[发明专利]一种工业机器人自动化生产线的优化调度方法

说明书

本发明涉及一种工业机器人自动化生产线的优化调度方法，属于工业自动化生产智能优化调度技术领域。本发明通过确定工业机器人自动化生产线的调度模型和优化目标，并提出一种混合蚁群算法的优化调度方法对目标进行优化；其中，调度模型根据每个产品所要经过的加工操作数和相应操作的加工时间而建立，同时确定优化目标为最小化最大完工时间。本发明可在较短时间内获得工业机器人自动化生产线调度问题的近似最优解，从而降低企业的生产成本，提高企业的经济效益。

技术领域

本发明涉及一种工业机器人自动化生产线的优化调度方法，属于工业自动化生产智能优化调度技术领域。

背景技术

工业机器人自动化生产线集成了现代制造业的高新技术，将数控机床、工业机器人、智能控制等技术很好的融合在一起，符合了社会发展对工业界的要求。工业4.0和中国制造2025政策的提出，代表着工业机器人自动化生产线将成为工业的现代发展趋势和未来的主导力量。因此，由工业机器人、传统流水生产线设计优化、产品工艺方法这些制造业技术的交叉融合所产生的自动化生产线，将对企业的生产效率产生巨大影响。

工业机器人自动化生产线大大减少了劳动力投入，缩短了产品的生存周期，提高了产品的生产效率和质量。工业机器人自动化生产线的发展同时也节省了工厂的库存，即零缓冲区特性：当工件在完成某加工操作后，但其下一个操作的机器仍处于未就绪状态(加工状态或阻塞状态)，那么该工件会被阻塞在当前机器上，直到下一操作的机器处于就绪状态才会使工业机器人将其运往下一机器进行加工；由于自动化生产线的机器集成度较高，因此工业机器人的运输时间可以忽略。由于自动化生产线的效率很高，因此企业的生产规模往往很大且产品较丰富。那么对于工业机器人自动化生产线的调度生产难度极大，难以通过工人的经验进行生产调度，因此，对于此类问题的研究和求解具有重要意义。

工业机器人自动化生产线通常根据产品工艺和规格的不同，使得工件在每个操作的生产时间有所不同。特别是自动化生产线对于工件零缓冲区的约束，不同的排列对该批工件的完工时间都有巨大的影响。因此，对于生产序列的调度显得极为重要，好的调度方案能够很大程度地缩短企业的生产周期，减小企业的生产成本，从而提高企业的经济效益。

本发明对于工业机器人自动化生产线建立一种调度模型，设计一种基于混合蚁群算法的优化调度方法，可在较短时间内获得此类问题的近似最优排列，缩短企业的生产周期，减小企业的生产成本。

发明内容

本发明的目的是针对工业机器人自动化生产线的调度问题，提出一种基于混合蚁群算法的优化调度方法，通过求得近似最优排序的方式缩短企业的生产周期，降低企业的生产成本，从而提高企业的经济效益。

本发明的技术方案是：一种工业机器人自动化生产线的优化调度方法，通过确定工业机器人自动化生产线的调度模型和优化目标，并提出一种混合蚁群算法的优化调度方法对目标进行优化；其中，调度模型根据每个产品所要经过的加工操作数和相应操作的加工时间而建立，同时确定优化目标为最小化最大完工时间，即f＝C_max(π)

式中，工件的个数为n、需要的操作数为m，π＝{π₁,π₂,…,π_n}表示该优化调度问题的一个解，π_i为加工序列π中第i个被加工的工件，为工件π_i离开第j个操作所在机器的时间，因为工件阻塞在机器上时仍无法加工下一个工件，代表工件π_i在操作j所需要的加工时间，其中代表工件π_i离开虚拟操作0的时间，即代表工件在第一个操作的开始加工时间，工件在被加工时满足以下约束条件：一个工件在某一时刻只能被一个机器加工，一台机器在某一时刻只能加工一个工件；