[发明专利]装配序列规划方法和装置

说明书

一种装配序列规划方法和装置。所述方法包括步骤：A、确定装配序列定性约束和装配序列定量约束；B、选择基础件，根据装配序列的定性约束确定与所述基础件满足装配优先关系的零部件；C、根据装配序列定量约束，获得所述满足装配优先关系的零部件的装配优先级，选择装配优先级最大的零部件装配到所述基础件上，将装配后的零部件一起作为新的基础件，并更新装配序列定性约束；D、循环执行步骤B和C，直至全部零件装配完毕；E、输出装配序列。利用本发明的装配序列规划方法和装置，能够利用局部启发式信息来生成局部最优装配序列片段和最优装配序列，降低了装配序列规划的难度。

技术领域

本发明涉及产品制造流程领域，特别是涉及到产品制造过程中的装配规划技术。

背景技术

现代制造业朝着集成化、规模化方向发展，产品越来越复杂。现代复杂产品的开发不但需要先进的设计技术支持，同时更需要与设计技术相匹配的制造技术。装配是产品开发过程中的一个重要环节，离散零部件在装配技术、方法指导下被组装成实现产品功能的机械装置或机器。与自动化切削等加工过程不同，装配过程通常自动化程度低、耗时长、成本高。对于普通机械产品，装配时间占整个产品生产时间的20％-50％，大约40％以上的制造成本用于产品装配。对于小型、微型机电产品，装配成本占的比例甚至达到90％。装配序列规划是降低产品装配成本、提高装配效率的一项重要技术。装配序列规划旨在产生满足产品结构约束和装配工艺要求的装配序列信息。装配序列信息显示了零部件的装配先后顺序，同时包含零部件的装配操作信息。按照生成的装配序列信息，可以合理安排、分配装配资源(包括技术工人、能源、设备、仪器等)进行生产，达到提高产品装配效率、降低装配成本的目的。

装配序列规划十分重要，但彻底解决存在很大难度。首先，装配序列规划在本质上属于一个组合优化难题。对于复杂产品，获得最优装配序列的分析手段和方法的处理时间很长，难于在可接受的时间内得到满意的装配序列。另外，产品装配结构和装配工艺多种多样，装配序列规划需要考虑产品和装配工艺的多种属性，才能得到满足多重目标要求的最优的装配序列。鉴于此，装配序列规划多年来一直是复杂产品制造领域的一个热门技术。

多年来，装配序列规划的研究主要集中在装配序列建模、装配序列搜索和装配序列评估三个主要方面。传统的装配序列规划方法步骤如图1所示。为支持装配序列的自动化推理和计算，装配模型多被表示成离散拓扑结构的形式。这些结构包括装配连接图、装配关系图、装配优先关系图、装配树、Petri网等形式。这些装配模型总体上分为无向装配图和有向装配图两大类。无向装配图包含的信息较少，大多仅仅包含零部件及其之间的装配联接、接触信息。采用无向装配图，装配序列的数量最多可达n的阶乘(n代表产品中零部件的个数)。采用当前的推理和计算方法，根本无法解决复杂产品的装配序列规划问题。并且，由于缺少几何约束和装配工艺约束，大部分装配序列存在装配干涉，不能满足装配生产的需要。有向装配图包含几何约束和部分装配工艺约束。采用有向装配图可以推理出可行的装配序列，装配序列规划的复杂度得到一定程度的降低。即便如此，有向装配图中装配序列的数量仍然随着零部件数量的增加呈指数增长。对于复杂产品，精确计算方法很难在短时间内生成最优解，通常采用各种启发式方法在可接受时间内生成近似解。在生成装配序列后，根据装配工艺要求建立装配序列评价函数，通过评价获得最优的装配序列。

无论采用有向装配图模型，还是采用无向装配图模型，均存在一个显著的缺点：必须在装配序列生成之后通过评价才能求得最优的装配序列。理论上，如果不能对所有的装配序列进行评价，无法确定生成的装配序列是最优的。导致装配序列规划出现这种困境有两种原因：第一是装配序列规划问题本身困难；第二个原因是装配序列规划过程中缺少局部启发式信息。在装配序列构造过程中，局部启发式信息可以引导生成最优装配序列片段和最优的装配序列，但是现有技术的装配序列规划方法没有利用到这一有利因素，造成了序列规划的难度增大。

发明内容