[发明专利]一种考虑生产线稳定性的工艺路线优化方法

权利要求书

1.一种考虑生产线稳定性的工艺路线优化方法，其特征在于：采用以下步骤：

步骤1：建立初始混线生产网络模型：

将由生产线上的制造资源构成的虚拟制造单元抽象成网络节点，并对节点进行编码，得到节点集合V{V_k}，k=1，2，…，n,n为虚拟制造单元个数；由面向加工特征的生产流程集合Pr{Pr_ij}得到面向制造过程的工艺路线，根据工序的优先级约束以及节点编码，生成网络的边，得到有向边集合E{E_kl}，k,l∈V且k≠l；其中生产流程集合Pr{Pr_ij}中，i=1，2，…，m;j=1，2，…，N_i，i表示零件的编号，m表示生产零件的个数，j表示零件i的第j道工序，N_i表示零件i的工艺长度；节点之间的重用关系通过权重W{W_kl}表示；根据得到的节点集合、有向边集合和权重，生成初始混线生产网络；

步骤2：由生产线上的制造资源构成的虚拟制造单元组成系统S={S₁,S₂，…，S_n}，其中子系统S_k因脆性发生崩溃的脆性测度函数f_b(S_k)为设备平均负载率LR_k和制造单元随机性故障概率RP_k的线性函数：所述子系统S_k的随机性故障I包含Z个事件I={I₁，I₂,…，I_z}，事件I_a发生的概率为p_a，得到制造单元随机性故障概率LR_k服从正态分布，为正态分布的均值；

子系统S_k崩溃的效用系数为

qk=fb(Sk)pkΣk=1nfb(Sk)pk]]>

其中p_k为子系统S_k崩溃对系统S崩溃的影响系数；C_k为节点k的入边集聚系数；

系统S的脆性风险熵为：

H(S)=-Σk=1nqklogfb(Sk)=-Σk=1n(fb(Sk)pkΣk=1nfb(Sk)pk)logfb(Sk)]]>

其中将f_b(S_k)中的制造单元随机性故障概率RP_k量化为为节点k的入强度；

步骤3：建立工艺路线评价函数为

f(h,TMC)=c1h+c2logTMC]]>

其中c₁，c₂为常数，满足c₁,c₂∈(0,1]，h＝H(S)，加工成本MCI_k为机床的成本指数,表示零件在节点k加工时的加工单位时间成本，t_k表示加工第k工步所用的加工时间；

步骤4：采用遗传算法计算工艺路线评价函数f(h,TMC)取到最大值时对应的工艺路线：

步骤4.1：设计遗传个体：采用实数的编码方式，染色体表示m种产品的工艺路线，染色体长度染色体中基因表示该设备在可选设备集中对应的编号；

步骤4.2：采用模拟退火的精英保存策略对遗传个体进行优胜劣汰：

(1)假设第u代群体中适应度最高的个体E_u，在E_u的邻域N_u中随机选择状态E_ub,其中b∈N_u,按模拟退火接受概率

SAb(Tu)=min{1,exp(-f(Eu)-f(Eub)Tu)}]]>

接受或舍弃E_ub,其中f(E_u),f(E_ub)分别为邻域状态E_u和E_ub的适应度值,T_u为模拟退火温度,T_u＝T_u-1×δ,初始状态T₀为给定的初始温度,δ为衰减系数，E_ub由交叉和变异操作获得；

(2)如果f(E_ub)＞f(E_u),则E_ub替换E_u,否则按照模拟退火接受概率公式计算SA_b(T_u),再产生随机数R(0≤R≤1),如果SA_b(T_u)＞R,则E_ub替换E_u；若f(E_ub)＞f(E_g),(g＝1,2…，u)，则退出模拟退火过程，以概率1保存个体E_ub。