；步骤3、计算种群中所有个体的适应度值，并且构建初始优秀基因池；步骤4、交叉操作：子代从一个父代以一定概率获得等位基因，然后从另外一个父代获取一些基因，组成新的个体，通过交换两个父代的操作顺序得到一个新的子代；步骤5、变异操作：从一个染色体中随机选择两个基因并且交换他们在染色体中的位置，然后将父代种群和产生的子代种群合并在一起形成包括个体数量为2N的新种群Qt；步骤6、选择操作：从新种群Qt中选择N个限制重复率的个体进入下一次迭代循环操作，如果选择进入下一代个体的数量少于N，缺少的个数则从优秀基因池中选取；同时，如果新产生的个体的评价值优于优秀基因池中的任何个体，且与优秀基因池中的染色体不一样，则将其放入优秀基因池，并将优秀基因池中最差的个体去除；步骤7、判断终止条件是否满足：如果遗传迭代次数达到设定的最大数量Gmax，则停止迭代并且进入步骤8，否则转入步骤4进入下一次迭代；步骤8：解码并输出最优布局方案。